LNG作為一種高效的、可儲存的清潔能源，在產業鏈的各個環節上都表現出廣闊的發展前景。國內天然氣液化工廠主要以小型為主，湖北黃岡最大處理規模已達到120萬噸/年的液化能力。 在LNG產業的快速發展過程中，與其配套的低溫閥門需求量與日俱增。由于LNG具有易燃易爆超低溫的顯著特點，而且LNG工廠通常地處海邊鹽霧環境，因此對低溫閥門的選型設計提出了更高的要求。目前國內大部分站場的LNG用深冷閥門仍需進口，有些苛刻工況用低溫閥門仍被國外所壟斷，如J-T閥，大型LNG儲罐的呼吸閥，大口徑、高磅級閥門等。盡管國內材質設計滿足低溫要求，但某些零部件的承壓和密封性能仍需改進完善。 LNG用低溫閥門型式 小型天然氣液化工廠中，低溫閥門主要集中在液化單元和LNG儲存單元，壓力等級不高，內徑較小，其中較為苛刻工況為混合制冷循環工藝還用低溫混合制冷劑節流閥喝LNG節流閥這種多級降壓調節閥。據粗略統計，一般液化工廠用低溫閥門數量約占整個工廠閥門總量的30%。在LNG接收站中（主要指接收能力200萬噸/年以上的大型站場），低溫閥門數量在2000個左右，其中小尺寸閥門數量約700個，低溫閥門占全部閥門的90%以上，部分閥門壓力等級較高，口徑較大。 LNG領域涉及的低溫及超低溫工況閥門主要包括單座直通閥（包括角閥）、球閥、蝶閥、截止閥、止回閥和安全閥。 LNG低溫閥門選型關鍵技術 LNG領域涉及的低溫或超低溫閥門應滿足如下基本要求： ①低溫閥門須要加長閥蓋，閥蓋應為整體式螺栓連接結構； ②應裝備加長閥桿，保證填料處于環境溫度，所有閥桿都是防吹出結構。 ③閥內件應易于拆卸，尤其是閥座可在線維護并易于更換，內件和密封能 夠快速從閥頂部拆卸，可在線維修。 ④具有軟密封結構的閥門應采用防火設計。 ⑤所有球閥都應裝有泄壓裝置。 ⑥具有外密封結構的球閥、截止閥等應具有外密封性能。 ⑦閥體、內件、閥蓋、閥桿、執行機構等須設計成防靜電結構。 LNG苛刻工況用閥門 J-T閥是LNG液化工廠中運行工況最為惡劣的調節閥之一。目前采用最多的液化工藝流程是混合制冷劑循環，分別采用制冷劑J-T閥和LNG J-T閥對混和制冷劑和天然氣進行節流降壓。混合制冷循環所用2個J-T閥，都在-150℃以下的超低溫環境，在閥門正常開啟的條件下，J-T閥兩端承受的壓力通常在30～80bar之間。由于J-T閥處于高壓差和超低溫環境，易產生氣蝕，閥芯、閥座和閥體的表面容易損壞。若閥芯受損關不嚴，閥門在全關位置會出現泄漏、結霜現象。而且工藝上對J-T閥的性能要求較高。為達到制冷效果，使用過程中需保證閥兩端壓差和出口溫度穩定，同時裝置變負荷時需對J-T閥進行精確調節。因此，在J-T閥選型中，除了要遵守低溫閥門設計的一般規則外，還須考慮在高壓差工況對閥內件選型設計的特殊要求。 J-T閥選型的特殊要求
1: 閥內件結構性能對比及其選型 一般冷劑用J-T閥和LNG J-T閥的壓差比都在0.9以上，需采用多級降壓手段。目前，閥內件設計的基本思想是曲折通道、多級減壓、擴大流動區域和多孔設計等。這種結構的閥內件可以使高速流體在通過閥芯、閥座時每一點的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸汽壓，主要有兩種結構形式，多孔套筒式調節閥和迷宮式調節閥。 國外知名供應商產品的共性都是利用多級套筒實現逐級降壓，區別在于對迷宮式和多孔式套筒結構的選用上，其中CCI、MASONEILAN、Copes Vulcan、SevernGlocon等主要生產迷宮閥，Fisher和Flowsever（Valtek）主要生產多 孔套筒閥。迷宮控制閥對流速的控制強于多孔套筒閥。在選擇套筒閥級數時，若多孔套筒閥流速不滿足要求，應選用迷宮閥。如采用迷宮閥芯，J-T閥壽命至少在兩年以上，壽命是套筒閥5～10倍。套筒鉆孔閥適用于小尺寸的多級減壓工況，大尺寸選迷宮閥。迷宮閥量程范圍較寬，但迷宮閥與多孔套筒閥相比價格更高。 2: 出口流速的控制要求 高壓差產生氣蝕，介質的高流速也直接影響閥體和閥內件的使用壽命，需通過多通道設計的方法進行分級減壓，使調節閥內流體壓力-速度曲線變得平穩過渡。因此，選擇閥內件流道結構時，應重點控制介質流速，盡量使高速流體撞擊，造成動能的消耗，進而減小氣蝕、振動對閥門的磨損。應滿足ISA標準給出的介質流出閥內件的速度和動壓能的要求。 3: 防堵塞設計 在液化工廠中，造成堵塞的原因主要有介質中存在水蒸氣和CO2導致冰堵；管線吹掃不干凈殘留焊渣、銅屑等雜質造成臟堵。因此，需考慮多級減壓套筒設計的防堵功能。盡量選擇光滑平穩的流路，必要時應縮小閥座直徑，以提高節流速度來提高“自潔”性能，還可配置足夠剛度和推力（力矩）的執行機構。
|
