摘 要：火电厂粉煤灰气力输送系统的特殊工况条件(高速度、高粉尘浓度、物料磨损性强、温度高等)，对采用软密封形式的阀门，极易造成密封件及密封材料的损坏。因此，对现有的密封材料进行改良，提高使用寿命。

　　关键词：材料;改良;设计

　　气力输送系统在现代燃煤电力行业被积极采用，而燃煤电厂粉煤灰输送属于气固两相流动范畴。气体与固粒在输送管内的运动，涉及到气流速度的分布以及固粒与管壁摩擦等各种条件，情况复杂，对输送系统部件磨损大。而阀门是气力输送系统的关键设备，因此阀的性能对气力输送系统的输送效率及其能否正常运行具有重大影响和决定性作用，阀门问题是引起现有气力输送系统存在问题的主要原因之一。 大型燃煤电厂粉煤灰气力输送速度高、粉尘浓度高、物料对系统的磨损性强，特别容易引起阀门的磨损，造成阀门开关性能降低，甚至失效。

　　采用软密封形式的阀门，在早期损坏的阀门中，由于缺乏针对性、有效性，橡胶密封件的损坏，占有较大的比重。为此，必须根据粉煤灰气力输送系统的工况，对现有的密封件材料进行改良。因此，针对阀门密封副采用“硬对软”的形式，在对结构进行优化设计的同时，对橡胶材料的选择、配方、制作方法进行研究，以提高橡胶件的耐高温、耐疲劳、耐磨等性能，减少或推迟橡胶件失效或损坏的发生，从而延长阀门的使用寿命。

　　1 技术改良

　　① 面向阀门橡胶密封件制造的材料、工艺改良设计通过现场调查研究发现，由于阀门采用软密封型式，在早期损坏的阀门中，橡胶密封件的损坏，占有较大的比重，其早期损坏主要表现在以下几个方面：密封件在阀门放气后，不能完全复位，阀门在关闭过程中将密封件扯坏;密封件在温度高于 120℃的环境下，易出现老化的现象，造成阀门早期损坏; 密封件耐磨性不够，在介质的冲刷下，易磨损，造成早期损坏。为此，本项目根据粉煤灰气力输送系统的特殊工况条件，对现有的密封件材料和制造工艺进行改良。

　　② 面向阀门金属密封副材料的优选燃煤电厂所用的煤，由于采购区域煤质成份不同，其含杂质不同，煤矸石含量高的煤，燃烧不完全，颗粒大(冲刷性强)、硬度高(造成阀门密封面极易磨损。一般材质及经热处理的材料其硬度达不到要求，有些甚至低于煤矸石的硬度，极易受冲蚀，造成阀门使用寿命短。选用针对火电特殊工况的材料，改善阀门的使用寿命。

　　2 技术解决方案

　　① 优选橡胶材料并采用二次硫化工艺改良优化密封材料性能

　　密封圈是阀的关键部件。阀门无论在静态的工作条件下，还是动态的开关过程中，密封圈都会在一定程度上出现老化或磨损现象。因此，由于抗撕裂性、弹性、耐磨性、耐高温性等性能的不足，在早期损坏的阀门中，密封件的损坏，占有较大的比重。密封圈性能的提升，需要通过对密封圈材料和制造工艺的改进来实现。

　　由于阀门工作过程需要承受最高 200 度的高温，一般橡胶材料难以满足要求，综合考虑工作条件使用要求，产品采用氟橡胶(VITON)作为主要材料，并辅以其他特殊材料及工艺进行生产。氟橡胶具有很好的运动性能，同时具有很高的耐磨性和耐高温特性，是密封圈的理想材料。

　　密封圈的制造过程，首先是通过密炼机合成橡胶，合成橡胶通过开炼机进行开炼成型后，将此放入硫化设备中的模具内，进行一次硫化。硫化过程中发生了硫的交联，把一个或更多的硫原子接在聚合物链上形成桥状结构。反应的结果是生成了弹性体，它的性能在很多方面都有了改变。但第一次硫化温度低，硫化不完全，橡胶的力学性能和压缩永久变形性能相对较差，不能满足使用要求。因此，需要第二次在烤箱设定规定温度时间进行二次硫化。氟橡胶一次硫化时放出的 HF 等低分子物质，将妨碍橡胶交联，二次硫化高温下会放出，以便进一步交联。另外氟橡胶还可能发生环化反应生产含氟基环，从而使它的耐热性进一步提高。二次硫化也增加了橡胶制品的扯断强度和撕裂强度。

　　由于配方体系不同，二次硫化工艺也不尽相同，没有固定的模式。本项目实施过程中，通过大量的科学试验和精确测定，针对密封圈的特定材料配方，改良并确定了最优的二次硫化工艺，制定了合适的加热温度序列以及相应的加热时间。

　　② 针对“硬对软”的形式，选用金属密封副材料燃煤电厂粉煤灰气力输送的进出料用阀门，处于高粉尘浓度、物料磨损性强，高强度的恶劣工况，阀门密封面极易受冲蚀而报废，造成系统失效、停机，而提高电厂的维护成本和停机损失。本技术开发的阀门密封圈采用“硬对软”的形式， 其密封面所用材质在本公司气力输送试验室实验的基础上， 应用于火电现场，确定选用一种双相不锈钢铸造材料，其特点：

　　A、综合力学性能好。有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是 18-8 型奥氏体不锈钢的 2 倍。固溶态的延伸率达到25%，韧性值 AK(V 形槽口)在 100J 以上;

　　B、可焊性好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与 18-8 型奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接。适合维修，降低使用成本;

　　C、具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。在某些腐蚀介质的条件下，适用于制作泵、阀等动力设备，提高使用寿命。

　　3 结论

　　实验表明，经工艺改良，提高了阀门密封面材料的抗拉强度、延伸性、抗撕裂、抗压缩变形以及耐热性能(可耐温200℃)等，延长了阀门的使用寿命，适应燃煤电厂粉煤灰输送的特殊工况条件。

　　参考文献

　　[1] 日本橡胶协会模具研究分会. 橡胶的硫化与成型技术.日本工业调查会, 2004.

　　[2] 橡胶机械优化设计[M]. 化学工业出版社, 2009.

　　[3] 缪桂韶. 橡胶配方设计[M]. 华南理工大学出版社,2009.

更多密封圈的信息欢迎访问进口密封件公司奥赛罗密封，咨询电话：0311-87316999。奥赛罗密封诚招代理商。