石油化工裝置中止回閥的選用

呂純平 張峰

摘要：止回閥是石油化工裝置最常用的閥門之一，選用止回閥時，應根據工藝要求、使用工況、安裝位置、安裝空間以及經濟性綜合考慮，此外在石油化工裝置設計中還要明確止回閥的材質、端面連接型式、壓力等級及執(zhí)行標準等相關技術參數。為了使選用的止回閥能夠滿足工藝條件的要求，建議在石油化工裝置設計過程中應針對止回閥提出詳細的技術規(guī)格書。從而使止回閥的選用能夠達到最佳綜合使用效果。文中，對石油化工裝置中止回閥概述，分析影響止回閥類型選用的因素，提出止回閥選用的其他技術指標，以期為石油化工裝置中止回閥的選用提供借鑒。

關鍵詞：石油化工裝置；止回閥；選用

止回閥是石油化工裝置中較常見的閥門類型，石油化工裝置中常用的止回閥根據結構型式主要分為升降式止回閥、旋啟式止回閥、斜盤式止回閥、雙板式止回閥以及軸流式止回閥等，在密封效果、啟閉噪音、壓力降及生產成本等方面各有不同的優(yōu)缺點。在石油化工裝置設計過程中，影響止回閥選用的因素主要有工藝要求、操作工況、安裝空間以及經濟性等，此外，還應考慮止回閥材質、端面連接型式、壓力等級和執(zhí)行標準等主要技術指標。止回閥的選用，應綜合考慮以上因素，從而達到最佳的使用效果。

1 石油化工裝置中止回閥概述

閥門是石油化工裝置中重要的管道承壓元件，其數量和種類較多，其中止回閥是最常用的閥門類型之一：一般情況下，一套石油化工裝置有數千臺閥門，其中止回閥的數量約占工藝閥門數量的5%，表1為某10 Mt/a常減壓裝置用工藝閥門的統(tǒng)計數據。

止回閥的主要功能是防止管道內流體介質倒流，介質順向流動時閥瓣自動開啟，介質逆向流動時閥瓣自動關閉，因此止回閥又稱單向閥。石油化工裝置中止回閥主要用于以下防止流體倒流的部位：①離心泵和旋渦泵出口管道；②壓縮機出口管道；③背壓式汽輪機乏汽管道；④進出裝置的工藝介質管道（兼做開工引油、停工退油的管道除外）；⑤與可燃氣體、液化烴和可燃液體管道、設備連接的公用工程管道；⑥塔頂餾出線注入其他介質（如氨、緩蝕劑、水）的管道；⑦加熱爐爐管注入水或蒸汽的管道。

2影響止回閥類型選用的因素

由于止回閥的種類較多，在進行石油化工裝置管道設計時，不可避免要涉及到止回閥的選用。止回閥類型的選用是否合理，不僅影響工程建設的投資和裝置的正常生產，還會影響管道系統(tǒng)以及設備的安全性。因此，止回閥的選用非常重要，影響止回閥類型選用的主要因素如下：

（1）首先應理解工藝設置止回閥的目的，滿足工藝要求。當工藝對止回閥的結構有特殊要求時，一般應在PID（工藝管道儀表流程圖）中注明。如往復式壓縮機出口管道，工藝會要求采用無沖擊式止回閥，其目的是避免由于往復式壓縮機的出口壓力頻繁波動，導致止回閥的閥瓣頻繁開啟和受到沖擊，從而造成止回閥損壞。而對于出口與人口壓差大于4.0 MPa的離心泵，工藝一般要求在泵出口管道上設置型式不同的雙止回閥。這是由于泵出、人口壓差較大，泵突然停止運轉的情況下，止回閥的泄漏量較大，為了降低止回閥的泄漏量，同時降低止回閥損壞失效的機率，所以采用兩個不同類型的止回閥。

（2）應滿足壓力降的要求。有些管道對壓力降要求特別嚴格，這些管道上的止回閥就要采用低壓力降止回閥，常用的有雙板式止回閥等。必要時，還需要進行模擬計算以確定壓力降是否滿足設計要求。

（3）操作壓力要求。對于操作壓力特別低的大口徑止回閥，若選用標準壓力等級的旋啟式止回閥或升降式止回閥，可能會由于閥瓣較重，導致正常操作條件下，閥瓣無法打開。而對于操作壓力較高的高壓止回閥，可選用壓力密封閥蓋的止回閥。

（4）閥門尺寸的影響。一般，公稱直徑小于DN50的止回閥常用升降式止回閥；公稱直徑大于等于DN50、小于DN400時，可選用旋啟式止回閥；公稱直徑大于DN400、小于DN600時，可選用斜盤式止回閥；公稱直徑大于DN50、小于DNl200時，可選用雙板式止回閥。

（5）安裝方向的影響。不帶彈簧的升降式止回閥應安裝在水平管道上；旋啟式止回閥和斜盤式止回閥一般安裝在水平管道上，也可以安裝在介質由下向上流動的垂直管道或傾斜管道上；雙板式止回閥、軸流式止回閥則既可以水平安裝也可以垂直安裝。

（6）安裝空間的影響。對于較大口徑的止回閥，當安裝空間較小時，可以選用對夾雙式板止回閥。

（7）經濟性的影響。當多種止回閥均能滿足要求時，應優(yōu)先選用結構簡單、價格低廉的止回閥。石油化工裝置中，用量最大的是升降式止回閥和旋啟式止回閥。止回閥的選用，不能只考慮單一因素的影響，往往是多種因素綜合考慮的結果。

3止回閥選用的其他技術指標

止回閥的選用除了結構類型外，還要明確其他一些主要技術指標。如材質、端面連接型式、壓力等級、執(zhí)行標準等。

止回閥的閥體、閥蓋材質一般與主管一致或相當，當公稱直徑小于DN50時，閥體、閥蓋一般采用鍛件；當公稱直徑大于或等于DN50時，閥體、閥蓋一般采用鑄件，當然對于苛刻工況，也常采用鍛件。閥座密封面和閥瓣密封面材質一般采用不銹鋼或硬質合金，當采用帶彈簧的止回閥時，還需要明確彈簧材質。閥門材料的化學成分、力學性能、熱處理狀態(tài)、晶粒度、非金屬夾雜物、無損檢測、耐腐蝕性能等指標應根據使用工況，由設計提出限制和附加要求，以滿足特定工況的要求。

止回閥的端面連接型式常用的有法蘭連接、承插焊連接、對焊連接和螺紋連接。對于石油化工裝置，承插焊連接和螺紋連接一般僅用于公稱直徑小于DN50的管道，且不得用于發(fā)生縫隙腐蝕介質的管道。對于壓力等級大于等于CL900的閥門，為減少泄漏點一般采用承插焊連接（公稱直徑小于DN50）和對焊連接（公稱直徑大于等于DN50）。止回閥的壓力等級一般與管道系統(tǒng)的壓力等級一致，當采用螺紋或承插焊連接時，閥門壓力等級最小采用CL800。

石油化工裝置用止回閥一般采用美國標準或英國標準，常用標準有API 602--2009《石油和天然氣工業(yè)用公稱尺寸小于和等于DNl00的鋼制閘閥、截止閥和止回閥》，API 594--2010《對夾式，凸耳對夾式和雙法蘭式止回閥》，ASMEB16.34_2009《法蘭、螺紋和焊接端連接的閥門》以及BS 1868--1975（石油、石化及聯(lián)合工業(yè)用鋼制止回閥（有法蘭及對焊端）用規(guī)范》等。

為了保證止回閥設計的需要和制造質量，從而滿足止回閥對使用工況條件的要求，建議在石油化工裝置設計過程中針對止回閥提出技術規(guī)格書，且規(guī)格書的內容應至少包括閥門結構、執(zhí)行標準、閥門規(guī)格、壓力等級、閥體材質、閥芯材質、工作溫度、工作壓力、介質及介質特性、允許壓力降、安裝位置以及工藝特殊要求等。制造商應根據上述條件和要求，進行止回閥的設計，必要時通過分析計算、計算機流體模擬分析或模擬試驗、型式試驗等方法驗證止回閥的性能，以確保止回閥滿足使用工況的要求。

綜上所述，止回閥雖然僅僅是一個附件，似乎對系統(tǒng)影響不大，在選型設計和實際采購上普遍不受重視，但通過本文的分析，止回閥的選型設計必須引起給設計師的高度重視，在不同的情況下選用適當的止回閥。

參考文獻：

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