浅谈LNG专用阀门关键技术及国内外发展成果

2023-6-9 21:11| 发布者: 永一阀门| 查看: 64| 评论: 0

中国海油大鹏LNG接收站累计向下游供气达1亿吨,成为中国大陆首个供气突破亿吨的接收站。


LNG(Liquefied Natural Gas),即液化天然气的英文缩写。LNG含甲烷(96%以上)和乙烷(4%)及少量C3-C5烷烃,是由天然气转变的另一种能源形式;常温下会迅速气化,不会爆炸,也没有污染,是一种清洁、高效的能源。1亿吨LNG约合1400亿方天然气,与使用同等热值的煤炭相比,可减排二氧化碳3.5亿吨、减排二氧化硫320万吨、减排烟尘167万吨,相当于种植7亿棵树的环境效用。


随着国家对能源需求的不断升温,LNG行业的发展将对优化我国能源结构,有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题。未来一段时期内,LNG将成为我国天然气市场的主力军。专业人士结合我国宏观经济发展趋势、国家产业支持政策、当前投产LNG项目产能状况,以及下游领域对LNG的需求拉动,预计到2027年我国LNG产量有望超过2700万吨。

LNG产业链贯穿于天然气生产的全过程,由陆地或海上油气田开采的天然气,在液化工厂经过预处理后进行液化,然后通过 LNG 外输站输送到LNG 船或其他载体,经长途运输后到达 LNG 接收站,再气化后经由管网送到终端用户。在整个流程中,LNG都必须保持在低温液化状态。

低温阀门是指能够在低温工况下使用的阀门,通常把工作温度低于-40℃的阀门称为低温阀门,工作温度低于-100℃的阀门称为超低温阀门。

1、LNG液厂低温阀门种类

目前,我国天然气液化厂以小型为主。小型天然气液化工厂中,低温阀门主要集中在液化单元和LNG储存单元,压力等级不高,内径较小,其中较为苛刻工况为混合制冷循环工艺还用低温混合制冷剂节流阀和LNG节流阀这种多级降压调节阀。据粗略统计一般液化工厂用低温阀门数量约占整个工厂阀门总量的30%在LNG接收站中(主要指接收能力200万吨/年以上的大型站场),低温阀门数量在2000个左右,其中小尺寸阀门数量约 700 个,低温阀门占全部阀门的90%以上,部分阀门压力等级较高,口径较大。


▶ 天然气液化工厂低温阀门种类

①工况条件

●主要低温介质:天然气、LNG、混合制冷剂(混合烃)、重烃、乙烯等

介质温度范围:-165℃~-39℃

介质最高压力:4.2MPaG

②常用的低温阀门种类:调节阀(单座直通阀、多级降压调节阀)、球阀、截止阀止回阀、呼吸阀等。

2、LNG接收站低温阀门种类

超低温阀门,具有分流、调节、截止、导流、溢流泄压、防止逆流等作用,是LNG 接收站中重要的管路控制元件。据统计,一个大型 LNG 接收站项目(规模不小于 300 万吨/年),超低温阀门的使用量能够达到约3500台,占阀门总量的90%以上;其中超低温球阀应用最广泛,约占超低温阀门总量的75%


▶ LNG 接收站低温阀门种类

①工况条件

主要低温介质:天然气、LNG

介质温度范围:-165℃~-130℃

介质最高压力:10MPaG

②常用的低温阀门种类:调节阀(单座直通阀)、球阀、截止阀、止回阀、呼吸阀等。


3、LNG领域低温阀门种类及常用结构类型

4、LNG低温球阀

目前,用于LNG关键设备中的阀门有闸阀、截止阀、蝶阀和球阀四类。由于球阀的结构简单、可靠性高、寿命长而且开关迅速,尤其是相比于其他类型的阀门具有流动阻力小的优点,因此被广泛应用。由于LNG的球阀在低温环境下工作,对其密封性能有较高的要求。球阀密封性能是决定其质量优劣的重要指标,因此对低温球阀密封结构研究一直是本领域的重点和热点。


目前,低温闸阀、截止阀和常规的止回阀已基本实现了国产化,LNG管道用超低温的高压球阀、大口径蝶阀、轴流式止回阀及高压调节阀等均需进口。


5、LNG超低温轴流式止回阀

轴流式止回阀结构简单,主要由阀体、阀座、阀瓣、弹簧、导向套及导流罩等零部件组成。由于具有节能、降噪、低流阻、防水锤、开关迅速等特点,轴流式止回阀被广泛应用于油气集输管线上,大型LNG接收站的关键需要止逆的部位也需要运用轴流式止回阀。

6、LNG用热熔紧急切断阀(热熔阀)
热熔切断型紧急切断阀通常为低温介质紧急切断阀,用于低温工况(-29℃-196℃),适用于氧、氮、氩、液化天然气及乙烯等的低温介质。管道的公称尺寸大于50mm时,阀体通常选用铸件;公称通不大于DN500且公称压力不高于1500Lb级(10.335MPa)时,阀体通常选用模锻件;公称尺寸不大于DN50且力等级高于Class1500级时,阀体大多选用自由锻件。

热熔阀与管道连接可采用对接焊和承插焊形式,易熔塞是热熔阀中的一个重要元件,当外界发生火灾或温度急剧升高时,操作人员无法靠近阀门,阀门周围环境温度超过阀执行器上易熔塞的温度并达到紧急自动切断温度 (70℃±5℃)时,易熔塞熔化,执行机构上的气/液卸载,阀门在复位弹簧作用下自动关闭。

近年来,在国内LNG行业快速发展背景下,超低温工业阀门行业发展趋势向好,国内超低温工业阀门市场需求持续增加、市场规模不断扩大。未来国内阀企应积极打破外商的技术垄断,提高我国的阀门制造水平,加速我国阀门工业向高端技术领域发展,推动LNG行业朝着更高质量、更高效率、更加可持续的方向发展。

 
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