催化烟气透平入口高温切断蝶阀研发

摘要

在催化烟气能量回收系统中，烟机入口切断阀是整个烟机运行的保护装置，在系统中有着非常重要的作用。目前，国内几乎所有大型催化装置中的烟机入口切断阀门均采用的是进口三偏心蝶阀产品。
　　自1990年以来，虽然国内阀门厂家及相关高等院校均对三偏心蝶阀作了大量的技术研究，也使三偏心蝶阀在国内各类装置中得到大量的应用。但是在高温切断这个领域，还没有国内厂家的产品得以应用。
　　本项目所研制之催化烟机入口高温切断蝶阀是以中石化重大装备国产化办公室印发的国产化重点攻关项目文件（中石化重大办[2012]5号）中所列之“烟机入口切断蝶阀技术研究”为契机，以满足茂名石化2、3催化烟机入口切断蝶阀工艺使用的烟机入口蝶阀(DN1000，CL300)为研究对象，进行研究设计并在茂名石化2、3催化装置上试用的替代进口之产品。
　　研究分析了催化烟机入口切断蝶阀在装置各阶段的工作环境特点，并针对特殊的高温环境及控制要求，提出了适合该工况的特殊三偏心结构设计要求并实施之。
　　合理选择了阀门的主要结构参数及密封圈设计曲线，并通过建立有限元分析模型，采用ANSYS对阀门进行传热、热-结构耦合分析，解决了高温状态下，阀门密封性与动作的灵活性问题。使阀门泄漏率符合API598之要求。
　　通过应用有限元方法对阀门的流场进行分析，并采用ANSYS CFD分析计算出阀门在全开状态下的Cv值，使阀门的流道与需要流过的高温烟气介质的量相匹配，满足了阀门流通能力的要求。
　　通过出厂试验及现场工况验证相结合验证了本烟机入口切断蝶阀设计的合理性。
　　通过上述理论分析与计算，由已知工况使用参数研制出满足茂名2，3催化装置烟机入口高温切断蝶阀。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 任务来源及工程背景

1．2 催化烟气透平入口高温切断蝶阀研发的目的及意义

1．2．1 烟气透平入口高温切断蝶阀在催化烟气能量回收系统中的作用

1．2．2 催化烟气能量回收系统对烟气透平入口高温切断蝶阀的技术要求

1．3 国内外技术发展及研究现状

1．4 论文主要内容

第2章 结构设计

2．1 阀门的工作环境

2．1．1 阀门工作状态

2．1．2 阀门技术要求

2．2 阀门结构设计

2．2．1 三偏心结构简介

2．2．2 阀门结构特点

2．2．3 各主要零部件主要功能及设计解决方案

2．3 本草小结

第3章 阀门的热-结构耦合仿真

3．1 分析目标及有限元分析方法

3．2 有限元软件简介

3．2．1 ANSYS软件简介

3．2．2 ANSYS Workbench软件介绍

3．3．1 温度场引起的热应力计算

3．3．2 有温度变化时的弹性关系

3．3．3 阀门热应力计算

3．4 阀门的有限元分析

3．4．1 参数与载荷分析

3．4．2 阀门全开状态分析

3．4．3 阀门关闭状态分析

3．5 本章小结

第4章 阀门流场仿真

4．1 分析目的

4．2 分析依据及算法

4．3 阀门最大Cv值有限元仿真

4．3．1 Cv值定义及载荷条件

4．3．2 有限模型

4．3．3 仿真结果

4．4 本章小结

第5章 阀门的试验

5．1 阀门强度及密封试验方法

5．2 阀门出厂试验

5．3 阀门现场测试

5．4 数值仿真与试验结果比较

总结与展望

致谢

参考文献