一種內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵的制作方法
【專利摘要】一種內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵是一種泵殼內(nèi)襯及葉輪為整體碳化硅陶瓷材料或葉輪內(nèi)襯金屬骨架的陶瓷材料制成，具有耐磨、耐腐蝕特性的離心泵；用于煙氣脫硫系統(tǒng)輸送漿液或其它強(qiáng)磨蝕、強(qiáng)腐蝕溶液。本實(shí)用新型提供一種金屬外殼與內(nèi)襯碳化硅緊密結(jié)合為一體，以及葉輪為整體碳化硅材料所構(gòu)成的既耐磨蝕，又耐腐蝕的離心陶瓷脫硫泵，及其制造工藝。本實(shí)用新型包括渦室為螺旋形的泵體，其特征在于：泵體內(nèi)襯為陶瓷內(nèi)襯，葉輪螺母具有陶瓷層，以及葉輪整體為陶瓷制成，并且在葉輪的前蓋板內(nèi)設(shè)置有前蓋板芯骨，在葉輪的后蓋板內(nèi)設(shè)置有后蓋板芯骨，以及在葉輪的葉片內(nèi)設(shè)置有葉片芯骨。
【專利說明】-種內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種離心泵，尤其是一種泵殼內(nèi)襯及葉輪為整體碳化硅陶瓷材料 或葉輪內(nèi)襯金屬骨架的陶瓷材料制成，具有耐磨、耐腐蝕特性的離心泵；用于煙氣脫硫系統(tǒng) 輸送漿液或其它強(qiáng)磨蝕、強(qiáng)腐蝕溶液。

【背景技術(shù)】
[0002] 脫硫泵屬于離心式漿料泵，主要用于濕法煙氣脫硫裝置。濕法脫硫技術(shù)是世界上 應(yīng)用最多、最為成熟的技術(shù)，脫硫效率可高達(dá)95%以上；是我國(guó)火電燃煤機(jī)組重點(diǎn)應(yīng)用的脫 硫技術(shù)。而脫硫泵作為漿液循環(huán)泵則是煙氣脫硫裝置中的關(guān)鍵設(shè)備。
[0003] 濕法煙氣脫硫裝置中，泵輸送的介質(zhì)為石灰石漿液或石膏漿液，漿液中介質(zhì)的酸 堿度pH=4. 0-9. 0, 一般呈酸性，C1含量約為20000ppm，最高達(dá)60000ppm，漿液重量濃度為 20%-35%，最高達(dá)60%，漿液密度為1. 1-1. 5t/m3漿液平均溫度20°C，最高50°C，漿液的粒度 為0. 03-0. 07mm，由于鍋爐排放煙汽溫度較高（180°C )，相對(duì)濕度3%n，含煤和各種腐蝕性 成分，如S02、N02、HC1及鹽霧；因此在脫硫過程中，漿液具有酸堿介質(zhì)交替特性，對(duì)設(shè)備腐蝕 嚴(yán)重，特別是含有大量C1離子，容易造成點(diǎn)蝕。且介質(zhì)中含有的固體顆粒，會(huì)加速材料的磨 損，所以要求脫硫泵過流件的材料既抗磨損，又必須耐腐蝕。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外解決煙氣脫硫泵的耐蝕、耐磨蝕問題，按照過流部件的材質(zhì)可分為三 大類：（1)以德國(guó)KSB公司為代表的全金屬脫硫泵；（2)以澳大利亞WARMAN公司為代表的 金屬+橡膠襯里的脫硫泵；（3)以德國(guó)Duechting公司為代表的金屬+陶瓷襯里脫硫泵。
[0005] (1)全金屬脫硫泵：金屬材料強(qiáng)度高，剛性和韌性好，種類相對(duì)較多。因此，金屬泵 的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。但是，金屬材料耐腐蝕性、耐磨性差，難于勝任既耐腐蝕，又耐磨蝕的 要求。
[0006] (2)金屬+橡膠襯里泵的天然橡膠，其彈性大，抗變形能力強(qiáng)，因此可以吸收漿液 對(duì)其的沖擊，對(duì)抗C1離子的腐蝕性也很強(qiáng)。但是，天然橡膠的抗切割性較差，具有易水解的 性能；且在高速?zèng)_擊時(shí)，其水解的性能加劇。襯膠在經(jīng)過漿液的磨損后和泵體內(nèi)出現(xiàn)真空 時(shí)，膠體很容易脫落，會(huì)導(dǎo)致吸收塔噴淋層的噴嘴堵塞，這種堵塞會(huì)降低脫硫效率。
[0007] 在制作工藝上，襯膠模壓后有較大的收縮，收縮程度的控制是決定成品質(zhì)量好壞 的關(guān)鍵，殼體鑄件與襯膠結(jié)合面形狀與尺寸很難達(dá)到相關(guān)的精度，這就嚴(yán)重的影響了泵的 使用可靠性。
[0008] (3)金屬+陶瓷襯里脫硫泵：碳化硅陶瓷材料硬度高、耐高溫，抗腐蝕性和耐磨損 性優(yōu)越。隨著材料制備工藝和復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，陶瓷材料的脆性大大改善，具有高強(qiáng)、 高韌、高硬，耐高溫、耐腐蝕、耐磨損高的性能，特別適用于輸送有磨損和腐蝕性的流體。
[0009] 碳化硅陶瓷泵特點(diǎn)有：1、高硬度：一般硬度大于HRA80以上，最高可達(dá)到HRA92以 上。2、強(qiáng)度高：氧化鋁陶瓷的抗壓強(qiáng)度大于800 MPa ;碳化硅/碳化硼復(fù)合陶瓷，其彎曲強(qiáng)度 即使在1400°C左右的高溫下，仍可達(dá)500?600MPa。3、耐磨蝕性能好：是普通碳鋼的200 倍以上，高鉻鑄鐵的10倍以上，比耐磨橡膠高幾倍至幾十倍以上。使用壽命可提高五倍以 上，性價(jià)比可提高3倍以上。
[0010] 具有代表性的國(guó)內(nèi)外公司及其產(chǎn)品特點(diǎn)介紹：（1)德國(guó)KSB公司是全金屬脫硫泵 的代表，僅脫硫泵的金屬材料就有十幾種。從2006年以來，其脫硫泵的過流部件也采用內(nèi) 襯碳化娃陶瓷（Cerami cpolySic)，但葉輪仍采用金屬材料，所以，金屬材料的葉輪就限制了 脫硫泵的使用壽命，其結(jié)構(gòu)圖見附圖1。
[0011] (2)德國(guó)Duechting公司是專業(yè)生產(chǎn)脫硫系統(tǒng)用泵的公司，在90年代就采用 SiCcast熱澆注碳化硅陶瓷，并注冊(cè)了專利。脫硫泵主要應(yīng)用在歐洲脫硫市場(chǎng)，葉輪采用 Siccas陶瓷材料，耐磨蝕，抗腐蝕性能好。然而，德國(guó)Duechting泵體結(jié)構(gòu)為徑向剖分，導(dǎo)致 平面加工的難度增大；而且，平面結(jié)合處的密封性能降低，其結(jié)構(gòu)見附圖2。
[0012] (3)澳大利亞WARMAN公司的脫硫泵為內(nèi)襯橡膠，受到橡膠固有性能的限制，存在 壽命過短，膠體易脫落，膠體顆粒易堵塞噴嘴等。
[0013] (4)專利申請(qǐng)?zhí)柗謩e為：20121046417. 2和201210464114. 2的碳化硅內(nèi)襯離心泵， 一種是采取拼裝組合的方式制造殼體內(nèi)腔，葉輪為開式葉輪，金屬外殼和陶瓷內(nèi)襯是分離 的。另外一種是在金屬外殼和陶瓷內(nèi)襯之間增加了塑料填充層，以緩解外殼所承受的徑向 力。由于其采用先加工陶瓷內(nèi)襯，后將陶瓷內(nèi)襯嵌入泵體金屬外殼的方式，因此這兩種結(jié)構(gòu) 泵的殼體流道只能做成規(guī)則的環(huán)形，泵的外形尺寸也不能做太大，導(dǎo)致使用性能范圍受限， 流量?jī)H在400m 3/h以下，同時(shí)泵的效率要比正常泵低。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0014] 本實(shí)用新型就是為了解決【背景技術(shù)】所述的碳化硅陶瓷材料在脫硫泵上的應(yīng)用問 題，提供了一種金屬外殼與內(nèi)襯碳化硅緊密結(jié)合為一體，以及葉輪為整體碳化硅材料所構(gòu) 成的既耐磨蝕，又耐腐蝕的離心陶瓷脫硫泵，及其制造工藝。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。
[0016] 本實(shí)用新型包括泵體，泵體的渦室為螺旋形，泵體的兩側(cè)分別設(shè)置有前護(hù)板和后 護(hù)板，軸與后護(hù)板之間設(shè)置有機(jī)械密封部件，軸的一側(cè)具有軸承部件，軸在泵體內(nèi)一側(cè)與葉 輪相連，軸通過鍵帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪螺母將葉輪固定在軸端，其特征在于：泵體內(nèi)襯為陶 瓷內(nèi)襯，葉輪螺母具有陶瓷層，以及葉輪整體為陶瓷制成，并且在葉輪的前蓋板內(nèi)設(shè)置有前 蓋板芯骨，在葉輪的后蓋板內(nèi)設(shè)置有后蓋板芯骨，以及在葉輪的葉片內(nèi)設(shè)置有葉片芯骨。
[0017] 進(jìn)一步地，所述的陶瓷材料是碳化硅。
[0018] 要保證陶瓷材料具有高的抗拉、抗彎強(qiáng)度，而且要使陶瓷體和金屬形成高強(qiáng)度結(jié) 合，粘合劑本身也應(yīng)具有耐腐蝕性。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同的無機(jī)和有機(jī)結(jié)合劑的操作性能和 粘結(jié)強(qiáng)度。因此更進(jìn)一步地，所述泵體內(nèi)襯陶瓷層，以及葉輪螺母的陶瓷層與泵體及葉輪螺 母之間使用的結(jié)合劑為環(huán)氧樹脂。
[0019] 作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述泵體內(nèi)襯陶瓷層，以及葉輪螺母的陶瓷層 的厚度為20-35mm。
[0020] 本實(shí)用新型碳化硅襯里脫硫泵的過流部件襯有凝結(jié)固化碳化硅材料，澆注的碳化 硅陶瓷材料與金屬外殼內(nèi)表面緊密的粘合在一起，構(gòu)成一定厚度的碳化硅陶瓷層，脫硫泵 的結(jié)構(gòu)和工藝保證了澆注后的金屬外殼和碳化硅陶瓷襯里融為一體，由碳化硅材料所構(gòu)成 的過流部件可以適應(yīng)各種復(fù)雜工況的要求。
[0021] 根據(jù)脫硫泵規(guī)格和性能參數(shù)的不同，澆注的厚度也不同，見下表。
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，包括泵體（2)，泵體（2)的渦室（14)為螺旋形，泵體 (2)的兩側(cè)分別設(shè)置有前護(hù)板（1)和后護(hù)板（5)，軸（8)與后護(hù)板（5)之間設(shè)置有機(jī)械密封 部件（6 )，軸（8 )的一側(cè)具有軸承部件（7 )，軸（8 )在泵體（2 )內(nèi)一側(cè)與葉輪（3 )相連，軸（8 ) 通過鍵帶動(dòng)葉輪（3 )旋轉(zhuǎn)，葉輪螺母（4 )將葉輪（3 )固定在軸（8 )端， 其特征在于：泵體（2)內(nèi)襯為陶瓷內(nèi)襯，葉輪螺母（4)具有陶瓷層（9)，以及葉輪（3)整 體為陶瓷制成，并且在葉輪（3 )的前蓋板內(nèi)設(shè)置有前蓋板芯骨（32 ),在葉輪（3 )的后蓋板內(nèi) 設(shè)置有后蓋板芯骨（33)，以及在葉輪（3)的葉片（36)內(nèi)設(shè)置有葉片芯骨（35)。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述的陶瓷材料是碳 化硅。
3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述泵體（2)內(nèi)襯陶瓷 層（9)，以及葉輪螺母（4)的陶瓷層（9)與泵體（2)及葉輪螺母（4)之間使用的結(jié)合劑為環(huán) 氧樹脂。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述泵體（2)內(nèi)襯陶瓷 層（9)，以及葉輪螺母（4)的陶瓷層（9)的厚度為20-35mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：泵體（2)的軸封采用集 裝式機(jī)械密封，單端面，小彈簧結(jié)構(gòu)；并在葉輪（3)上設(shè)置有過流孔（10)，以及在機(jī)封壓蓋 上還留有沖洗孔（11)。
6. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：葉輪（3)與軸采用鍵連 接的方式，通過鍵來傳遞扭矩；葉輪（3)采用雙重固定的方式，先由兩個(gè)圓螺母（48)固定， 然后，再用葉輪螺母（4)固定；且在葉輪螺母（48)上還設(shè)置了兩道密封：密封墊49及密封 圈50。
7. 如權(quán)利要求1所述的脫硫泵，其特征在于：軸承部件由軸承托架和軸承體兩個(gè)主要 零件構(gòu)成，軸承體可以在軸承托架上做軸向移動(dòng)；且軸承采用稀油潤(rùn)滑的方式，若大型陶瓷 脫硫泵的軸承體內(nèi)還應(yīng)裝有冷卻器。
8. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述內(nèi)置芯骨的厚度 為主體件厚度的1/4。
【文檔編號(hào)】F04D29/02GK203847396SQ201420264805
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】宋景堯, 郭敏, 韓毅, 張景云, 袁宗久, 于曉濱, 高殿志, 鄒云祥, 崔韌, 馬士季, 劉嘯, 董明, 劉振宇, 曹圣東, 范匯超, 路建民 申請(qǐng)人:沈陽第一水泵有限責(zé)任公司