陶瓷球阀在原液溶解机上的应用

江勇 陈荣

【摘 要】介绍了在高温、冲刷、腐蚀严重环境下的陶瓷球阀选型和应用。

【关键词】陶瓷球阀 原液 溶解机 应用

一.工艺情况简介

中国石化四川维尼纶厂（简称“川维厂”）纺丝车间新区原液装置溶解机的主要功能是把PVA作为原料溶解成为合格的浆液送到下一道工序。即先采用风送把PVA颗粒送入已经加入一定量水的溶解机，然后关闭溶解机上的球阀，再使用蒸汽加热到110℃左右进行溶解。

在溶解过程中，进料球阀起着非常重要的作用。在PVA颗粒风送进入溶解机的时候，进料球阀打开，PVA干颗粒通过进料球阀进入溶解机，对阀门有一定的冲击，因此要求阀门具有较强的耐冲击性能。进料完毕进行溶解的时候，进料球阀关闭，并把3bar的过热蒸汽加入水中升温溶解。此时要求阀门完全关闭，不能泄漏。溶解机内的压力小于2bar，温度低于130℃。溶解機内的蒸汽中含有醋酸、硫酸等腐蚀性物质。如图1所示

二.存在的问题

在川维厂的维纶产品技术升级项目中新建了4套原液溶解机，设备上的4台进料球阀（如图2所示）使用一个多月就陆续损坏。主要故障现象是大量泄漏蒸汽，阀门无法动作。经过仪表人员解体检查，发现聚四氟乙烯加工的软密封阀座已经被严重磨损，导致加热蒸汽大量反窜进入PVA进料管，引起PVA颗粒结团堵料，导致溶解机被迫停运。

技术升级前溶解机进料球阀的进料为水洗PVA，溶解机的进料阀门为软密封O型球阀。水洗PVA含有40%的水分，硬度比软密封阀座低，软密封球阀可以使用很久。技术升级后，原液装置部分溶解机改为使用干颗粒PVA，原料的硬度就像砂子一样，不断磨损阀座，很快使其失去密封功能。

将软密封球阀失效的原因找出之后，将四氟软密封球阀换成金属硬密封球阀，其泄漏等级为VI级。但是，硬密封球阀也只使用了两个多月就无法打开，而且蒸汽泄漏量大。仪表人员经过解体，发现球阀腔体里面形成了凝结胶块，非常坚硬，必须用錾子剔除，或是用蒸汽使其溶解。这种现象简称“结杯”，是由于在球阀动作过程中，PVA粉末进入阀腔，在溶解过程中，蒸汽也进入阀腔把PVA粉末进行溶解成胶状，粘附在阀球和阀体之间，甚至连预紧弹簧组上也粘附了很多胶状物。这些胶状物一旦冷却凝固之后，抱牢阀体和阀座，使之无法转动，无法保证阀门正常启闭。而且，由于预紧弹簧被胶状物抱死，失去弹性，整个阀门的密封性迅速下降，蒸汽大量外漏。

由于软密封球阀和普通硬密封球阀都无法正常使用两个月以上，导致阀门维修工作量很大，备件采购难以及时跟上，有时一、二台进料球阀处于停工状态，影响生产负荷。因此，项目组把原液溶解机的进料球阀作为一个重要的专题进行研究。

三.阀门选型

从工艺换用干颗粒物料来看，需要克服以前阀门的三个缺陷：一是阀门不耐磨。高速运动的干颗粒就像砂子一样，有很强的冲刷蚀性：二是要解决阀门的密封问题。原液溶解过程中有大量的浆糊状气泡。只要有气泡泄漏，就会把浆糊状的PVA带入阀门腔体；三是要解决阀门的耐腐蚀问题。原液气泡中含有大量的高温醋酸蒸汽等气体具有很强的腐蚀作用。

经过大量的技术方案研究，并且亲赴多个厂家和用户进行市场调研，最后选择了烟台金泰美林公司的耐磨陶瓷球阀。

阀门特点：

1.陶瓷球阀内所采用的陶瓷为氧化锆材质，确保足够的机械强度和耐磨性。

2、阀门的结构应能保证密封副的独立性，确保阀门密封不受安装等外力的影响。

3、密封等级为ANSI VI级及以上。

4、阀门入口尺寸必须与管道尺寸一致。（如有缩径，应采用斜面均匀过渡，避免流体产生冲击和积压。）

5、法兰连接孔的位置须确保按照法兰标准的规定，不得擅自变换角度。

6、阀门应采用完全对称设计，确保双重密封，且不得有流向限制， 可以任意方向、位置使用。（可将使用寿命提高一倍）

7、所有承压陶瓷零件均与金属壳体采用过盈配合，无任何胶体和粘结剂等物质，有效提高了本阀门的耐高压能力；

四.使用效果

在严苛的工作环境中，烟台金泰美林德耐磨陶瓷球阀目前已经使用超过一年半，阀门耐腐蚀、耐磨，密封好，而且体积小巧，工况稳定，工艺人员对阀门的使用效果比较满意，仪表阀门维护人员的工作量大幅度降低。如图3，图4所示

图3 阀门使用一年半后仍然正常运行 图4 阀球在工作状态下密封较好