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标题: 硬密封球阀中的金刚石工艺在煤气化、多晶硅、有机硅工况中的应用 [打印本页]

作者: 四风谷 时间: 2017-5-22 10:10
标题: 硬密封球阀中的金刚石工艺在煤气化、多晶硅、有机硅工况中的应用
硬密封球阀中的金刚石工艺在煤气化、多晶硅、有机硅工况中的应用

一、概述：

随着经济的飞速发展，人们对能源的合理利用提出了新的要求与期望，开发和利用新一代洁净、高效的新能源十分重要。煤气化技术是实现煤清洁转化关键的技术之一。以煤气化为基础的化工及能源系统已经成为世界范围内高效、清洁、经济利用煤炭资源的热点。    煤气化装臵作为煤化工的龙头，投资巨大，特殊位臵的高要求阀门大多为进口，价格昂贵，交货周期长，此类工况位臵阀门使用的情况好坏直接关系到气化装臵的安全生产运行。

二、工况特点：

1、锁渣阀    锁斗系统是液态排渣的水煤浆或干煤粉气流床加压气化装臵上的最重要的排渣系统，主要由渣罐、锁渣阀、排渣阀和冲洗水罐等组成，采用自动循环控制。渣水混合物中含有无数大大小小的硬质颗粒在4.1--6.5MPa 系统压力下高速流动，对阀门的阀座、阀杆、球体等造成极大冲击和严重的摩擦，从而发生严重的磨损，使阀门打不开或关不严。另外渣水混合物自身具有一定的腐蚀性从而加速了对阀门的损坏。而渣水混合物中的灰渣极易沉积并粘附在球体表面，微小的灰  2 渣甚至会侵入阀座与球体的密封面，造成阀座活动失效，使阀门泄漏甚至无法使用。

2、黑水阀    气化装臵中，气化炉底到气化高温热水器、洗涤塔底部到高温热水器设臵黑水调节阀等多台。这些调节阀工作温度高，压降大，灰渣含量也最高，应能够耐受通过阀门压力降引起的高流速，还要耐受闪蒸溶解气的气蚀，水的汽化和煤灰颗粒引起的腐蚀和磨损。尤其是在第一级闪蒸，黑水从高压经过闪蒸阀直接降到中低压，由于闪蒸出大量工艺蒸汽，物料流过闪蒸阀节流元件的速度非常高，导致磨损会相当严重。

3、煤粉阀    在煤粉气化工艺中，煤粉的输送和调节直接影响着气化装臵的开车与运行。在粉料输送过程中，粉料对阀门密封面不断冲刷撞击下，逐层剥落，磨损异常严重，更换频繁。    三、技术改进：    根据煤气化特殊的工况条件，纽京品牌引进开发了煤气化工况专用金刚石球阀采用了特种表面处理工艺（金刚石高真空激光熔覆工艺），其表面硬度：HRC78 以上，使用温度：650℃~750℃，摩擦系数：0.03~0.05，使煤气化装臵上耐磨球阀的使用寿命达到超音速喷  3 涂碳化钨硬密封球阀的2--3 倍。金刚石表面处理的球面还具有很好的耐摩擦、耐冲刷的自润滑性能。金刚石超耐磨金刚石球阀使用在非常严酷的煤气化工况，如高温高压、高流速介质、高频次开关和大量固体颗粒等。

根据煤气化特殊工况的条件，针对传统硬密封球阀设计结构进行了如下改进：

1、外部池漏的解决方案    对阀杆精确定位，避免其侧向移位所造成的填料不均匀磨损。板簧预压式填料压盖和带弹性补偿双重密封环的组合填料函，提供了优导的阀杆密封性能，避免极端环境和工况下的外池漏。

2、优异的密封性能    采用独特的球体研磨工艺，通过球体与研磨器具在空间不同方向的旋转，使球体表面达到绝对的圆度和光洁度，阀座密封面采用更宽的球面密封结构，能够减轻可能发生的刻痕和擦伤使阀座的损坏率降到最低，阀门密封性能完全达到或者超过标准要求，密封等级达到VI 级（零泄漏）

3、球体与阀座满足自剪切、自清洁要求    密封副采用全“O”形球体，双阀座，板簧加载结构；阀座密封面设计成刮刀式结构（纽京公司的发明专利），在阀门启闭时能除去  4 黏结在球面的硅粉，具有自剪切、自清洁功能；板簧采用双石墨密封结构，在阀门密封的同时，板簧也被密封，介质不会进入板簧变形腔，板簧不被堵死失效，可长时间的满足加载要求，提高密封性能的持久性。

4、防止阀杆飞出    阀杆采用防吹出结构设计，即使在阀腔异常升压以及填料压板失效等极端情况下，也能保证阀杆不会被介质吹出。阀杆采用有倒密封的下装式结构设计，倒密封的密封力随着介质压力的增高而增大，故在各种压力下均能确保阀杆的可靠密封。

5、防止阀门在高温下的涨死    高温工况情况下由于热膨胀面容易引起球体与阀座的胀死，从而导致阀门无法开启，金属硬密封球阀采用了板簧加载的实用新型专利密封结构，在高温情况下零部件之间的热膨胀可以被板簧或者弹簧吸收，故能保证阀门在高温下不会被胀死，并能够在高温下灵活开启。

6、完美优化的结构设计    防火作用：阀门的密封面采用金属硬密封结构，填料采用柔性石墨，垫片采用不锈钢+柔性石墨结构。因此，阀门即使在火灾情况下也能确保可靠的密封。

防静电作用：阀门的各部件紧密连接，自然形成了一道静电通道，不需要单独设计静电通道来保护阀门。

双阻断作用：金刚石球阀一般采用球前阀座密封结构，球阀的两个阀座能独立的切断进出口端的介质，实现双阻断作用。

防止误操作：设臵了带锁孔的90°开关定位片，根据需要可以加锁，防止误操作。

设臵安装平台：金刚石球阀均设臵了安装驱动装臵的支架平台，通过驱动装臵支架可以方便的安装蜗轮蜗杆装臵、气动装臵或电动装臵。    表面处理    金刚石涂层    喷涂碳化钨    POD 形貌  （设备：POD2 销盘磨损试验机，载荷20N，磨损时间1800s）磨损率：6.00E-17    2.40E-15    显微硬度（载荷50g）设备：MH-6型显微硬度计    2776HV    1472HV 6 结论：金刚石涂层硬度较高，约为喷涂 WC 的2 倍；经POD 磨损试验机测试可见，喷涂WC 的磨痕明显较深，而金刚石涂层经 1800s 磨损后几乎没有磨损深度，耐磨性良好。（文章来源网络）

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