碱化工放料阀的特点与优势

吴红涛，马新伟

（河南泉舜流体控制科技有限公司，河南 郑州 450001）

在纯碱生产过程中，系统母液成分复杂，不但含氨和高氯根，而且含有一定数量的钙、镁固体物。在生产实际中，由于介质的流速、浓度、温度、压力等条件的影响，管道、阀门腐蚀和结疤比较严重。目前该工况使用的阀门主要有球阀、蝶阀、闸阀、截止阀等，材质主要是碳钢、不锈钢。它们共同的特点是使用周期短，容易内、外漏，严重时由于设备腐蚀，大量铁锈带入产品出现“色碱”，甚至造成次品。

结合纯碱生产工艺及特点，我厂提出碱化工放料阀的概念，该阀结合了耐腐蚀、高硬材料和硬密封放料阀的双重优点，很好地解决了纯碱生产工艺中存在的高腐蚀，高固含量磨损两大问题，我厂生产的碱化工放料阀采用阀体内腔硬化处理，阀瓣、阀座整体喷焊耐磨、防蚀材料等多重方法，提高阀门的防冲、耐腐性能，进而大大提高了阀门的使用寿命。

1 设计特点及性能规范

碱化工放料阀是我厂在消化、吸收国外先进技术的基础上，结合我国纯碱装置生产实践，并充分考虑纯碱各工艺介质特性，开发、研制的专用产品。经过多年的不断探索和经验积累，形成了我厂纯碱专用阀门系列的设计、制造、质保、服务的完整体系。

1.1 结构特点（图1）

1）该系列碱化工放料阀采用45°形式，流线型流道，使介质流道近似直线，流阻小，使阀门具有较高的Cv值，金属密封，密封面堆焊司太莱合金能极大提高密封面在恶劣工况下的使用寿命。适用于高黏度以及带固体颗粒流体的切断。

图1 安装及结构简图

同时采用计算机三维立体造型和进行工况模拟，优化流道设计，对进出口连接处作无沉淀设计，并设有冲洗口，使得内腔在工况条件有沉积物料时能够及时冲洗，内腔不产生结疤，有效延长阀门的使用寿命。

壳体壁厚设计值高于标准要求，采用CF8、CF3不锈钢整体铸造而成，并对阀内腔附着耐磨合金处理，使阀体耐结疤性，耐磨性及耐腐蚀性均超出行业要求。

2）阀座与阀体的分离式设计：使阀座在装配中易保证与阀杆、阀瓣组件的对中要求，从而达到长期严密切断性能。同时分离式阀座能够在堆焊特殊合金材料后，保证堆焊层的均匀厚度和热处理后的硬度值，易于进行密封面的无损检测，而且拆卸阀体连接螺栓即可进行检查和维修。

3）阀芯采用柔性联接结构，能大大提高其密封性能：阀瓣与阀瓣卡套采用螺栓连接，连接牢固、可靠，并易于装拆，特别是在阀门经过工况运行后，仍能保证现场维护装拆方便。

4）阀杆采用304L、316L等不锈钢，阀杆表面硬化处理，并设有防转机构，保证阀杆按预设轨迹准确无误地做直线运动。

5）填料函采用最下端填料环，填料环下上边编织石墨，中间柔性石墨最上边一圈编织石墨，即保证了填料与阀杆的密封，又使用杆上附着的石墨粉在阀杆运动中得到有效的清除，阀杆采用精磨加工，表面粗糙、尺寸精度、直线度、圈度均高于通用阀门标准要求。填料尺寸精度、回弹率、灰份、氯离子含量等技术指标均达到核电专用填料要求，保证填料在长期工况下，对阀杆不产生电化学腐蚀，并达到其自身良好的密封性能。

1.2 性能规范

公称通径：DN50～600

公称压力：PN0.6～4.0MPa

适用温度：－70～420℃

适用介质：碳化塔AⅡ及中和水进液口、AⅡ泵及中和水泵进出口、氨盐水隔离、碳化塔下联络管及取出管、二次盐水、氨碱泵进出口、中和水、氨盐水、盐水、精盐水、碱液、碳化尾气、滤过母液，冷凝液系统管线等的各种槽底、槽壁、罐底位置的介质切断。

2 关键技术改进

1）阀杆采用了双头螺距梯形螺纹设计，使阀门启闭时间缩短，减少了阀门在启闭瞬间的介质结疤，延长了阀门密封面的使用寿命。阀杆的强度设计制造满足API591的要求，保证了阀门在使用过程中的可靠性、安全性。

2）密封特性：常见的面与面密封形式，要密封好就必须保证两个锥面良好接触（即阀瓣锥度β与阀座锥度α相等）。但事实上，它始终受到加工误差的影响（如同心度、不圆度、倾斜度等），其密封效果不十分理想。我厂在消化、吸收国外专有技术基础上，对密封面堆焊材料作了重大改进，密封面采用线接触密封（即阀瓣锥度β与阀座锥度α存在一个角度差，关闭时阀瓣锥面与固定的阀座锥面呈相切状态）如图2，实际使用密封效果优于面对面密封。而且密封面采用等离子堆焊钴基硬质合金材料，硬度值经过热处理能调整到最佳耐结疤和抗冲击状态。

图2 密封副形式

3 效果分析

碱化工放料阀是河南泉舜流体控制科技有限公司针对化工苛刻工况自主研发的专用系列阀门，具有优良的结构特点和耐腐蚀、抗结疤、耐结疤性能，阀体设计和生产工艺多点创新，性能达到国内同行业先进水平。

［1］ 沈阳阀门研究所.阀门设计［M］.沈阳：沈阳阀门研究所，1976

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［3］ 徐灏.机械设计手册［M］.北京：机械工业出版社，1999

［4］ 大连化工研究设计院.纯碱工学［M］.北京：化学工业出版社，2003

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