专利名称：一种圆弧式阀板翼阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及炼油催化裂化装置旋风分离器料腿出口的圆弧式阀板翼阀，其结构可有效地减轻因气流携带催化剂颗粒反窜进入旋风分离器料腿对阀板的冲蚀磨损，避免翼阀因催化剂颗粒持续冲刷而造成严重损坏，保证旋风分离器的正常操作。
背景技术：
旋风分离器是催化裂化装置中的重要设备之一，大部分旋风分离器的料腿下部设置翼阀，如图1所示，主要包括阀板(1)、吊环O)、螺栓(3)、连接板G)、固定板(5)、筋板 (6)、阀体(7)。翼阀的作用是通过料腿中催化剂颗粒的浓度和藏量平衡料腿的负压差，同时应具有单向排料和避免气体反窜进入料腿的功能，以保证旋风分离器的正常操作。翼阀性能的好坏直接影响到旋风分离器的运行状况。在催化裂化装置中，当料腿内没有形成催化剂的堆积料柱时，由于阀板(1)处于排料张开状态，翼阀外侧的气体就会从张开的缝隙进入料腿，如图2所示，气体携带的催化剂颗粒直接冲蚀阀板(1)，催化剂颗粒持续冲刷导致翼阀受到严重的冲蚀磨损。翼阀磨损的部位主要集中在阀口密封面和阀板(1)与阀体接触的椭圆环形区域。冲蚀磨损的形态有2 种一种是阀板(1)被冲刷出沟槽，其深度可达5mm以上，见图3(a)，另一种是阀板(1)局部面积被冲刷减薄严重，冲蚀严重的位置阀板(1)被磨出洞，见图3(b)。此时阀板(1)两侧不能形成负压差，阀板不能自由张合，产生漏风，翼阀外侧的气体反窜进入料腿上行，破坏旋风分离器料腿的下料，催化剂跑损严重，影响旋风分离器系统的效率，进而影响整个催化裂化装置的安全运行和处理能力。对翼阀周围流场进行分析表明阀板(1)密封贴合面的磨损是由气流携带催化剂颗粒造成的，属于气固两相流冲蚀磨损。在料腿排料过程中，阀板(1)被料腿内堆积的催化剂颗粒推开后，当排料过程处于半管流态时，阀体(7)下半部分是颗粒流，翼阀外部的高压气体会从阀体(7)上部空隙进入料腿，形成反窜气流。这种反窜气流夹带悬浮的催化剂颗粒进入翼阀，因为气体进入翼阀后急速转向上行，而颗粒在惯性力的作用下，脱离流线，部分颗粒会撞击阀板(1)表面，导致冲蚀磨损。阀板(1)不同位置受到冲蚀磨损的程度也不
一样。因为颗粒运动方向与塑性金属材料表面在20S-30°攻角时冲蚀率出现最大值，攻角不
同，冲蚀率就会不同，冲蚀磨损形成的沟槽深度也不形同。如图4所示，黑色阴影区域为阀板(1)不同张开状态下磨损部位，开口大小不同，磨损的位置及程度也不同。中国专利ZL 200520112642. 7，一种板式翼阀，在阀板(1)与料腿出口的贴合面上，镶嵌耐磨层，耐磨层为硬质合金或耐磨粉末层，解决磨损问题。总体翼阀的结构不做任何变化。这种方法只能减缓夹带催化剂颗粒的反窜气流对阀板(1)的冲蚀磨损，加工工艺复杂，仍不能从机理上解决阀板(1)磨损的问题。对催化裂化装置的现场调研表明翼阀的阀板⑴磨损问题比较普遍，对于催化裂化装置运行而言是一种潜在的危害。翼阀的磨损常导致旋风分离器操作异常或失效，造成整个装置难以长周期安全稳定运行。解决翼阀的磨损问题是保证装置长周期安全运行的重要因素。
发明内容为了解决上述翼阀排料过程中存在的问题，本实用新型提供了一种有效减轻因气流携带催化剂颗粒反窜进入旋风分离器料腿导致翼阀阀板(1)受到催化剂颗粒的冲蚀磨损、保证旋风分离器正常操作的装置。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是在原来翼阀的基础上将平板式阀板用圆弧式阀板替换。采用本实用新型阀板(1)后，高速的气流顺着圆弧流向料腿内部，
避免了催化剂颗粒运动形成对阀板(1)的20s-30s攻角，从而能够延长翼阀和旋风分离器
的使用寿命、减少催化剂的跑损、保证装置长周期安全运行。如图5所示，本实用新型一种圆弧式阀板翼阀由阀板(1)、吊环O)、螺栓(3)、连接板(4)、固定板(5)、筋板(6)、阀体(7)和弓形过渡板(8)组成。本实用新型一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板⑴是圆弧形弧板，圆弧的角度α根据圆弧的半径变化在4GS-14GS之间。本实用新型一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板(1)闭合时，阀板(1)的边缘超出阀体(7)出口边缘为10-60mm。本实用新型一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板⑴的半径R与阀体(7)出口横截面半径r之比R/r为1. 2-4。本实用新型一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于上部弓形过渡板(8)圆弧尺寸应与阀板(1)圆弧尺寸相吻合。本实用新型一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于圆弧式阀板翼阀处于闭合状态时， 阀板(1)的安装倾斜角度为Y-82。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步详细地说明。
图1是翼阀结构示意图
图2是翼阀的半开状态示意图
图3是翼阀冲蚀磨损照片
图4是翼阀的阀板冲蚀磨损示意图
图5是本实用新型圆弧式阀板翼阀的结构示意图
图6是本实用新型圆弧式阀板翼阀A-A剖面图
图7是本实用新型圆弧式阀板翼阀的阀板B-B剖面图
图8是本实用新型圆弧式阀板翼阀的阀板示意图
图9是本实用新型圆弧式阀板翼阀的阀板主视图
图10是本实用新型圆弧式阀板翼阀的阀板俯视图
图11是本实用新型圆弧式阀板翼阀周围的流场速度云图[0027]其中1-阀板；2-吊环；3-螺栓；4-连接板；5-固定板；6筋板-；7-阀体；8-弓形过渡板
具体实施方式
如图5所示，本实用新型圆弧式阀板翼阀由阀板(1)、吊环O)、螺栓(3)、连接板 (4)、固定板(5)、筋板(6)、阀体(7)和弓形过渡板(8)组成。如图6、7所示，阀板(1)闭合时，阀板⑴与阀体⑵出口紧密配合。阀板(1)闭合时，阀板(1)的边缘超出阀体(7)出
口边缘为10-60mm，阀板(1)弧度α为40°-14(/，阀板(1)圆弧半径R与阀体(7)出口横
截面半径r之比R/r为1.2-4。如图8、9、10所示，本实用新型阀板(1)呈圆弧状，上部弓形过渡板(8)圆弧尺寸应与阀板(1)圆弧尺寸相吻合。流场模拟采用FLUENT流体计算软件对圆弧式阀板翼阀周围的气相流场进行计算，计算的物理模型如图6所示。计算结果如图11所示，图11(a)和图11(b)为平板式阀板翼阀的阀板(1)不同开度位置处的反窜气流流场，图11(c)和图11(d)为圆弧式阀板翼阀的阀板(1)不同开度位置处的反窜气流流场。对于圆弧式阀板翼阀的阀板(1)周围的流场，开口较小的位置夹带催化剂颗粒的反窜气流沿阀板(1)的圆弧面进入翼阀，避免了颗
粒20S-30S入射攻角，大大减轻了阀板(1)的冲蚀磨损。开口较大的位置，夹反窜气流平行
阀口进入翼阀，不会对阀板形成冲蚀。
权利要求1.本实用新型一种圆弧式阀板翼阀由阀板(1)、吊环O)、螺栓(3)、连接板G)、固定板 (5)、筋板(6)、阀体(7)和弓形过渡板(8)组成。其特征在于圆弧式阀板翼阀将传统的平板式阀板替换成圆弧式阀板。
2.根据权利要求1所述的一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板(1)是圆弧形弧板，圆弧的角度α根据圆弧的半径变化在4GS-14GS之间。
3.根据权利要求1所述的一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板(1)闭合时，阀板 (1)的边缘超出阀体(7)出口边缘为10-60mm。
4.根据权利要求1所述的一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于阀板(1)的半径R与阀体(7)出口横截面半径r之比R/r为1.2-4。
5.根据权利要求1所述的一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于上部弓形过渡板(8)圆弧尺寸应与阀板(1)圆弧尺寸相吻合。
6.根据权利要求1所述的一种圆弧式阀板翼阀，其特征在于圆弧式阀板翼阀处于闭合状态时，阀板⑴的安装倾斜角度为32-8s。
专利摘要本实用新型涉及炼油催化裂化装置旋风分离器料腿出口的圆弧式阀板翼阀，其结构可有效地减轻因气流携带催化剂颗粒反窜进入旋风分离器料腿对阀板的冲蚀磨损，避免翼阀因催化剂颗粒持续冲刷而造成严重损坏，保证旋风分离器的正常操作。本实用新型圆弧式阀板翼阀由阀板(1)、吊环(2)、螺栓(3)、连接板(4)、固定板(5)、筋板(6)、阀体(7)和弓形过渡板(8)组成。其特征在于圆弧式阀板翼阀将传统的平板式阀板替换成圆弧式阀板。采用本实用新型阀板(1)后，高速的气流顺着圆弧流向料腿内部，避免了催化剂颗粒运动形成对阀板(1)的攻角，从而能够延长翼阀和旋风分离器的使用寿命、保证装置长周期安全运行。
文档编号F16K15/03GK202209451SQ20112033383
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者姜玖辉, 宋健斐, 张峰, 陈建义, 魏耀东 申请人:中国石油大学(北京)