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陶瓷阀在多晶硅领域的应用--知识点
来自:上海中鼎阀门制造有限公司   发布时间:2017-3-20

近几年随着信息技术和太阳能产业的飞速发展,全球对多晶硅的需求增长迅猛,市场供不应求。世界多晶硅的产量2005年为28750吨,其中半导体级为20250吨,太阳能级为8500吨。半导体级需求量约为19000吨,略有过剩;太阳能级的需求量为15600吨,供不应求。近年来,全球太阳能电池产量快速增加,直接拉动了多晶硅需求的迅猛增长。

我国是有机硅产品最具潜力的市场,近几年我国有机硅单体消费量逐渐攀升,大约以每年20%以上速度递增,如果将进口有机硅制品也计算在内其消费量还要更大。虽然国内生产能力和产量也大幅度增加,但远远不能满足国内市场的需要,供需之间存在很大缺口,进口量逐年增长。     

据海关统计,1994-1998年我国有机硅氧烷进口量与年增长2.7倍,1999年进口量突破40kt,这还不包括从走私渠道进来的货。

      2004年,我国有机硅需要量高达150kt/a按90%的开工率计,仅能提供50kt/a,缺口达60-75kt/a,不足实际用量的1/2。综上所诉,我国的有机硅工业必须尽快在规模上有所突破才可能改变这种供不应求的状况。但由于受各种情况的限制,国内供应不足的状况恐怕还得持续若干年。为此,有机硅已被列为国家重点鼓励发展的产业之一。 

     不论是多晶硅还是有机硅的生产过程中,都存在硅粉的输送问题,硅粉的气力输送产生的一系列的磨损,冲刷问题影响着用户的正常生产运行。

硅粉的气力输送,特点是介质流速快,再加上硅粉硬度很高,硅粉在管道输送过程中,阀门的磨损,目前来说,在生产工艺没有大的提升优化的前提下,选择合适的阀门是唯一的方法。

根据气力输送硅粉的特点,可以用球阀、圆顶阀和闸阀。材料上一定要用硬密封的。硬密封阀门的密封面一定要用硬度高的材料,因为硅粉的硬度已经很高了(莫氏硬度7)。现在看来,硅粉输送行业的阀门基本上都是用结构陶瓷材料的(莫氏硬度9),因为只有比硅粉还硬的材料才能不至于被那么快的磨损,比起普通阀门,陶瓷硬密封阀门的使用寿命至少可以提升几倍寿命。

目前的晶硅生产过程中,为解决以上问题用户为选择传统的耐磨球阀(一般为金属硬密封阀门)或进口的陶瓷滑板阀。陶瓷滑板阀的价位贵的离谱,以一台DN65阀门为例,价格可达几十万人民币!这样的价格成为用户的一大负担。传统的耐磨球阀价格虽然便宜,但真正使用时的性能又达不到现场的要求。经过分析比对及现场验证,我们发现传统使用的金属硬密封阀门存在以下诸多弊端,影响了生产使用:

与介质接触部分硬度不够,达不到阀门耐磨耐冲刷的要求:即使厂家为了提高阀门的耐冲刷耐磨损能力,针对金属304材质球体表面进行了硬化处理,以期达到提高硬度的目的,但效果并不尽人意:目前常见的硬化处理基本上分为三种:

  • 第一种是球体表面喷涂镍基合金,硬度可以达到HRC 55;

  • 第二种为球体堆焊STL合金;硬度可以达到HRC 45;

  • 第三种为超音速喷涂碳化钨,实际硬度可达到60~62HRC;

由此可见:

  • 即使硬化处理之后硬度依然低于硅粉的硬度,或与硅粉密度相近,硅粉流速流通时容易造成阀体磨损厉害,阀门关不死,关不上的内漏,阀门寿命得不到保障;

  • 因为磨损冲刷严重,一旦涂层产生裂纹或崩口,涂层变会整片脱落,对硅粉造成二次污染,降低了硅粉的纯度,对于下一步的提纯增加了难度;

  • 多晶硅生产对环境及设备的清洁要求十分高。必须做好工艺设备和工艺管道安装前的清洗处理,其中最关键是脱脂工艺和干燥技术。金属硬密封球阀除球心阀座做碳化钨喷涂外,其余部分均为金属本体,很容易被介质磨损产生粉屑,残渣等并易被腐蚀,并增大扭矩;

  • 金属硬密封阀门密封等级低,目前最高仅为ANSI V级密封,扭矩巨大;在实际操作中,阀门容易被硅粉堆积产生卡堵现象,开不动关不严的问题得不到有效解决;五、使用寿命短,一般一台金属硬密封球阀正常使用不到1个月就会产生内漏现象,进口的阀门也只能用到三个月,最长不超过6个月,相对于动辄几万甚至十几万的价格,保质期过短,增加了维护费用,更换阀门的停产产生的影响又远大于阀门本身的价值!

    有氟密通过现场实际运行工况的深入了解与技术沟通,通过在有机硅及多晶硅的众多现场实践证明,YFM陶瓷球阀可以完全解决

多晶硅工况阀门现存的卡堵,磨损,泄漏问题,及更换频繁的现状,具备如下优势:

一、YFM陶瓷阀利用国外引进先进成熟的技术,采用目前最合理的三片式浮动球结构,球芯,阀座,均为工程结构陶瓷材料,并在阀体及法兰上增加陶瓷内衬,使得阀门整个通道、与介质接触的部分均为陶瓷,利用陶瓷先天优势,达到耐磨抗冲刷的目的。有氟密YFM陶瓷阀所采用的陶瓷原材料是目前陶瓷界机械强度最高的超纯超细氧化锆ZrO2陶瓷,硬度为HRA90,仅次于金刚石(HRA100),远高于硅粉硬度;机械强度可达1150MPa,同时与金属结合部分采用了最先进的机械方式,组合之后的部件成为真正的陶瓷钢!在硅粉输送中,完全满足耐磨损抗冲刷的工艺要求!


二、结构方面,YFM陶瓷阀利用国外先进技术,采用了目前世界上最合理的三片式完全对称的结构,不但有双重密封,而且没有流向限制,可以任意方向或位置使用。无形中寿命可提高一倍;阀门的法兰与阀座为分体式结构,保证了球芯不直接受力,即使法兰面受力严重时也不会产生球芯抱死,不会产生阀门无法开闭的问题;阀座后独有的弹性补偿设计,可以保证在任何时候都有良好的密封性,并且在介质中有杂质时不容易卡堵,或造成球的碎裂;宽大独立的陶瓷法兰密封面(≥法兰密封面的三分之二),直接作用于金属阀体,阀座不受安装外力,使得密封可靠,安装方便简单!


三、密封方面:阀门的法兰与阀座为分体式结构,密封副具有独立性并有弹性补偿设计,避免了硅粉卡堵阀门;有氟密根据多晶硅工况介质的特点设计并应用了独有的主密封副的面密封,利用陶瓷足够的硬度和强度保证阀座能刮擦掉球心上的颗粒,确保硅粉颗粒无法进入球芯与阀座之间,保证了阀门的正常开关运行并具有双重密封效果,陶瓷球阀球体采用先进研磨设备及工艺制造,球圆度精度高,表面质量好,与阀座对研后利用ZrO2陶瓷的自润滑性,利用球体对阀座的面密封,可达到很好的密封效果,同时,阀门的弹力补偿设计,避免了硅粉对阀门的卡堵;硬密封等级最高为零泄漏;特别适合于电厂除尘、高炉排灰、煤粉输送以及有机硅项目等特殊工况系统,彻底解决了长期以来困扰上述系统中阀门易磨损,需频繁更换的难题,既节省了采购成本又能减少系统停机所造成的经济损失。

四、扭矩方面:YFM陶瓷阀因其球圆度精度高(球圆度可达2um之内),表面质量好,加上氧化锆陶瓷采用不同的稳定剂配比,使得球芯和阀座产生硬度差,与阀座对研后,利用陶瓷的自润滑性,扭矩非常小,最小可达硬密封球阀的十分之一

五、使用寿命长:YFM陶瓷阀采用了目前机械强度最好的原材料,先进的技术加最理想的结构,充分保障了陶瓷球阀的使用寿命是其他阀门无法比拟的;陶瓷良好的耐磨性(陶瓷可以说是永不磨损的),其天然的硬度优势和高机械强度是寿命保障的前提,有氟密十多年高科技陶瓷的研发生产经验,让他们更加懂得如何控制和克服结构陶瓷的弱点,使得YFM陶瓷阀陶瓷球阀在使用的可靠性上独占鳌头;长久批量的生产经验和苛刻的工况充分体现出我公司产品的超凡性能,卓越的品质更是来源于实践的检验,阀门经久耐用,可靠性极高,使用寿命之长是其他阀门无可比拟的!

最实际的例子是在硅粉输送使用中,一般的金属硬密封阀门甚至动作没几下就被卡堵了,做过硬化处理之后的金属硬密封阀门一般能够用到一个月左右就会被磨穿,进口的阀门不超过3个月无法正常使用;YFM陶瓷球阀在该工段上的使用寿命是金属硬密封阀门的8~10倍!!

目前YFM陶瓷阀陶瓷球阀已经在多晶硅、有机硅行业内广泛使用,保证了生产的连续性和稳定性,受到众多客户的一致认可。有氟密人将乘风破浪继往开来,永不满足于现状,加大研发力度,提供更多优质产品回馈给广大用户,为国家的新能源战略部署尽自己的一份绵薄之力!


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