陶瓷球閥在原液溶解機(jī)上的應(yīng)用

江勇 陳榮

【摘 要】介紹了在高溫、沖刷、腐蝕嚴(yán)重環(huán)境下的陶瓷球閥選型和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】陶瓷球閥 原液 溶解機(jī) 應(yīng)用

一.工藝情況簡(jiǎn)介

中國(guó)石化四川維尼綸廠（簡(jiǎn)稱“川維廠”）紡絲車間新區(qū)原液裝置溶解機(jī)的主要功能是把PVA作為原料溶解成為合格的漿液送到下一道工序。即先采用風(fēng)送把PVA顆粒送入已經(jīng)加入一定量水的溶解機(jī)，然后關(guān)閉溶解機(jī)上的球閥，再使用蒸汽加熱到110℃左右進(jìn)行溶解。

在溶解過程中，進(jìn)料球閥起著非常重要的作用。在PVA顆粒風(fēng)送進(jìn)入溶解機(jī)的時(shí)候，進(jìn)料球閥打開，PVA干顆粒通過進(jìn)料球閥進(jìn)入溶解機(jī)，對(duì)閥門有一定的沖擊，因此要求閥門具有較強(qiáng)的耐沖擊性能。進(jìn)料完畢進(jìn)行溶解的時(shí)候，進(jìn)料球閥關(guān)閉，并把3bar的過熱蒸汽加入水中升溫溶解。此時(shí)要求閥門完全關(guān)閉，不能泄漏。溶解機(jī)內(nèi)的壓力小于2bar，溫度低于130℃。溶解機(jī)內(nèi)的蒸汽中含有醋酸、硫酸等腐蝕性物質(zhì)。如圖1所示

二.存在的問題

在川維廠的維綸產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)項(xiàng)目中新建了4套原液溶解機(jī)，設(shè)備上的4臺(tái)進(jìn)料球閥（如圖2所示）使用一個(gè)多月就陸續(xù)損壞。主要故障現(xiàn)象是大量泄漏蒸汽，閥門無(wú)法動(dòng)作。經(jīng)過儀表人員解體檢查，發(fā)現(xiàn)聚四氟乙烯加工的軟密封閥座已經(jīng)被嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致加熱蒸汽大量反竄進(jìn)入PVA進(jìn)料管，引起PVA顆粒結(jié)團(tuán)堵料，導(dǎo)致溶解機(jī)被迫停運(yùn)。

技術(shù)升級(jí)前溶解機(jī)進(jìn)料球閥的進(jìn)料為水洗PVA，溶解機(jī)的進(jìn)料閥門為軟密封O型球閥。水洗PVA含有40%的水分，硬度比軟密封閥座低，軟密封球閥可以使用很久。技術(shù)升級(jí)后，原液裝置部分溶解機(jī)改為使用干顆粒PVA，原料的硬度就像砂子一樣，不斷磨損閥座，很快使其失去密封功能。

將軟密封球閥失效的原因找出之后，將四氟軟密封球閥換成金屬硬密封球閥，其泄漏等級(jí)為VI級(jí)。但是，硬密封球閥也只使用了兩個(gè)多月就無(wú)法打開，而且蒸汽泄漏量大。儀表人員經(jīng)過解體，發(fā)現(xiàn)球閥腔體里面形成了凝結(jié)膠塊，非常堅(jiān)硬，必須用鏨子剔除，或是用蒸汽使其溶解。這種現(xiàn)象簡(jiǎn)稱“結(jié)杯”，是由于在球閥動(dòng)作過程中，PVA粉末進(jìn)入閥腔，在溶解過程中，蒸汽也進(jìn)入閥腔把PVA粉末進(jìn)行溶解成膠狀，粘附在閥球和閥體之間，甚至連預(yù)緊彈簧組上也粘附了很多膠狀物。這些膠狀物一旦冷卻凝固之后，抱牢閥體和閥座，使之無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法保證閥門正常啟閉。而且，由于預(yù)緊彈簧被膠狀物抱死，失去彈性，整個(gè)閥門的密封性迅速下降，蒸汽大量外漏。

由于軟密封球閥和普通硬密封球閥都無(wú)法正常使用兩個(gè)月以上，導(dǎo)致閥門維修工作量很大，備件采購(gòu)難以及時(shí)跟上，有時(shí)一、二臺(tái)進(jìn)料球閥處于停工狀態(tài)，影響生產(chǎn)負(fù)荷。因此，項(xiàng)目組把原液溶解機(jī)的進(jìn)料球閥作為一個(gè)重要的專題進(jìn)行研究。

三.閥門選型

從工藝換用干顆粒物料來(lái)看，需要克服以前閥門的三個(gè)缺陷：一是閥門不耐磨。高速運(yùn)動(dòng)的干顆粒就像砂子一樣，有很強(qiáng)的沖刷蝕性：二是要解決閥門的密封問題。原液溶解過程中有大量的漿糊狀氣泡。只要有氣泡泄漏，就會(huì)把漿糊狀的PVA帶入閥門腔體；三是要解決閥門的耐腐蝕問題。原液氣泡中含有大量的高溫醋酸蒸汽等氣體具有很強(qiáng)的腐蝕作用。

經(jīng)過大量的技術(shù)方案研究，并且親赴多個(gè)廠家和用戶進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，最后選擇了煙臺(tái)金泰美林公司的耐磨陶瓷球閥。

閥門特點(diǎn)：

1.陶瓷球閥內(nèi)所采用的陶瓷為氧化鋯材質(zhì)，確保足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。

2、閥門的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證密封副的獨(dú)立性，確保閥門密封不受安裝等外力的影響。

3、密封等級(jí)為ANSI VI級(jí)及以上。

4、閥門入口尺寸必須與管道尺寸一致。（如有縮徑，應(yīng)采用斜面均勻過渡，避免流體產(chǎn)生沖擊和積壓。）

5、法蘭連接孔的位置須確保按照法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不得擅自變換角度。

6、閥門應(yīng)采用完全對(duì)稱設(shè)計(jì)，確保雙重密封，且不得有流向限制， 可以任意方向、位置使用。（可將使用壽命提高一倍）

7、所有承壓陶瓷零件均與金屬殼體采用過盈配合，無(wú)任何膠體和粘結(jié)劑等物質(zhì)，有效提高了本閥門的耐高壓能力；

四.使用效果

在嚴(yán)苛的工作環(huán)境中，煙臺(tái)金泰美林德耐磨陶瓷球閥目前已經(jīng)使用超過一年半，閥門耐腐蝕、耐磨，密封好，而且體積小巧，工況穩(wěn)定，工藝人員對(duì)閥門的使用效果比較滿意，儀表閥門維護(hù)人員的工作量大幅度降低。如圖3，圖4所示

圖3 閥門使用一年半后仍然正常運(yùn)行 圖4 閥球在工作狀態(tài)下密封較好