[发明专利]颗粒状介质用高温金属硬密封球阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种球阀，具体来说，涉及一种颗粒状介质用高温金属硬密封球阀。

背景技术

球阀是由旋塞演变而来的，它的启闭件作为一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90。实现开启和关闭的目的。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向，球阀不仅结构简单、密封性能好，而且在一定的公称通经范围内体积较小、重量轻、材料耗用少、安装尺寸小，并且驱动力矩小，操作简便、易实现快速启闭，球阀是近十几年来发展最快的阀门品种之一。特别是在美、日、德、法、意、西、英等工业发达国家，球阀的使用非常广泛，使用品种和数量仍在继续扩大，并向高温、高压、大口经、高密封性、长寿命、优良的调节性能以及一阀多功能方向发展，其可靠性及其他性能指标均达到较高水平，并已部分取代闸阀、截止阀、节流阀。随着球阀的技术进步，在可以预见的短时见内，特别是在石油天然气管线上、炼油裂解装置上以及核工业上将有更广泛的应用。此外，在其他工业中的大中型口径、中低压力领域，球阀也将会成为主导的阀门类型之一。

依据球阀阀座使用材料的不同，球阀分为软密封球阀和硬密封球阀。软密封球阀阀座最常用的材料是聚四氟乙烯和填充聚四氟乙烯，硬密封球阀阀座材料常用金属或者陶瓷。

依据使用温度的不同，我们通常把使用温度高于250℃的球阀称为高温球阀。由于在高于250℃高温条件下可作为球阀软密封阀座高分子材料品种很有限，所以高温球阀的阀座一般采用金属或者陶瓷制作，即高温球阀密封经常采用硬密封形式。

目前国际上生产高温硬密封球阀的主要公司有美国MOGAS公司、VTI公司、VOLK公司、SST公司、VELAN公司、日本北村公司等等。

颗粒状介质用高温金属硬密封球阀主要用于煤气化、电厂、钢厂、铝厂等输送钢灰、煤粉、硅粉和氧化铝粉末等特殊介质的要求。其中煤气化技术的应用至今已经有30多年的历史，该技术在中国也已经有着10多年的应用经验了，是目前国内所使用的较为成熟的煤气化技术。随着国内煤化工产业的不断升温，水煤浆加压气化制取水煤气的生产工艺被大量采用。水煤浆气化工艺流程分为制浆系统、合成气系统、烧嘴冷却系统、锁斗系统、闪蒸和水处理系统等。水煤浆气化工艺是在1350℃、40MPa以上的高温、高压条件下，使水煤浆和氧气进行氧化还原反应，使煤部分变成煤气。煤气经过激冷水浴、洗涤、除尘制成水蒸汽饱和的合成气送出，而煤中部分未燃尽的碳和不可燃的灰分在高温下形成熔渣经水冷却和破渣机破碎，通过锁斗定期排入渣池。整个生产过程不仅存在高温、高压、易燃、易爆的气体介质和固体颗粒介质，还要求整个排渣集渣过程服从程序控制。在锁斗系统中，阀门用于具有高温、高压和高磨蚀等特点的集渣和排渣循环过程，开关频率高且在高压条件下具有严密密封性。因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。

由于球阀具有结构简单、操作方便、启闭迅速的特点，因此不少球阀生产企业在硬密封高温结构开发上做了不少工作。高温球阀使用的主要场合有煤化工系统、冶金系统、石油、电厂。也适用于水、蒸汽、油品、硝酸、醋酸和尿素等多种介质。

在使用中，金属硬密封球阀的主要失效形式是冲蚀磨损。虽然，通过表面热处理或堆焊硬质合金等方法能提高金属硬密封球阀的使用寿命和耐擦伤性能，但仍然不能满足输送钢灰、煤粉、硅粉和氧化铝粉末等特殊介质的要求。目前高温硬密封球阀存在主要问题：

(1)由于多层软硬叠式密封圈固定在阀板上，当阀板常开状态时介质对其密封面形成正面冲刷，金属片夹层中的软密封带受冲刷后，直接影响密封性能。

(2)金属硬密封球阀受结构条件的限制该结构不适应做通径DN200以下阀门，原因是阀板整体结构太厚，流阻大。

(3)因三偏心结构的原理，阀板的密封面与阀座之间的密封是靠传动装置的力矩使阀板压向阀座。正流状态时，介质压力越高密封挤压越紧。当流道介质逆流时随着介质压力的增大阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时，密封开始泄漏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的不足，提供了一种密封效果好，抗冲蚀磨损性强的适合颗粒状介质用高温金属硬密封球阀。