一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术的制作方法

本发明涉及石油化工延迟焦化领域高温平板闸阀设备，具体说的是一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术。

背景技术：

目前，全国以减压渣油或减压渣油掺合沥青及催化油浆为原料的普通焦延迟焦化装置，以及以重质原油、重质燃料油或煤焦油为原料的普通焦延迟焦化装置已有100多套。

近年来，随着社会经济的快速发展，国内针状焦需求量大幅增加，作为具有较高附加值的石油制品，针状焦再次成为石化领域关注的热点之一，不仅现有生产企业竞相通过技术改造进行产能扩充，上海石化、茂名石化、金陵石化等传统石化企业也有意进入针状焦市场。

为提高装置的自动化水平，现在焦化装置焦炭塔塔底阀（底盖机），一般多采用平板闸阀结构型式，作为焦炭塔装置自动开合的专用设备。针状焦工艺生产，关乎针状焦产品品质指标，对塔底阀进一步提出更高性能要求。

焦化过程是针状焦生产的关键阶段，经过预处理的针状焦原料温度快速升高后，进入焦炭塔发生裂解、缩合等反应，在成焦时进行加压处理，促进中间相小球体的成长和融并，得到高性能的延迟焦，也称为生焦。在针状焦生产时，需要对焦化温度、成焦压力、焦化循环比、煅烧温度等工艺参数进行精确控制。

焦化温度是影响针状焦质量的最关键因素之一，在较低的温度下，很难发生中间相转化；而当温度过高时，小球一旦生成即刻融并，没有充分生长的机会，难以得到广域中间相，无法生产出低膨胀系数的针状焦，必须反复试验以确定最适宜的热转化温度。随着焦化塔顶压力的增加，焦炭的收率相应提高，增高密度，但过高的压力将会影响气体的逸出速率，原料难以形成针形，一般采取变压操作，即通过压力调整，使得气体在固化之前有足够的逸出时间，以便于生成针状结构。除温度、压力外，反应时间对成焦过程也有较大影响，时间的延长可以为体系积累更多的能量，使形成的中间相大分子进一步聚合和融并形成更大的球体，时间往往同温度一起相互作用来影响中间相变化，在合适的温度范围内，停留时间越长，越有利于小球的生长和融并。现有延迟焦化装置优化和完善充分，是目前延迟焦化技术改进的主要任务。

通过对现有焦化装置普通石油焦塔底阀产品结构和密封技术的进一步优化提升，使其满足针焦生产工艺的需要，提升塔底阀的设备性能，提升针状焦装置设备生产系统的控制水平。

目前底盖机的结构简单、制造工艺性好。实际在生产使用中，高温介质引起的金属密封副形变，需要蒸汽进行有效的辅助密封补偿。若过多的蒸汽进入反应塔，会影响针状焦的成焦质量。因此，对现有密封结构进行优化改进，需要借助其他介质来对设备的辅助密封，使设备获得更优的使用效果。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，提升设备性能、降低对产品品质影响，对现有设备（特别是针状焦生产）辅助密封功能进行优化，提出一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术，包括由液体密封介质进行密封的第一密封腔和由气体密封介质进行密封的第二密封腔，第一密封腔设置在阀体本体与阀板之间，持续向该第一密封腔注入大于平板闸阀所在反应器底部的操作压力的密封介质，直至填充第一密封腔实现第一种介质辅助密封，第二密封腔由阀体本体、小壳体和大壳体围成的承压阀腔，持续向该第二密封腔注入大于第一密封腔压力的气体密封介质，实现第二种介质辅助密封。

第一密封腔由阀座密封面上的集流环槽与阀板密封面组成，在阀座的上表面和下表面上均开设有环形的集流环槽，在阀座内开设有多个连通上下集流环槽的通道，通过向阀座上表面的集流环槽注入液体密封介质，实现第一种介质辅助密封。

在阀体本体内设有过流通道，过流通道的入口与外部连接用于注入液体密封介质，过流通道的出口对应阀座的上表面集流环槽设置。

液体密封介质为蜡油。

气体密封介质为蒸汽。

第一密封腔压力、第二密封腔压力和反应器底部操作压力联锁控制，介质的压力控制硬件部分由两套单独的控制模块组件实现，两套控制模块组件分别控制液体密封介质和气体密封介质的压力及流量供给，两套控制模块组件分别承担所在的密封介质压力、流量的动态调节功能控制；两套控制模块组件间根据密封控制的要求设定压差调节。

本发明有益效果是：平板闸阀采用双介质辅助密封结构和控制技术，可以满足针状焦产品工艺生产需要，有效提升针状焦生产领域的平板闸阀设备自动化水平。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的介质密封压力趋势图。

图3是本发明的壳体密封介质通道剖面图。

图4是本发明的第一密封腔介质通道剖面图。

图5是本发明的过流通道剖面图。

图6是本发明的阀座轴测图。

图7是本发明阀座剖面放大图。

图8是本发明的联控原理图。

图9是本发明的密封介质回路的轴测图。

图中：1、小壳体，2、支承座，3、反应器，4、阀座，5、阀板，6、阀体本体，7、大壳体，8、过流通道，9、接口法兰，10、集流环槽，11闸阀，12、孔板，13、变送器，14、调节阀，15、闸阀，16、截止阀，17、单向阀，18、第一密封腔，19、第二密封腔。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术，包括由液体密封介质进行密封的第一密封腔18和由气体密封介质进行密封的第二密封腔19，第一密封腔18设置在阀体本体6与阀板5之间，持续向该第一密封腔18注入大于平板闸阀所在反应器底部的操作压力的密封介质，直至填充第一密封腔1实现对阀体本体6与阀板5之间的第一种介质辅助密封，第二密封腔19由阀体本体6、小壳体1和大壳体7围成的承压阀腔，持续向该第二密封腔19注入大于第一密封腔18压力的气体密封介质，实现第二种介质辅助密封。

如图4所示，阀体本体6为平板闸阀常规部件，包括阀体，以及与阀体连接或位于阀体上的阀座4、支承座2等部件。

大、小壳体可通过铸造或焊接制造成形，所需介质通道结构型式根据要求切削加工而成。

如图3所示，第二密封腔18是平板闸阀常规结构，其连通小壳体、大壳体和阀体本体，包围在第一密封腔18外侧。

如图4、图6所示，第一密封腔18由阀座4实现，阀座采用高温合金钢锻制成形，阀座4上的集流环槽10和通道通过切削加工而成，阀座4的上表面密封面与阀体本体6贴合，阀座的下表面密封面与阀板5贴合，在阀座4的上表面和下表面上均开设有环形的集流环槽10，在阀座4内开设有多个连通上下集流环槽10的通道，通过向阀座4上表面的集流环槽10注入液体密封介质，实现第一种介质辅助密封，液体密封介质先流入上表面的集流环槽，再通过通道流入下表面集流环槽，形成密封防线。

如图5所示，在阀体本体6内设有过流通道8，过流通道8的入口与外部连接用于注入液体密封介质，过流通道8的出口对应阀座的上表面集流环槽10设置，过流通道8的入口可接有接口法兰9，用于与外部管道相连接，该接口法兰9设置在阀体本体6上。该过流通道8只能通到第一密封腔1内，不会导流到其它部位，平板闸阀壳体可通过铸造或焊接制造成形，过流通道8根据要求切削加工而成。

液体密封介质为蜡油或柴油，为反应器（焦炭塔）得到的副产品。气体密封介质为蒸汽。

如图8所示，第一密封腔18压力、第二密封腔19压力和反应器底部操作压力联控，介质的压力控制硬件部分由两套单独的控制模块组件实现，两套控制模块组件分别控制液体密封介质和气体密封介质的压力及流量供给，两套控制模块组件分别承担所在的密封介质压力、流量的动态调节功能控制；两套控制模块组件间根据密封控制的要求设定压差调节，实现梯度管理，保证反应器的工艺生产（变压操作）伺服需要。平板闸阀要求第一密封腔的密封介质（如蜡油）压力持续保持高于（反应器）底操作压力δp的恒定值；壳体要求第二密封腔的密封介质（如蒸汽）压力持续保持高于第一密封阀腔介质（蜡油）压力δp的恒定值。当检测到反应器底部的压力值为p，液体密封介质的供给压力为p+△p，气体密封介质的供给压力为p+△p’,△p’＞△p，最方便的设计结果为△p’=2△p。压差要求是为了保证反应器内的介质原料不会泄漏到塔底阀腔体内造成密封失效。

如图8所示，管道仪表流程控制原理图所示，双介质辅助密封控制技术有两支不同密封介质控制回路组成。每套控制模块组件，包括闸阀、截止阀、单向阀、调节阀、压力变送器、差压变送器、孔板、压力表等控制元件。每套控制模块组件都具备压力和流量动态调节功能，显示、测量、压力设定等控制手段，两套控制模块组件进行压力联锁控制，与焦炭塔（反应器）塔底操作压力进行持续动态测定比对，保证回路辅助密封功能的实现。在图8中的py为压差计算模块，pv为调节阀，pt为压力变送器，pg为压力表，ft为流量变送器。

实施例1：

如图1所示，一种用于平板闸阀的双介质辅助密封技术，主要由小壳体1、阀体本体6和大壳体7一起构成承压阀腔，为设备的第二密封腔19，由接口法兰（图3所示）注入液体密封介质（如蒸汽）至第二密封腔19进行密封。

如图4所示，第一密封腔18位于阀体本体与阀板相接触的原密封位置，由阀座4上的阀座与阀板6一起构成承压密封腔，为设备的第一密封腔。由接口法兰9注入密封介质（如蜡油）经过流通道8至密封腔对介质原料进行密封，防止焦炭塔内原料油从密封面处泄漏。

如图5、6、7所示，第一密封腔的密封从接口法兰，经过流通道至上集流环槽，再通通道至下表面集流环槽，直至充满达到设定压力。

如图8、9所示，密封介质回路包含管道、管路闸阀11、用于限流的孔板12、测量管路压力的变送器13、介质流量调节阀14、管路放净闸阀15、旁路截止阀16、单向阀17、压力表等元件。变压器13实时把密封介质压力信号传送给控制系统，系统处理后发信号给调节阀14至调定压力，保证双介质辅助密封符合设定的压力差。