新建催化裝置煙機(jī)入口蝶閥泄漏分析與處理

摘" 要：某企業(yè)新建的催化裂化裝置在正式開工前發(fā)現(xiàn)煙機(jī)入口2道蝶閥在安裝后發(fā)生內(nèi)漏，影響裝置穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。該文對(duì)煙機(jī)入口蝶閥內(nèi)漏原因進(jìn)行分析并處理。

關(guān)鍵詞：新建；催化；蝶閥；泄漏；原因分析

中圖分類號(hào)：TE966""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""" 文章編號(hào)：2095-2945（2025）04-0143-05

Abstract： Before the official start of a new catalytic cracking unit of a certain enterprise， it was discovered that the two butterfly valves at the inlet of the flue gas turbine had internal leakage after installation， which affected the stability and economic operation of the unit. The cause of internal leakage from the butterfly valves at the inlet of the flue gas turbine was analyzed and dealt with.

Keywords： new construction; catalysis; butterfly valve; leakage; cause analysis

某煉油廠新建一套280萬(wàn)t/a的催化裂化聯(lián)合裝置，其中催化煙機(jī)入口設(shè)置2臺(tái)德國(guó)ADAMS公司制造相同型號(hào)高溫蝶閥，正常生產(chǎn)時(shí)一臺(tái)作為切斷碟閥使用，一臺(tái)作為調(diào)節(jié)蝶閥使用，具體如圖1所示，用以控制再生器壓力及調(diào)節(jié)煙機(jī)入口煙氣流量，并在煙機(jī)超速時(shí)兼作快速切斷用，以保護(hù)煙機(jī)主風(fēng)機(jī)組。

2024年1月10日，催化裝置進(jìn)入開車準(zhǔn)備階段，開備用主風(fēng)機(jī)進(jìn)行反再、熱工系統(tǒng)吹掃氣密時(shí)，發(fā)現(xiàn)煙機(jī)出口水封罐D(zhuǎn)-117水封無(wú)法建立，現(xiàn)場(chǎng)從水封頂部有大量主風(fēng)竄出（D-117水封罐設(shè)計(jì)壓力20 kPa，正常運(yùn)行時(shí)煙機(jī)出口壓力小于11.2 kPa）。

排查流程后發(fā)現(xiàn)煙機(jī)出口壓力已經(jīng)達(dá)到壓力變送器的滿量程15 kPa，降壓孔板D-120的末級(jí)孔板壓力3.5 kPa，此時(shí)備用主風(fēng)機(jī)出口壓力為0.115 MPa。打開2道煙機(jī)入口蝶閥之間導(dǎo)淋、調(diào)節(jié)蝶閥后導(dǎo)淋、煙機(jī)機(jī)體導(dǎo)淋，均有大量主風(fēng)排出，打開2臺(tái)蝶閥之間和調(diào)節(jié)碟閥后幾處導(dǎo)淋后，煙機(jī)入口、出口壓力明顯降低，降低至14 kPa時(shí)水封能夠正常建立溢流。綜上可以判斷水封罐水封無(wú)法建立的原因是煙機(jī)入口2臺(tái)蝶閥泄漏量較大，大量主風(fēng)從煙機(jī)入口管線經(jīng)過(guò)煙機(jī)，到達(dá)煙機(jī)出口水封罐，因主風(fēng)壓力遠(yuǎn)大于水封罐設(shè)計(jì)壓力，導(dǎo)致主風(fēng)直接沖破水封，從溢流口以及水封頂部蓋板噴出，必須對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行原因分析和處理。

1" 泄漏檢測(cè)

2臺(tái)蝶閥均采用三偏心金屬硬密封蝶閥，整閥由德國(guó)ADAMS公司制造，配套九江東升液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥門結(jié)構(gòu)如圖2所示。蝶閥公稱直徑1.5 m，公稱壓力5.0 MPa，閥體采用304H耐高溫不銹鋼焊接而成， 閥板為304H整板。閥體閥座兩側(cè)與介質(zhì)接觸的內(nèi)表面200～300 mm范圍內(nèi)采用Stellite21堆焊，閥板密封面采用Stellite21加硬處理，閥門在現(xiàn)場(chǎng)的連接形式為焊接安裝，具體參數(shù)見表1。

為進(jìn)一步查明閥門泄漏位置，經(jīng)多方研討確定，決定拆除煙機(jī)入口短接，進(jìn)入煙機(jī)入口煙道內(nèi)部實(shí)測(cè)閥板與閥座密封面之間的間隙。

首先測(cè)量煙機(jī)入口ADAMS調(diào)節(jié)蝶閥閥板與閥座密封面間隙，發(fā)現(xiàn)閥板與閥座密封面間隙最大值達(dá)到0.9 mm，在閥座圓周面上6點(diǎn)到7點(diǎn)方向，其他部位圓周間隙值如圖3所示，有多處部位密封面間隙達(dá)到0.5 mm以上。

測(cè)量煙機(jī)入口ADAMS切斷蝶閥，發(fā)現(xiàn)閥板與閥座密封面間隙最大值為0.9 mm，在閥座圓周面上7點(diǎn)到8點(diǎn)方向，其他圓周部位間隙值如圖4所示，與調(diào)節(jié)蝶閥密封面間隙情況相似。從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量情況來(lái)看，2臺(tái)蝶閥閥座錐面在安裝就位后發(fā)生了微量變形，導(dǎo)致閥板與閥座之間密封面間隙增大，且呈現(xiàn)較為不規(guī)則形態(tài)，部分部位間隙接近1 mm，這是導(dǎo)致蝶閥內(nèi)漏的根本原因。

2" 原因分析

2.1" 出廠情況

查閱蝶閥制造驗(yàn)收情況，該2臺(tái)ADAMS閥門為德國(guó)進(jìn)口，最終交付資料顯示，閥門制造質(zhì)量控制點(diǎn)內(nèi)有明確的閥體外殼強(qiáng)度試驗(yàn)、閥座泄漏試驗(yàn)和功能測(cè)試開關(guān)試驗(yàn)。其中閥座泄漏試驗(yàn)說(shuō)明：在試驗(yàn)壓力0.35 MPa，試驗(yàn)介質(zhì)空氣，保持3 min情況下，蝶閥允許泄漏指標(biāo)為2 451氣泡/min，試驗(yàn)記錄顯示2臺(tái)蝶閥出廠時(shí)泄漏量分別為301氣泡/min和103氣泡/min，符合技術(shù)參數(shù)要求。

閥門自德國(guó)ADAMS出廠到國(guó)內(nèi)后，送至九江東升配套電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在九江東升工廠完成了閥門開關(guān)試驗(yàn)、快關(guān)試驗(yàn)、遠(yuǎn)傳就地調(diào)節(jié)等試驗(yàn)，如圖5所示，試驗(yàn)結(jié)果顯示均正常。2臺(tái)蝶閥在出廠時(shí)，泄漏等級(jí)滿足技術(shù)參數(shù)要求，而催化反再系統(tǒng)吹掃氣密為裝置開車前首次開機(jī)引風(fēng)，可以推斷閥座的變形應(yīng)當(dāng)發(fā)生在投用前的設(shè)備運(yùn)輸或安裝階段。

經(jīng)確認(rèn)，為有效防止在吊裝和運(yùn)輸過(guò)程中蝶閥受到損傷，ADMS蝶閥出廠包裝時(shí)采用剛性支架固定，防止閥門傾倒，用方木固定閥板，防止閥板活動(dòng)損傷密封面，至現(xiàn)場(chǎng)拆箱時(shí)閥門一直處于正確的平放狀態(tài)，由此可以推斷變形發(fā)生在設(shè)備安裝階段。

2.2" 安裝情況

2臺(tái)蝶閥自廠家試驗(yàn)完成后送至現(xiàn)場(chǎng)安裝，安裝單位將閥門吊裝就位后，采用點(diǎn)焊和固定卡具的方式在煙道上對(duì)蝶閥進(jìn)行了定位。第一次安裝時(shí)安裝單位錯(cuò)誤地將本應(yīng)按照轉(zhuǎn)軸方向水平安裝的蝶閥閥體旋轉(zhuǎn)90°后垂直點(diǎn)焊就位在煙機(jī)入口管道上，如圖6所示。業(yè)主單位發(fā)現(xiàn)蝶閥未按照廠家的安裝指導(dǎo)文件要求（圖7）水平安裝后，安裝單位重新調(diào)向改為水平定位，蝶閥豎直定位近3周時(shí)間。廠家安裝指導(dǎo)文件明確指出，軸向軸承不能用來(lái)承受閘板或軸的重量，閥軸必須水平安裝，垂直安裝導(dǎo)致閥板與閥座原貼合的密封面發(fā)生微量相對(duì)位移，密封面之間產(chǎn)生了間隙。

查閱蝶閥焊接過(guò)程，2道蝶閥與煙道連接共4道焊縫，每條環(huán)焊縫周長(zhǎng)約4.7 m，檢查安裝記錄時(shí)，每條環(huán)焊縫僅記錄了一處管口錯(cuò)變量及一處焊縫開口間隙，難以驗(yàn)證蝶閥與管道組對(duì)焊接是否是無(wú)應(yīng)力安裝，管系應(yīng)力及扭力可能造成閥體受力、閥座密封面變形，造成閥座密封面與閥板密封面分離，引起泄漏。此外，查閱焊接記錄，從2023年11月19日至2023年12月19日完成焊接，4道焊縫中的2道焊縫首次焊接后檢測(cè)不合格，重新打磨補(bǔ)焊檢測(cè)合格，初步判斷在焊接過(guò)程中閥體與煙道焊接過(guò)程中產(chǎn)生焊接應(yīng)力，而閥體本身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法承受額外的應(yīng)力加持，閥座產(chǎn)生微量形變，導(dǎo)致密封面間隙增大。相關(guān)檢查檢測(cè)記錄如圖8—圖10所示。

基于垂直安裝原因造成的微量位移導(dǎo)致的泄漏，嘗試通過(guò)使用千斤頂頂住閥板使其復(fù)位，復(fù)位后復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)2臺(tái)蝶閥密封面間隙有所減小，泄漏情況稍有好轉(zhuǎn)，但是距離出廠水平仍有較大的差距，結(jié)合同型號(hào)閥門在兄弟企業(yè)發(fā)生的類似問(wèn)題，基本可以推斷在導(dǎo)致蝶閥閥座變形的因素中，焊接應(yīng)力的存在占主導(dǎo)作用，而垂直安裝只起到輔助作用。

3" 問(wèn)題處理

結(jié)合ADAMS三偏心蝶閥的加工難度、系統(tǒng)內(nèi)無(wú)現(xiàn)場(chǎng)研磨修復(fù)經(jīng)驗(yàn)、重新切割管道安裝耗時(shí)及可恢復(fù)性等方面因素，同時(shí)綜合考慮閥座變形是由焊接應(yīng)力所引起，擬定以下措施。

第一，在催化兩器烘襯過(guò)程中，引入550 ℃高溫?zé)煔猓鸩郊訜釤煓C(jī)入口管道及入口蝶閥，在熱態(tài)下反復(fù)進(jìn)行蝶閥0%和100%的啟閉動(dòng)作，使得密封面能夠自適應(yīng)，減少密封面間隙。

第二，通過(guò)蝶閥反復(fù)啟閉仍未達(dá)到間隙值要求，對(duì)蝶閥閥體、煙機(jī)入口管道等存在應(yīng)力部位進(jìn)行電加熱處理，減少焊接應(yīng)力引起的變形，恢復(fù)密封面密封性能至指標(biāo)范圍內(nèi)，具體熱處理措施如下。

熱處理范圍：閥體及閥體焊縫兩側(cè)1 m范圍內(nèi)（閥體加熱帶貼合均勻）。

熱處理順序：先外側(cè)切斷閥，后內(nèi)側(cè)調(diào)節(jié)閥。

處理溫度：模擬運(yùn)行工況，恒溫670 ℃。

恒溫時(shí)間：240 min。

處理措施：恒溫670 ℃結(jié)束前，啟閉撞擊2次，時(shí)間間隔30 min。

升降溫速度：升溫至300 ℃后，加熱速度應(yīng)按200 ℃/h。降溫速度：恒溫后的冷卻速度應(yīng)按250 ℃/h。冷至300 ℃后可自然冷卻。

熱處理全部結(jié)束后對(duì)焊縫進(jìn)行金相檢測(cè)，檢查焊縫組織。

第三，協(xié)同設(shè)計(jì)院，共同評(píng)估煙機(jī)入口切斷閥和調(diào)節(jié)蝶閥之間抽真空設(shè)施的可行性和必要性，確保裝置正常生產(chǎn)過(guò)程中，煙機(jī)能夠正常切出進(jìn)行檢修。

第四，裝置開車后，煙機(jī)正常投用，在煙機(jī)入口管道預(yù)拉伸量補(bǔ)償?shù)轿?，管道?yīng)力充分釋放后，重新檢測(cè)兩臺(tái)蝶閥內(nèi)漏情況。

第五，按照以上思路，裝置繼續(xù)開展后續(xù)開工和處置工作，在兩器550 ℃恒溫烘襯過(guò)程中，由于煙機(jī)入口水平段管道溫升有限，蝶閥多次啟閉后，再次測(cè)量密封面間隙，效果不明顯。后繼續(xù)對(duì)蝶閥閥體及焊縫兩側(cè)進(jìn)行熱處理，熱處理后調(diào)節(jié)蝶閥密封性能提升效果顯著，圓周方向密封面間隙顯著降低，間隙已降低至0.08～0.3 mm，平均間隙0.12 mm左右，切斷蝶閥間隙降低至0.1～0.7 mm，平均間隙0.35 mm左右。裝置進(jìn)入正常開工流程，煙機(jī)入口管道操作溫度上升至620 ℃以上并恒定，煙機(jī)入口管道應(yīng)力得到充分釋放，測(cè)試2道蝶閥中間導(dǎo)淋與調(diào)節(jié)蝶閥閥后導(dǎo)淋和煙機(jī)入口放空，煙氣泄漏量已大幅減少，水封罐D(zhuǎn)-117水封正常建立，煙機(jī)出入口壓力均正常，2臺(tái)蝶閥內(nèi)漏隱患得以消除，裝置順利開車。

4" 結(jié)論

伴隨著煉油裝置大型化，新建催化裝置煙機(jī)入口ADAMS蝶閥安裝后由于焊接應(yīng)力導(dǎo)致的變形問(wèn)題頻發(fā)，為裝置開車后的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)巨大隱患，在今后的裝置建設(shè)中，需要嚴(yán)格按照廠家的安裝指導(dǎo)說(shuō)明進(jìn)行安裝，重點(diǎn)做好安裝過(guò)程質(zhì)量檢查記錄，關(guān)鍵的安裝節(jié)點(diǎn)應(yīng)多方聯(lián)合確認(rèn)，全面、細(xì)致、規(guī)范全過(guò)程記錄。在設(shè)備選型時(shí)，廠家需充分考慮蝶閥閥體剛度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，研究安裝中附加應(yīng)力對(duì)蝶閥密封性能的影響，提出改進(jìn)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉春慶，霍朝陽(yáng)，趙鐵瑞.重油催化裂化裝置Ⅱ套煙機(jī)管線變形分析與處理[J].設(shè)備管理與維修，2013（9）：44-45.

[2] 劉鳳臣.催化裂化裝置煙機(jī)入口管道設(shè)計(jì)探討[J].化工設(shè)計(jì)，2004，14（5）：24-27.