液化天然氣產(chǎn)業(yè)低溫閥門選型

低溫閥門在LNG產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

　　在LNG產(chǎn)業(yè)中，低溫閥門廣泛應(yīng)用于液化單元、儲存單元、輸送管道以及接收站等多個環(huán)節(jié)。其中，較為苛刻的工況包括混合制冷循環(huán)工藝中的低溫混合制冷劑節(jié)流閥和LNG節(jié)流閥。這些閥門需要在超低溫(-150℃以下)和高壓差(30～80bar)的環(huán)境下工作，對閥門的性能和可靠性提出了要求。

低溫閥門選型的關(guān)鍵因素

　　材料選擇

　　低溫閥門的工作介質(zhì)不僅溫度低，而且大部分易燃、易爆，滲透性強(qiáng)。因此，在材料選擇上需考慮低溫沖擊韌性、焊接性、機(jī)加工性能、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等因素。通常，-46℃低溫級選用低溫碳鋼，而-101℃和-196℃低溫級則選用300系列奧氏體不銹鋼，如A351
Gr.CF3M、A182 Gr.F316L等。這些不銹鋼材料具有適中的強(qiáng)度、較好的韌性和加工性能，能夠滿足低溫環(huán)境下的使用要求。

　　結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　長頸閥蓋結(jié)構(gòu)：低溫閥門的一個顯著特點(diǎn)是其閥蓋一般為長頸結(jié)構(gòu)，以保證填料函底部的溫度保持在0℃以上，避免填料因低溫而失去彈性，導(dǎo)致密封性能下降。長頸閥蓋還便于纏繞保冷材料，防止冷能損失。

　　防靜電與防火設(shè)計(jì)：由于低溫閥門一般應(yīng)用在易燃、易爆的介質(zhì)上，防靜電設(shè)計(jì)及防火設(shè)計(jì)顯得尤為重要。閥體、內(nèi)件、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等須設(shè)計(jì)成防靜電結(jié)構(gòu)，具有軟密封結(jié)構(gòu)的閥門應(yīng)采用防火設(shè)計(jì)。

　　在線維護(hù)與易拆卸性：閥內(nèi)件應(yīng)易于拆卸，尤其是閥座可在線維護(hù)并易于更換，內(nèi)件和密封能夠快速從閥頂部拆卸，以降低維護(hù)成本和停機(jī)時間。

特殊工況下的選型要求

　　高壓差與氣蝕防護(hù)：在高壓差工況下，閥門易產(chǎn)生氣蝕，導(dǎo)致閥芯、閥座和閥體表面損壞。因此，需采用多級降壓手段，如多孔套筒式調(diào)節(jié)閥和迷宮式調(diào)節(jié)閥等，以減小氣蝕對閥門的磨損。

　　出口流速控制：高壓差產(chǎn)生的高流速也直接影響閥體和閥內(nèi)件的使用壽命。需通過多通道設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行分級減壓，使調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體壓力、速度曲線平穩(wěn)過渡，控制介質(zhì)流速，減小氣蝕和振動對閥門的磨損。

　　防堵功能：在液化工廠中，造成堵塞的原因主要有介質(zhì)中存在水蒸氣和CO2導(dǎo)致冰堵，以及管線吹掃不干凈殘留焊渣、銅屑等雜質(zhì)造成臟堵。因此，需考慮多級減壓套筒設(shè)計(jì)的防堵功能，選擇光滑平穩(wěn)的流路。

典型低溫閥門選型案例

　　J-T閥選型

　　J-T閥(焦耳-湯姆遜節(jié)流膨脹閥)是LNG液化工廠中運(yùn)行工況最為惡劣的調(diào)節(jié)閥之一。在選型時，除了遵守低溫閥門設(shè)計(jì)的一般規(guī)則外，還須考慮在高壓差工況對閥內(nèi)件選型設(shè)計(jì)的特殊要求。目前，閥內(nèi)件設(shè)計(jì)的基本思想是曲折通道、多級減壓、擴(kuò)大流動區(qū)域和多孔設(shè)計(jì)等，以實(shí)現(xiàn)逐級降壓，減小氣蝕對閥門的磨損。

　　三偏心閥選型

　　隨著LNG行業(yè)對閥門性能要求的不斷提高，三偏心閥因其優(yōu)異的密封性能和可操作性而逐漸受到青睞。三偏心閥通過三個偏心運(yùn)動消除了密封元件之間的摩擦，延長了閥門的使用壽命，并保持了密封的完整性。其全金屬結(jié)構(gòu)、無閥體空腔的設(shè)計(jì)也符合LNG產(chǎn)業(yè)對閥門安全性的高要求。