水煤浆工况用硬密封球阀的研究与设计.doc

水煤浆工况用硬密封球阀的研究与设计

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摘要介绍了水煤浆工况用硬密封球阀的结构特点,分析了水煤浆工况用硬密封球阀在设计过程中所遇到的技术难点及相关解决方案,阐述了硬密封球阀密封面材料配对形式的选择及机加工工艺的特殊要求。关键词水煤浆阀;球

摘要介绍了水煤浆工况用硬密封球阀的结构特点,分析了水煤浆工况用硬密封球阀在设计
过程中所遇到的技术难点及相关解决方案,阐述了硬密封球阀密封面材料配对形式的选择及机加
工工艺的特殊要求。
关键词水煤浆阀;球阀;硬密封;材料
中图分类号:TH134文献标识码:A
Researchanddesignofthemetalseatedballvalveinwater-coal
slurryworkingcondition
YANGXue2hua
(SufatechnologyindustryCO.LTD.CNNCSuzhou215129China)
Abstract:Thearticleitroducedthenecessaryofresearchanddesigncharacteristicofthemetalseatedballvalveinwater-coalslurryworkingcondition;analyzedit′stechnicaldifficultyandtheinterrelatedsolution;briefedthechoiceofit′ssealingtypeandthespecialdemandinmachingprocess.
Keywords:water-coalslurryvalve;ballvalve;metalseated;material

概述
随着科学技术的发展和人民生活的提高,开发和利用新一代洁净、高效的气化技术对我国各种能源的合理利用十分重要。目前国内外已开始采用水煤浆加压气化技术合成相关产品,此技术是以各种碳、氢物料为原材料(褐煤、烟煤、无烟煤、泥煤)。其工艺过程是原料需经必要的制粉、成浆,然后制备出水基或油基浆料,经过搅拌、贮存、输送,然后送专用喷嘴雾化,在气流床气化炉(1400℃左右)中气化生成粗合成气(CO和H2),经除尘、洗涤后送往下游工序合成相应产品(如甲醇、乙烯、化肥等)。但是水煤浆在制造前后具有腐蚀性强,温度高,冲蚀强,颗粒硬度高等特点。

由于普通软密封球阀的阀座一般采用聚四氟乙烯(PTFE)、增强型聚四氟乙烯(RPTFE)、尼龙(NY-LON)或其他高分子合成材料,使用温度一般都不高于200℃即使相对耐高温的PEEK也只能承受260℃左右工作温度。并且使用介质中一般不允许带有颗粒或纤维成分,否则软密封阀门的使用寿命就很短。这就限制了普通软密封球阀在水煤浆工中的应用。目前满足此类工况条件的硬密封球阀大部分依赖国外进口。根据需要,研制了水煤浆工况用硬密封球阀。
结构特点
根据煤气化技术工况条件,适用于高温、高压、强腐蚀性以及含颗粒的浆料粉末等介质的新型硬密封球阀具有很多特点。
(1)耐高温能长期工作在425℃的高温状态下,适用于大多数高温工况条件要求。
(2)耐高压能在25MPa的工况压力等级下长期工作。
(3)耐腐蚀能满足大部分石油、化工等特殊行业对腐蚀性能的特殊要求。
(4)耐磨损能满足像有机硅等(硅粉颗粒硬度为52HRC)特殊介质的耐磨性要求。

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(5)双向密封能保证阀门的双向密封,使阀门的密封性能得到提高,为阀门在线紧急抢修提供了保证。同时也保证了介质逆向流动时的密封性能,为防止介质倒流提供了必要的保障。
(6)耐冲蚀在球体密封面上不仅是采用了耐高温、耐腐蚀性能好的镍基合金,而且还在里面加入了具有高耐磨性的碳化钨,使球体密封表面硬度达到65HRC。这种镍基合金和碳化钨(WC)调配百分比能使喷焊层与基体材质有较高的结合强度,如此高的结合强度,使喷焊层能承受强烈的机械冲击及热冲击而不会产生脱落。阀座密封面采用堆焊STL
合金,合金层加工后,厚度≥2mm,硬度>55HRC。这样使阀门具有了更高的耐磨性能和耐冲蚀性能。
技术难点
相对普通的硬密封球阀来说,水煤浆工况用硬密封球阀要适用于高温、高压、强冲蚀、强腐蚀等工况条件,在设计和制造过程中存在不少技术难点。
(1)密封比压高水煤浆工况用硬密封球阀由于采用金属材料为密封面,所需要的密封比压比软密封要高得多,因此如何从设计上保证适当的密封比压,提高零件的形位公差以及提高表面光洁度要求是十分重要的。
(2)球体表面硬度高煤粉颗粒的硬度较高,此工况情形下,在阀门关闭的状态时要求球体表面硬度层有较高的硬度,否则,当阀门开启的过程中会有煤粉颗粒镶嵌在球体表面上,从而破坏球体表面,以至于影响到阀门的整体密封性能。
(3)喷