一種內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵的制作方法
【專利摘要】一種內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵是一種泵殼內襯及葉輪為整體碳化硅陶瓷材料或葉輪內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；用于煙氣脫硫系統輸送漿液或其它強磨蝕、強腐蝕溶液。本實用新型提供一種金屬外殼與內襯碳化硅緊密結合為一體，以及葉輪為整體碳化硅材料所構成的既耐磨蝕，又耐腐蝕的離心陶瓷脫硫泵，及其制造工藝。本實用新型包括渦室為螺旋形的泵體，其特征在于：泵體內襯為陶瓷內襯，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設置有前蓋板芯骨，在葉輪的后蓋板內設置有后蓋板芯骨，以及在葉輪的葉片內設置有葉片芯骨。
【專利說明】-種內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種離心泵，尤其是一種泵殼內襯及葉輪為整體碳化硅陶瓷材料 或葉輪內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 輸送漿液或其它強磨蝕、強腐蝕溶液。
【背景技術】
[0002] 脫硫泵屬于離心式漿料泵，主要用于濕法煙氣脫硫裝置。濕法脫硫技術是世界上 應用最多、最為成熟的技術，脫硫效率可高達95%以上；是我國火電燃煤機組重點應用的脫 硫技術。而脫硫泵作為漿液循環泵則是煙氣脫硫裝置中的關鍵設備。
[0003] 濕法煙氣脫硫裝置中，泵輸送的介質為石灰石漿液或石膏漿液，漿液中介質的酸 堿度pH=4. 0-9. 0, 一般呈酸性，C1含量約為20000ppm，最高達60000ppm，漿液重量濃度為 20%-35%，最高達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，漿液具有酸堿介質交替特性，對設備腐蝕 嚴重，特別是含有大量C1離子，容易造成點蝕。且介質中含有的固體顆粒，會加速材料的磨 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，國內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可分為三 大類：（1)以德國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：金屬材料強度高，剛性和韌性好，種類相對較多。因此，金屬泵 的應用領域十分廣泛。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，因此可以吸收漿液 對其的沖擊，對抗C1離子的腐蝕性也很強。但是，天然橡膠的抗切割性較差，具有易水解的 性能；且在高速沖擊時，其水解的性能加劇。襯膠在經過漿液的磨損后和泵體內出現真空 時，膠體很容易脫落，會導致吸收塔噴淋層的噴嘴堵塞，這種堵塞會降低脫硫效率。
[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量好壞 的關鍵，殼體鑄件與襯膠結合面形狀與尺寸很難達到相關的精度，這就嚴重的影響了泵的 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 性優越。隨著材料制備工藝和復合材料技術的發展，陶瓷材料的脆性大大改善，具有高強、 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] 碳化硅陶瓷泵特點有：1、高硬度：一般硬度大于HRA80以上，最高可達到HRA92以 上。2、強度高：氧化鋁陶瓷的抗壓強度大于800 MPa ;碳化硅/碳化硼復合陶瓷，其彎曲強度 即使在1400°C左右的高溫下，仍可達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，性價比可提高3倍以上。
[0010] 具有代表性的國內外公司及其產品特點介紹：（1)德國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 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，其結構圖見附圖1。
[0011] (2)德國Duechting公司是專業生產脫硫系統用泵的公司，在90年代就采用 SiCcast熱澆注碳化硅陶瓷，并注冊了專利。脫硫泵主要應用在歐洲脫硫市場，葉輪采用 Siccas陶瓷材料，耐磨蝕，抗腐蝕性能好。然而，德國Duechting泵體結構為徑向剖分，導致 平面加工的難度增大；而且，平面結合處的密封性能降低，其結構見附圖2。
[0012] (3)澳大利亞WARMAN公司的脫硫泵為內襯橡膠，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)專利申請號分別為：20121046417. 2和201210464114. 2的碳化硅內襯離心泵， 一種是采取拼裝組合的方式制造殼體內腔，葉輪為開式葉輪，金屬外殼和陶瓷內襯是分離 的。另外一種是在金屬外殼和陶瓷內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襯，后將陶瓷內襯嵌入泵體金屬外殼的方式，因此這兩種結構 泵的殼體流道只能做成規則的環形，泵的外形尺寸也不能做太大，導致使用性能范圍受限， 流量僅在400m 3/h以下，同時泵的效率要比正常泵低。 實用新型內容
[0014] 本實用新型就是為了解決【背景技術】所述的碳化硅陶瓷材料在脫硫泵上的應用問 題，提供了一種金屬外殼與內襯碳化硅緊密結合為一體，以及葉輪為整體碳化硅材料所構 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] 為實現本實用新型的上述目的，本實用新型采用如下技術方案。
[0016] 本實用新型包括泵體，泵體的渦室為螺旋形，泵體的兩側分別設置有前護板和后 護板，軸與后護板之間設置有機械密封部件，軸的一側具有軸承部件，軸在泵體內一側與葉 輪相連，軸通過鍵帶動葉輪旋轉，葉輪螺母將葉輪固定在軸端，其特征在于：泵體內襯為陶 瓷內襯，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設置有前 蓋板芯骨，在葉輪的后蓋板內設置有后蓋板芯骨，以及在葉輪的葉片內設置有葉片芯骨。
[0017] 進一步地，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、抗彎強度，而且要使陶瓷體和金屬形成高強度結 合，粘合劑本身也應具有耐腐蝕性。通過實驗對比不同的無機和有機結合劑的操作性能和 粘結強度。因此更進一步地，所述泵體內襯陶瓷層，以及葉輪螺母的陶瓷層與泵體及葉輪螺 母之間使用的結合劑為環氧樹脂。
[0019] 作為本實用新型的一種優選方案，所述泵體內襯陶瓷層，以及葉輪螺母的陶瓷層 的厚度為20-35mm。
[0020] 本實用新型碳化硅襯里脫硫泵的過流部件襯有凝結固化碳化硅材料，澆注的碳化 硅陶瓷材料與金屬外殼內表面緊密的粘合在一起，構成一定厚度的碳化硅陶瓷層，脫硫泵 的結構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，由碳化硅材料所構成 的過流部件可以適應各種復雜工況的要求。
[0021] 根據脫硫泵規格和性能參數的不同，澆注的厚度也不同，見下表。
[0022]
【權利要求】
1. 一種內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)的兩側分別設置有前護板（1)和后護板（5)，軸（8)與后護板（5)之間設置有機械密封 部件（6 )，軸（8 )的一側具有軸承部件（7 )，軸（8 )在泵體（2 )內一側與葉輪（3 )相連，軸（8 ) 通過鍵帶動葉輪（3 )旋轉，葉輪螺母（4 )將葉輪（3 )固定在軸（8 )端， 其特征在于：泵體（2)內襯為陶瓷內襯，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 )的前蓋板內設置有前蓋板芯骨（32 ),在葉輪（3 )的后蓋板內 設置有后蓋板芯骨（33)，以及在葉輪（3)的葉片（36)內設置有葉片芯骨（35)。
2. 如權利要求1所述的內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. 如權利要求2所述的內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述泵體（2)內襯陶瓷 層（9)，以及葉輪螺母（4)的陶瓷層（9)與泵體（2)及葉輪螺母（4)之間使用的結合劑為環 氧樹脂。
4. 如權利要求3所述的內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述泵體（2)內襯陶瓷 層（9)，以及葉輪螺母（4)的陶瓷層（9)的厚度為20-35mm。
5. 如權利要求1所述的內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：泵體（2)的軸封采用集 裝式機械密封，單端面，小彈簧結構；并在葉輪（3)上設置有過流孔（10)，以及在機封壓蓋 上還留有沖洗孔（11)。
6. 如權利要求1所述的內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)上還設置了兩道密封：密封墊49及密封 圈50。
7. 如權利要求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主要 零件構成，軸承體可以在軸承托架上做軸向移動；且軸承采用稀油潤滑的方式，若大型陶瓷 脫硫泵的軸承體內還應裝有冷卻器。
8. 如權利要求1所述的內襯碳化硅陶瓷的脫硫泵，其特征在于：所述內置芯骨的厚度 為主體件厚度的1/4。
【文檔編號】F04D29/02GK203847396SQ201420264805
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月22日 優先權日:2014年5月22日
【發明者】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 申請人:沈陽第一水泵有限責任公司