堿化工放料閥的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

吳紅濤，馬新偉

（河南泉舜流體控制科技有限公司，河南 鄭州 450001）

在純堿生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)母液成分復(fù)雜，不但含氨和高氯根，而且含有一定數(shù)量的鈣、鎂固體物。在生產(chǎn)實(shí)際中，由于介質(zhì)的流速、濃度、溫度、壓力等條件的影響，管道、閥門(mén)腐蝕和結(jié)疤比較嚴(yán)重。目前該工況使用的閥門(mén)主要有球閥、蝶閥、閘閥、截止閥等，材質(zhì)主要是碳鋼、不銹鋼。它們共同的特點(diǎn)是使用周期短，容易內(nèi)、外漏，嚴(yán)重時(shí)由于設(shè)備腐蝕，大量鐵銹帶入產(chǎn)品出現(xiàn)“色堿”，甚至造成次品。

結(jié)合純堿生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)，我廠提出堿化工放料閥的概念，該閥結(jié)合了耐腐蝕、高硬材料和硬密封放料閥的雙重優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了純堿生產(chǎn)工藝中存在的高腐蝕，高固含量磨損兩大問(wèn)題，我廠生產(chǎn)的堿化工放料閥采用閥體內(nèi)腔硬化處理，閥瓣、閥座整體噴焊耐磨、防蝕材料等多重方法，提高閥門(mén)的防沖、耐腐性能，進(jìn)而大大提高了閥門(mén)的使用壽命。

1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)及性能規(guī)范

堿化工放料閥是我廠在消化、吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)純堿裝置生產(chǎn)實(shí)踐，并充分考慮純堿各工藝介質(zhì)特性，開(kāi)發(fā)、研制的專(zhuān)用產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)多年的不斷探索和經(jīng)驗(yàn)積累，形成了我廠純堿專(zhuān)用閥門(mén)系列的設(shè)計(jì)、制造、質(zhì)保、服務(wù)的完整體系。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖1）

1）該系列堿化工放料閥采用45°形式，流線(xiàn)型流道，使介質(zhì)流道近似直線(xiàn)，流阻小，使閥門(mén)具有較高的Cv值，金屬密封，密封面堆焊司太萊合金能極大提高密封面在惡劣工況下的使用壽命。適用于高黏度以及帶固體顆粒流體的切斷。

圖1 安裝及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

同時(shí)采用計(jì)算機(jī)三維立體造型和進(jìn)行工況模擬，優(yōu)化流道設(shè)計(jì)，對(duì)進(jìn)出口連接處作無(wú)沉淀設(shè)計(jì)，并設(shè)有沖洗口，使得內(nèi)腔在工況條件有沉積物料時(shí)能夠及時(shí)沖洗，內(nèi)腔不產(chǎn)生結(jié)疤，有效延長(zhǎng)閥門(mén)的使用壽命。

殼體壁厚設(shè)計(jì)值高于標(biāo)準(zhǔn)要求，采用CF8、CF3不銹鋼整體鑄造而成，并對(duì)閥內(nèi)腔附著耐磨合金處理，使閥體耐結(jié)疤性，耐磨性及耐腐蝕性均超出行業(yè)要求。

2）閥座與閥體的分離式設(shè)計(jì)：使閥座在裝配中易保證與閥桿、閥瓣組件的對(duì)中要求，從而達(dá)到長(zhǎng)期嚴(yán)密切斷性能。同時(shí)分離式閥座能夠在堆焊特殊合金材料后，保證堆焊層的均勻厚度和熱處理后的硬度值，易于進(jìn)行密封面的無(wú)損檢測(cè)，而且拆卸閥體連接螺栓即可進(jìn)行檢查和維修。

3）閥芯采用柔性聯(lián)接結(jié)構(gòu)，能大大提高其密封性能：閥瓣與閥瓣卡套采用螺栓連接，連接牢固、可靠，并易于裝拆，特別是在閥門(mén)經(jīng)過(guò)工況運(yùn)行后，仍能保證現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)裝拆方便。

4）閥桿采用304L、316L等不銹鋼，閥桿表面硬化處理，并設(shè)有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，保證閥桿按預(yù)設(shè)軌跡準(zhǔn)確無(wú)誤地做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

5）填料函采用最下端填料環(huán)，填料環(huán)下上邊編織石墨，中間柔性石墨最上邊一圈編織石墨，即保證了填料與閥桿的密封，又使用桿上附著的石墨粉在閥桿運(yùn)動(dòng)中得到有效的清除，閥桿采用精磨加工，表面粗糙、尺寸精度、直線(xiàn)度、圈度均高于通用閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)要求。填料尺寸精度、回彈率、灰份、氯離子含量等技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到核電專(zhuān)用填料要求，保證填料在長(zhǎng)期工況下，對(duì)閥桿不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，并達(dá)到其自身良好的密封性能。

1.2 性能規(guī)范

公稱(chēng)通徑：DN50～600

公稱(chēng)壓力：PN0.6～4.0MPa

適用溫度：－70～420℃

適用介質(zhì)：碳化塔AⅡ及中和水進(jìn)液口、AⅡ泵及中和水泵進(jìn)出口、氨鹽水隔離、碳化塔下聯(lián)絡(luò)管及取出管、二次鹽水、氨堿泵進(jìn)出口、中和水、氨鹽水、鹽水、精鹽水、堿液、碳化尾氣、濾過(guò)母液，冷凝液系統(tǒng)管線(xiàn)等的各種槽底、槽壁、罐底位置的介質(zhì)切斷。

2 關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn)

1）閥桿采用了雙頭螺距梯形螺紋設(shè)計(jì)，使閥門(mén)啟閉時(shí)間縮短，減少了閥門(mén)在啟閉瞬間的介質(zhì)結(jié)疤，延長(zhǎng)了閥門(mén)密封面的使用壽命。閥桿的強(qiáng)度設(shè)計(jì)制造滿(mǎn)足API591的要求，保證了閥門(mén)在使用過(guò)程中的可靠性、安全性。

2）密封特性：常見(jiàn)的面與面密封形式，要密封好就必須保證兩個(gè)錐面良好接觸（即閥瓣錐度β與閥座錐度α相等）。但事實(shí)上，它始終受到加工誤差的影響（如同心度、不圓度、傾斜度等），其密封效果不十分理想。我廠在消化、吸收國(guó)外專(zhuān)有技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)密封面堆焊材料作了重大改進(jìn)，密封面采用線(xiàn)接觸密封（即閥瓣錐度β與閥座錐度α存在一個(gè)角度差，關(guān)閉時(shí)閥瓣錐面與固定的閥座錐面呈相切狀態(tài)）如圖2，實(shí)際使用密封效果優(yōu)于面對(duì)面密封。而且密封面采用等離子堆焊鈷基硬質(zhì)合金材料，硬度值經(jīng)過(guò)熱處理能調(diào)整到最佳耐結(jié)疤和抗沖擊狀態(tài)。

圖2 密封副形式

3 效果分析

堿化工放料閥是河南泉舜流體控制科技有限公司針對(duì)化工苛刻工況自主研發(fā)的專(zhuān)用系列閥門(mén)，具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和耐腐蝕、抗結(jié)疤、耐結(jié)疤性能，閥體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝多點(diǎn)創(chuàng)新，性能達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。

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［2］ 楊源泉.閥門(mén)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992

［3］ 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999

［4］ 大連化工研究設(shè)計(jì)院.純堿工學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

［5］ 朱良和.純堿企業(yè)閥門(mén)使用情況小結(jié) ［J］.純堿工業(yè)，2006，（2）：45