[发明专利]一种乙烯裂解炉用金属密封平板闸阀

说明书

技术领域

本发明属于一种金属密封平板闸阀，具体涉及一种适合于乙烯裂解炉中作为裂解气阀和清焦阀用的平板闸阀。

背景技术

裂解气阀和清焦阀是乙烯裂解装置的关键设备之一，其中，裂解气阀用以切断裂解气总管线，清焦阀用以切断清焦管线，裂解气阀和清焦阀在三种工作模式之间交替切换：

1)裂解模式：裂解气阀开启，清焦阀关闭，裂解炉在裂解，裂解气和急冷油混合一起进入分离塔，此时工况压力为1巴，温度约为250℃；工作一个周期(约30～60天)，后，裂解炉内壁结焦，效率降低，需要清焦，阀门进入切换模式。

2)切换模式：裂解阀正在“关闭”中，清焦阀正在“开启”中。至裂解阀全关，清焦阀全开状态，进入清焦模式。

3)清焦模式：裂解气阀关闭，清焦阀开启，当裂解炉在清焦时，急冷器停止喷油，含有焦碳颗粒的烟道气通过清焦阀放空，此时工况压力为0.7巴，温度约为400∽500℃，清焦模式持续1～2天。阀门再次切换，至裂解阀全开，清焦阀全关，再次进入裂解模式，如此循环往复。

一台裂解炉通常配备一个裂解气阀和一个清焦阀，近年来，为了提高切换安全性，防止裂解气倒流和清焦管线超压，出现了三阀配置，即在原有的基础上增加了一个小清焦阀。

裂解气阀和清焦阀的介质是裂解气和清焦气，其成分十分复杂，有裂解产物碳氢化合物、CO和CO2气体、急冷油、水蒸汽等，在清焦过程中还会产生大量的结焦颗粒，是多相流。裂解气在温度降低时会重新聚合形成结焦。因此作为裂解气阀和清焦阀的阀型，必须具备以下特点：

1)耐高温：最高到600℃；

2)耐颗粒：主要指密封副能被保护，以免被颗粒覆盖，造成密封失效；要耐划伤，以免泄露；

3)防结焦，结焦是指裂解气进入阀腔，由温度降低而聚合、凝固形成块状物。防焦的根本是在全开位、全关位和“开”、“关”切换中，防止裂解气进入阀腔。

目前，公知的裂解气阀和清焦阀的阀型主要有以下三种类型：软密封平板闸阀、硬密封平板闸阀和硬密封平行式闸阀，这三种类型的阀门均存在一定的不足和缺陷：

如图1所示的软密封平板闸阀，软密封是指密封环材料是非金属，20世纪90年代以前，在我国裂解炉上运行的裂解气阀和清焦阀大多是带导流孔的软密封平板闸阀。软密封的缺陷在于：

1)使用周期短。高温密封圈材料一般为石棉，由于颗粒很容易划伤密封面，造成密封失效，需要一年更换一次密封圈，而乙烯厂的检修周期从一年改为三年，满足不了生产要求；同时石棉不利于环保，已被国家限制使用。

2)公知的平板闸阀均为下置导流孔设计，导流孔位于阀板下部，阀板下降时阀门关闭，在关闭过程中，密封圈和导流孔形成的通道位于下部，裂解气在重力的作用下，可以通过导流孔进入阀腔，形成结焦，在阀腔中积聚，造成阀板关闭不到位。

如图2所示的硬密封平板闸阀，硬密封是指密封副为金属，硬密封平板闸阀一般采用浮动阀座密封结构，主要由浮动阀座、密封环、压力环、弹簧组成，这种结构的特点是阀座可沿通道方向移动，主要依靠弹簧的压力来形成进口密封，而阀座和阀体的密封靠介质力来保证。硬密封平板闸阀的缺点在于：

1)固体颗粒易在浮动阀座的缝隙间沉积，造成浮动阀座性能失效，导致进口泄漏。

2)硬密封，加工精度和表面光洁度要求高，不易实现；

3)摩擦系数大，动作困难，容易产生“卡阻”现象。

如图3所示的硬密封平行式闸阀，它是一种带导流孔的平行式闸阀。20世纪90年代以后，特别是最近几年，很多的用户选择此阀型。其原理为两块平行阀板和一个膨胀节安装在眼镜式的阀板架中，利用“内楔”机构使两块阀板分别压紧在进出口阀座上形成密封。此类阀门的缺点是：

1)结构复杂，活动件多，可靠性降低。

2)体积大、阀门重，制造成本高，需要安装空间大。

3)在阀门全开位置，膨胀节和阀座很难密封，裂解气可以进入阀腔，形成结焦，在阀腔中积聚，造成阀板关闭不到位。

4)金属阀座，不易检修，维修困难。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种克服了软密封平板闸阀、硬密封平板闸阀、硬密封平行式闸阀的缺点的全导板的金属密封平板闸阀。