工藝管道上工藝閥門特殊安裝要求

甄崇汀 李懷雙 中石化寧波工程有限公司 寧波 315103

閥門是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截斷、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。閥門廣泛使用于石油化工行業(yè)，其正確安裝對石油化工裝置長期安全運行至關(guān)重要。

1 低溫閥門的安裝

石油化工行業(yè)中閥門按照輸送介質(zhì)設(shè)計溫度不同，分為高溫閥(t ＞450℃)、中溫閥(120℃＜t ＜450℃)、常溫閥(40℃＜ t ＜120℃)、低溫閥(- 100℃ ＜ t ＜ - 40℃)、超低溫閥 (t ＜-100℃)。

低溫及超低溫閥主要應(yīng)用于低溫甲醇洗、液化石油氣、液化天然氣、低溫乙烯以及空分裝置上，輸出的低溫液態(tài)介質(zhì)有:液氨、液氮、液化烴、低溫乙烯、液化石油產(chǎn)品等。這些介質(zhì)正常操作溫度低、易氣化，受熱氣化時體積急劇膨脹。當(dāng)輸送此類流體的管道上閥門閥腔內(nèi)有密閉空間且未設(shè)置泄壓裝置，則會造成閥腔超壓，從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，泄向大氣而造成環(huán)境污染。如果介質(zhì)為易燃易爆，閥門開裂易造成火災(zāi)事故。［1］

安裝低溫閥門和超低溫閥門時，應(yīng)考慮相應(yīng)的閥門結(jié)構(gòu)特點，否則將會影響閥門的使用，導(dǎo)致閥門失效，造成事故。如低溫平行式雙閘板閘閥，閥門關(guān)閉后兩閘板間為密閉空間，為防止閥腔內(nèi)介質(zhì)升溫氣化體積急劇膨脹，一般是在高壓側(cè)的閘板上設(shè)置泄壓結(jié)構(gòu)或開泄壓孔，見圖1。低溫球閥亦是如此，見圖2。

帶泄壓孔閥門閥體上需注明流向，箭頭從泄壓孔側(cè)到無泄壓孔側(cè)。這里要特別提出的是，閥門高壓側(cè)并非一直是管道流向的相反方向，與物料流向無關(guān)，準(zhǔn)確地說應(yīng)該是閥門關(guān)閉時閥瓣的承壓側(cè)。

圖1 高壓側(cè)閘板上設(shè)置泄壓孔示意圖

圖2 低溫球閥設(shè)置泄壓孔示意圖

A 泵和B 泵一開一備見圖3。A 泵出口切斷閥采用雙閘板閘閥。正常運行時，A 閥門為開啟狀態(tài)，B 泵出口切斷閥是關(guān)閉狀態(tài)。如果B 泵出口切斷閥按介質(zhì)流向安裝，B 泵出口端的閥門將會承受來至A 泵出口端管道的介質(zhì)壓力，體現(xiàn)在B 泵切斷閥的低壓端受壓。這時兩閘板間的物料將通過閥門高壓側(cè)閘板上的泄壓孔(近泵出口側(cè))泄漏，存在安全隱患。所以B 泵出口閥門帶泄壓孔側(cè)應(yīng)安裝在介質(zhì)流向的下游即反向安裝，A 泵同理，出口切斷閥需反裝。

圖3 一開一備泵出口閥安裝示意圖

調(diào)節(jié)閥兩端的A、B 切斷閥均為雙閘板閘閥，見圖4。按圖示介質(zhì)流向安裝。當(dāng)檢維修切斷時，高壓側(cè)為閥組的兩端，使兩個切斷閥的泄壓方向均應(yīng)背對調(diào)節(jié)閥的方向，這樣切斷閥在關(guān)閉狀態(tài)時，可以分別向相連接的管道泄壓，所以切斷閥B需要反向安裝。

圖4 調(diào)節(jié)閥兩端閘閥安裝示意圖

如果在裝置運行過程中閥門兩側(cè)存在高低壓側(cè)換位的情況，需要將閥門反裝。所以在安裝閥門時，要特別注意閥門高壓側(cè)即泄壓方向的要求。

2 易結(jié)晶介質(zhì)的閥門安裝

石油化工裝置中熱的工藝飽和溶液冷卻后，易以晶體的形式析出。如尿素裝置中不同濃度的尿液，該介質(zhì)低于130 ℃時易結(jié)晶。為了防止介質(zhì)冷卻結(jié)晶，在工藝設(shè)計中常采用伴熱來維持介質(zhì)溫度。同時，管道易結(jié)晶處應(yīng)設(shè)置沖洗管線來對管道內(nèi)易結(jié)晶堵塞處進(jìn)行沖洗，但是在安裝過程中往往忽略閥門安裝位置及方向，造成閥門開啟困難，影響使用壽命。

圖5 為尿素裝置中尿素管線的沖洗管線。沖洗管線與工藝管線切斷閥正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)，因此導(dǎo)致靠近工藝物料一側(cè)易形成死區(qū)。截止閥閥體流向標(biāo)示對應(yīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖6，一般情況下按“低進(jìn)高出”安裝。如果截止閥按沖洗管線流向安裝，第一道切斷閥B 端安裝在靠近尿素管線的一側(cè)，由于該閥為常關(guān)狀態(tài)，因熱量損失等原因，圖6 中箭頭所示部位很容易結(jié)晶，堵塞填料與閥桿間空隙處，使閥門難于開啟甚至損壞。此種情況下不僅要考慮距主管線最近，還要按閥門結(jié)構(gòu)型式確定安裝方向，靠近物料側(cè)閥門反裝，第二道切斷閥按流向安裝。

圖5 尿素管線沖洗示意圖

3 高壓閥門的安裝

角閥屬于強(qiáng)制密封式閥門，所以在閥門關(guān)閉時，必須向閥瓣施加壓力，以強(qiáng)制密封面不泄漏。角閥也是截止閥的一種，其結(jié)構(gòu)型式見圖7。閥體流向方向為A 進(jìn)B 出，當(dāng)按流向安裝時，閥門動作時所需要克服的阻力有閥桿和填料的摩擦力及由介質(zhì)的壓力所產(chǎn)生的推力;關(guān)閉閥門的力比開啟的力大，高壓時容易內(nèi)漏，但是物料對閥門填料的沖擊和腐蝕減少。

圖7 角閥示意圖

圖8 高壓甲胺泵出口角閥安裝示意圖

在尿素裝置中，角閥應(yīng)用比較廣泛，其中高壓甲銨泵物料管線介質(zhì)不僅高壓而且易結(jié)晶腐蝕，見圖8。當(dāng)P-001A 泵和P -001B 泵一開一備時，如果角閥按A 進(jìn)B 出流向安裝，P -001B 泵出口端的閥門將會承受來自P -001A 泵出口端管道的介質(zhì)壓力，體現(xiàn)在P -001B 泵第二道切斷閥B 端受壓。閥門B 端將承壓且填料長期被物料腐蝕沖洗，影響閥門使用壽命，此時該閥應(yīng)反裝。高壓管道一般設(shè)雙閥，泵出口第一道切斷閥正裝，第二道切斷閥反裝，這樣一正一反不但可以防止結(jié)晶堵塞還可以有效防止內(nèi)漏。

4 閥門安裝注意事項

在上述幾種特殊場合下，基于工藝、介質(zhì)特性和閥門結(jié)構(gòu)，閥門需要反裝。常見的閥門反裝特殊場合:①介質(zhì)易氣化的調(diào)節(jié)閥組前后的切斷閥;②高壓泵一開一備時，泵出口管道上的切斷閥;③易結(jié)晶管道的沖洗管線靠近物料管線的切斷閥等。低溫閥泄壓孔位于閥瓣的承壓側(cè)，與物料流動的方向無關(guān)，而閥門廠商在閥體上標(biāo)示的箭頭方向并不是指物料流向，而是指自高壓側(cè)(承壓側(cè))指向低壓側(cè)(非承壓側(cè))的方向。如果按照常規(guī)閥門安裝，箭頭方向很可能產(chǎn)生誤導(dǎo)，導(dǎo)致閥門安裝方向錯誤。易結(jié)晶或者高壓閥門的安裝不僅需要考慮閥門的結(jié)晶堵塞，還需要考慮閥門泄漏及截止閥的正裝與反裝閥門手輪操作力的不同問題。如果有需要快速開啟或關(guān)閉要求的地方，還需按照閥門在開停車時的啟閉狀態(tài)決定閥門安裝方向。因此，在閥門的安裝和檢修過程中，為更好的明確閥門安裝方向，應(yīng)在明顯處注明安裝方向 (通常在閥門本體上鑄造或鍛造箭頭)，如有特殊安裝要求需在閥門隨機(jī)資料中說明，或閥門廠家現(xiàn)場指導(dǎo)安裝。

對于常規(guī)不帶箭頭閥門，例如閘閥，在選用帶有泄壓孔閥門時需要求廠家在閥門本體上標(biāo)注方向。因現(xiàn)場出現(xiàn)過需反裝的低溫閘閥按介質(zhì)流向安裝，導(dǎo)致返工。對于這些需反向安裝的閥門應(yīng)在工藝儀表流程圖標(biāo)示清楚，并在管道軸測圖中明確注明，設(shè)計說明書中說明安裝要求且在設(shè)計交底時特別強(qiáng)調(diào)，以示區(qū)別，避免安裝錯誤［2］。

5 結(jié)語

閥門的正確安裝不只是單純按照流向安裝，還需要根據(jù)工藝特點、介質(zhì)特性、操作運行和檢修要求以及閥門結(jié)構(gòu)型式綜合考慮后合理選擇，合理的閥門安裝是裝置長期穩(wěn)定運行和安全維護(hù)的有力保障。

1 那 麗. 超低溫球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點及安裝要求［J］. 煤化工，2013 (2)，P65 -67.

2 陶 清. 淺談低溫乙烯管道配管設(shè)計［J］. 廣東化工，2013 (17)，P168 -169.