液化天然气应用的低温阀设计 | 上篇

文摘   2024-05-20 10:35   四川  

随着全球能源转型的深入推进,天然气在全球能源结构中的地位日益重要。液化天然气在能源安全中,以及从化石燃料向清洁能源过渡的净零排放之旅中担负着重要作用,全球液化天然气需求正在稳步增长。

我国天然气在能源结构中的占比正在不断提高,国家能源局统计数据显示,2023年国内天然气产量达2300亿立方米,连续7年保持百亿立方米增产势头。

天然气需求的增长导致企业需要建造更大容量的存储设备,在更高压力下运行以产生更高的输出,且企业必须本着可持续发展的原则进行LNG的生产、贸易交接和运输优秀的阀门技术是提高可持续发展能力的关键设备之一,有效控制逸散性排放且确保安全生产,提高工艺效率,确保合规性并降低运营成本。




液化天然气工艺


为了便捷和安全的进行LNG的存储和运输,需要将天然气在大约-162°C下液化,将其体积减少600倍,再通过卡车或运输船在隔热罐中运输至需求现场,再重新气化之前暂时储存在储罐中。天然气经过再气化后,用于为家庭提供天然气管网,作为船只和公路运输的燃料。

LNG产业链示意图


LNG生产工艺包括凝析油去除、二氧化碳去除、脱水以及汞和氢化氢去除等步骤,去除残留杂质和汞。天然气净化后,进行预冷却以去除重质天然气液体,然后在装运前进行液化和储存。


LNG行业面临着一系列的挑战,主要包括超低温条件、装置调试期间的潜在故障等,阀门可能会遇到严密关断、逸散性排放、可操作性以及安装和维护成本等问题。



传统的关断阀采用直行程上升阀杆设计往往存在逸散性排放过大的问题,在阀杆运动时会挤压填料并将灰尘和微粒带入管线中,温度波动也可能影响紧密关断并增加卡滞风险。



液化天然气行业的低温阀选择


传统球阀在LNG应用中也具有局限性,浮动球阀的阀球被固定在两个阀座之间并相互挤压,限制了其性能和可靠性。而固定球阀的阀球由支撑轴或者支撑盘固定(不是阀座)支撑,可以在更高压力和更高温度下安全运行。它们依赖于聚合物唇型密封,从而破坏了固有的防火安全性。聚合物材料在低温下会发生收缩,对阀门密封性能产生不利影响。


由于占地面积大、重量重和高扭矩等因素,球阀和闸阀的总安装成本和维护成本都很高。闸阀要求填料和执行机构之间有更大的距离,并且在阀门打开时,闸阀内需要有额外的空间来容纳闸板,如果更换成三偏心阀,则所有成本均能有效降低。


球阀、闸阀和三偏心阀的管道对比图


VanessaTM三偏心阀是第一个能实现双向零泄漏*性能的三偏心阀,采用其它角行程阀门所不具备的技术创造了一个新的阀门类别。目前有超过三十万台Vanessa阀门运行于世界各地。


VanessaTM 三偏心阀的设计


* 零泄漏指按照现行的国际标准,在高压水测试和低压空气测试下均无可见的泄漏。


Vanessa三偏心阀可配备通用低温阀内件,三偏心设计、全金属阀座 - Nitronic®50实心密封圈和Stellite®21阀座堆焊的一体式阀座、无摩擦旋转和金属对金属扭矩密封确保密封性和可操作性不受低温下严重波动的影响。


Vanessa低温三偏心阀可满足液化天然气生产需求,其优势包括:


  • 全金属结构,无阀体空腔

  • 阀芯部件材料无聚四氟乙烯、无Kalrez (橡胶密封圈)、无石墨、无聚合物等非金属材料

  • 一体式密封圈

  • Stellite®21堆焊阀座

  • 90度旋转全行程无摩擦

  • 扭矩密封

  • 在低温深冷工况(-196˚C)下具有优异的密封性,符合国际标准和国际上主要油气行业最终用户的要求

  • 系统可靠性更高,安装和维护成本低



Vanessa™ 72”, 300磅级的三偏心阀正在进行低温测试


结论


LNG行业正逐步从传统的闸阀和球阀转向三偏心阀,以满足越来越具有挑战性的需求。推荐选择Vanessa三偏心阀以提高LNG装置的赢利能力和可持续性优异密封性能。


控制逸散性排放方面,Vanessa通过角行程设计严密关断性能显著降低逸散性外漏风险,并消除与阀体内部空腔相关的安全风险。阀门与管道的连接可能成为一个逸散性外漏点,可以通过对焊阀体设计来解决。


阀门安装和维护方面,由于材料使用量较低,三偏心阀比同应用中使用的球阀和闸阀更轻,并具有更紧凑的阀体。这对整个装置设计产生了积极影响,它们不受管道负载的影响,不需要外部支撑。无摩擦旋转、金属对金属和扭矩密封减少了对驱动的需求,使Vanessa三偏心在低温液化天然气应用中几乎无需维护。


如需了解更多Vanessa三偏心阀信息,可访问官网

https://www.emerson.cn/zh-cn/automation/valves-actuators-regulators/vanessa,或与当地销售代表联系。

扫码下载Vanessa 30,000系列低温应用



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