低溫閥門在lng領域的應用

《低溫閥門在lng領域的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

低溫閥門在LNG領域的應用主講人：王潔中海石油氣電集團有限責任公司2011年11月12日 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求2 LNG產業(yè)鏈概況LNG簡介LNG是氣田開采出來的天然氣，經過脫酸氣，脫水和重烴，然后壓縮、膨脹、液化而成LNG為-160℃超低溫液體液化后的LNG，其體積只有液化前的1/6003 LNG產業(yè)鏈概況LNG是一種高效清潔能源利用效率高：天然氣發(fā)電熱能利用效率可達55%，高于原油和煤安全能源：自燃溫度高，不會引起CO中毒，比空氣輕，泄漏易于擴散價格穩(wěn)定：受油價波動影響較小，與輕柴油、液化石油氣相比，價格便宜了20%-30%使用方便：液化天然氣點火方便，火焰穩(wěn)定，易于控制，而且氣化后通過管道供氣，和燃料油，罐裝液化石油氣相比，無需儲藏、搬運4 LNG產業(yè)鏈概況LNG產業(yè)鏈發(fā)展布局5 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求6 LNG領域應用閥門分類按使用用途分類截斷閥：閘閥、截止閥、止回閥、旋塞閥、蝶閥、球閥調節(jié)閥呼吸閥按工作溫度分類：常溫閥門低溫閥門超低溫閥門7 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求8 天然氣液化工廠建設現狀國內天然氣液化工廠規(guī)模國內天然氣液化工廠以小型為主截止2010年，我國已經運營的小型LNG裝置有30多座在建和擬建的LNG液化項目還有30座左右，近一兩年將陸續(xù)投入運行，而且單座容量都有增大的趨勢9 天然氣液化工廠工藝流程10 天然氣液化工廠低溫閥門種類工況條件主要低溫介質：天然氣、LNG、混合制冷劑（混合烴）、重烴、乙烯等介質溫度范圍：-165℃～-39℃介質最高壓力：4.2MPaG常用的低溫閥門種類調節(jié)閥（單座直通閥、多級降壓調節(jié)閥）、球閥、截止閥、止回閥、呼吸閥等11 天然氣液化工廠低溫閥門使用情況統(tǒng)計用途名稱尺寸壓力等級范圍操作方式調節(jié)閥單座直通閥DN25～DN150CL300/CL600手動/自動多級降壓閥DN50～DN100截斷閥球閥DN40～DN250CL150/CL300自動、手動截止閥DN25～DN150CL300/CL600手動止回閥DN25～DN150手動呼吸閥安全閥DN20～DN100CL150/CL300/CL600真空閥DN100CL15012 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求13 LNG接收站工藝流程14 LNG接收站建設現狀中海油目前建成投產的接收站及接收能力廣東大鵬：680萬噸/年福建LNG：一期260萬噸/年，二期500萬噸/年上海LNG：300萬噸/年“十二五”期間建成或計劃建設9-12個大型接收站（寧波、珠海等），3-4個浮式接收站，4-5個小型接收站（中小儲備站）LNG年接收能力將超過6000萬噸/年15 LNG接收站閥門種類工況條件主要低溫介質：天然氣、LNG介質溫度范圍：-165℃～-130℃介質最高壓力：10MPaGLNG接收站常用低溫閥門種類調節(jié)閥（單座直通閥）、球閥、截止閥、止回閥、呼吸閥等16 LNG接收站低溫閥門使用情況統(tǒng)計用途名稱尺寸壓力等級范圍操作方式調節(jié)閥單座直通閥DN25～DN150CL150～CL900自動蝶閥DN250～DN800CL150自動截斷閥蝶閥DN15～DN1050CL150/CL800/CL1500手動球閥DN15～DN650CL150/CL800/CL1500手動截止閥DN15～DN150CL150/CL800/CL1500手動止回閥DN15～DN600CL150/CL800/CL1500呼吸閥安全閥DN25～DN300CL150/CL900真空閥DN300CL150熱釋放閥入口DN25出口DN50CL15017 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求18 LNG領域閥門常用標準LNG領域閥門常用標準美國石油學會（API）美國機械工程師學會（ASME）美國閥門與管件工業(yè)制造商標準化學會（MSS）英國國家標準（BS）19 LNG領域閥門常用標準美國石油學會（API）API594法蘭、凸耳式、對夾式以及對焊式止回閥API598閥門檢驗及試驗API600法蘭和對焊連接鋼制閘閥API602緊湊型鋼制閘閥API607軟閥座閥門防火試驗API608法蘭端、螺紋端和焊接端金屬球閥API609雙法蘭式、凸耳式和對夾式蝶閥API6D管線閥門API6FA閥門耐火試驗規(guī)范20 LNG領域閥門常用標準美國機械工程師學會（ASME）ASMEB16.5管法蘭與法蘭管件ASMEB16.10閥門面至面和端面至端面尺寸ASMEB16.11承插焊和螺紋鍛造管件ASMEB16.25對焊端ASMEB16.34法蘭、螺紋及對焊連接閥門ASME16.47大直徑管鋼制法蘭ASMEB31.1動力管道ASMEB31.3工藝管道ASMEB31.5制冷管道和傳熱部件21 LNG領域閥門常用標準美國閥門與管件工業(yè)制造商標準化學會（MSS）MSSSP-67蝶閥MSSSP-80青銅閘閥、截止閥、角閥和止回閥MSSSP-134低溫閥門及其閥體、閥蓋加長體的要求英國國家標準（BS）BS1868石油化工法蘭和對焊鋼制止回閥BS1873石油化工法蘭和對焊鋼制截止閥和截止止回閥BS6364低溫閥門BS6755閥門試驗22 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求23 LNG領域低溫閥門選型要求LNG低溫閥門常用結構型式應用閥門主要供應商LNG低溫閥門通用選型要求密封性能要求材料設計要求材料檢驗要求生產檢驗及測試24 選型要求——常用結構型式用途閥門種類結構類型標準調節(jié)閥單座直通閥柱塞型單座直通閥（閥芯可選導向型、抗氣蝕、降噪型）FCI70-2、ISA75-1、BS6364等多級降壓調節(jié)閥多級鉆孔套筒閥、多級迷宮套筒閥蝶閥API609、BS6364截斷閥蝶閥高性能三偏心彈性密封蝶閥球閥整體式閥體設計，上裝式樞軸固定（3”以上）或浮動球閥API6D、BS6364、截止閥錐型閥芯，明桿支架（OS&Y）BS1873、API600、BS6364止回閥升降式和旋起式BS1868、API600、BS6364呼吸閥安全閥普通彈簧閥、先導式安全閥API520/521、API526、API2000、ASMEVIII真空閥重錘式安全閥熱釋放閥普通彈簧閥25 選型要求——主要供應商調節(jié)閥：Fisher、Flowserve、Samson、Masoneilan蝶閥：Orton、Tyco球閥：Poyam、Perar、Tyco截止閥：Poyam、Mascot、ADAMS、Tyco等止回閥：Poyam安全閥：TAIMILANO、Tyco、Faris26 選型要求——通用選型要求長頸型閥蓋設計閥蓋通常采用螺栓連接閥內件配置應易于拆卸，尤其是閥座易于更換，內件和密封能夠快速從閥頂部拆卸，可在線維修對焊閥門和用于低溫的閥門應便于整體組裝上閥蓋和閥體不應有焊接或螺紋連接的部件關閉時需要的回轉力超過245N時需提供齒輪驅動裝置27 選型要求——通用選型要求采用防火設計，廠家具有API607測試認證采用防超壓結構設計，球閥、截止閥需設置泄壓孔，避免中腔壓力在溫度變化時升高采用防吹出閥桿設計（anti-blowout）LNG介質具有易燃易爆性，需采取防靜電設計，考慮設置導通裝置，對于金屬密封閥門，閥桿閥體、關閉件與閥體之間電阻值滿足規(guī)范要求28 選型要求——密封性能要求LNG用超低溫閥門介質分子量小，粘度低，浸透性強，容易泄漏，具有易燃易爆的特性內漏要求：希望通過閥板泄漏（即內漏）越少越好，甚至閥門介質的泄漏要求為零外漏要求：指閥桿填料和閥蓋墊片處的介質外泄漏，直接泄入大氣，會直接引起事故或造成人身傷害，對于這種情況，有時需采用波紋管密封閥泄漏等級一般要求:調節(jié)閥要求ANSIIV，關斷閥要求ANSIVI評判標準：API598、BS6364、ANSIB16.104、ZBJ16006，JB/T9092-99等29 選型要求——材料設計要求30一承壓零部件材料選擇二密封面材料選擇三填料選擇四墊片材料選擇五緊固件材料選擇材料質量是衡量閥門強度可靠性和使用壽命的一個重要指標 選型要求——材料設計要求材料設計要求——承壓零部件（閥體、閥蓋、閥瓣）材料選擇奧氏體不銹鋼具體牌號閥體：A351Gr.CF3M、A182Gr.F316L、A182Gr.F304L閥瓣：A351Gr.CF8M、A182Gr.F316、A182Gr.F30431 選型要求——材料設計要求材料設計要求——密封面材料選擇一般采用硬密封，球閥、蝶閥采用彈性軟密封對不銹鋼閥，一般閥內件與閥體材料相同。CL300以下的閥門，在閥座上堆焊STL合金，或閥板、閥座上均堆焊STL合金；CL600以上閥門，閥板和閥座上均堆焊STL合金軟密封采用聚三氟氯乙烯PTFCE、聚氯代三氟乙烯（PCTFE）+唇式密封具體確定應根據工藝介質條件來確定，API及BS標準都規(guī)定了內件號(TrimNo.),可以按照相應的標準執(zhí)行32 選型要求——材料設計要求材料設計要求——填料選擇填料是閥桿滑動密封的填充材料一般采用柔性石墨、聚四氟乙烯材料設計要求——墊片材料選擇用于中法蘭密封和法蘭連接式閥門的外部連接保證彈性及足夠強度，根據不同介質、壓力等因素選取閥門等級墊片材料CL150,BB石棉平墊、纏繞式墊片CL300,BB石棉纏繞式，石墨纏繞式墊片（石墨與不銹鋼繞制）≥600,BB環(huán)形金屬墊片（RTJ-316）、石墨纏繞式墊片33 選型要求——材料設計要求材料設計要求——緊固件材料選擇一般采用奧氏體不銹鋼，要求回彈性能好，線膨脹系數小，需進行硬化，防止咬死參考標準：ASTMA320/ASTMA194(螺栓Gr.B8M2、螺母Gr.8M）34 選型要求——材料檢驗要求射線或超聲波無損探傷試驗表面著色無損探傷試驗焊接結構處要進行無損探傷鑄件要進行低溫韌性沖擊試驗各零部件在加工過程中必須進行低溫深冷處理，使材料相變充分35我國材料標準通常情況下要求比較低，國內產品應要求做好相關試驗檢測項目 選型要求——生產檢驗及測試主要試驗項目外殼測試：所有壓力部件均應在1.5倍于ASMEB16.34規(guī)定的壓力下測試，測試持續(xù)時間應符合API598，并不小于60秒高壓關閉和緊固泄漏測試：所有關閉部件和密封部件應符合ASMEB16.34規(guī)定在周圍環(huán)境溫度下1.1倍的壓力等級進行測試，測試持續(xù)時間應符合API598，并不小于60秒，接受的標準為“無泄漏”低溫泄漏測試：參考BS6364或認可的相應標準規(guī)范。閥體溫度-196℃，浸泡在液氮里。測試內容包括：逐步增大到額定壓力的低溫泄露試驗、低溫啟閉試驗（扭矩測試）、密封處的泄漏試驗、閥座低溫性能試驗等36 介紹內容1、LNG產業(yè)鏈概況2、LNG領域應用低溫閥門種類天然氣液化工廠LNG接收站3、LNG領域閥門常用標準4、LNG領域低溫閥門選型要求5、特殊閥門選型要求37 特殊閥門選型要求38J-T閥LNG儲罐上的呼吸閥 J-T閥工況條件J-T閥是天然氣液化工廠用的調節(jié)閥利用焦耳-湯姆遜效應實現節(jié)流降溫最苛刻工況之一：超低溫、高壓差介質溫度：-150℃～-155℃入口壓力：4.2MPaG壓差：3～4MPa 高壓差工況所產生的影響易產生氣蝕：閃蒸產生的氣泡迅速破裂，沖撞在閥芯、閥座和閥體上，損害表面閥芯受損關不嚴，閥門在全關位置會出現泄漏、結霜現象產生噪聲和振動介質高流速影響使用壽命40 J-T閥工藝性能要求需保證閥兩端壓差，以達到制冷效果裝置變負荷時需進行精確調節(jié)閥差壓、出口溫度等參數要求性能穩(wěn)定具有較長使用壽命 J-T閥選型要求結構要求——多級降壓結構多級減壓：曲折通道或多孔，擴大流動區(qū)域，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，減小氣蝕兩種結構：多孔套筒式和迷宮式多孔套筒縱截面迷宮閥橫截面通過節(jié)流孔，使液體在平衡室內相互沖擊，消耗靜壓能量，降低噪聲，避免運動由盤片疊加而成，每個盤片都有一定量的通道，每個通道有一定量的轉彎數。介質通過曲折流道降壓、降流速 J-T閥選性要求流速控制閥內件應盡量使高速流體撞擊，造成動能的消耗，進而減小氣蝕、振動對閥門的磨損按照ISA調節(jié)閥標準要求，單相介質流速<30m/s、多相介質流速<23m/s J-T閥選型要求防止堵塞冰堵：介質中存在水蒸氣和CO2導致冰堵臟堵：管線吹掃不干凈殘留焊渣、銅屑等雜質盡量選擇光滑平穩(wěn)的流路，流道逐漸放大工藝介質為兩相流時，流體流態(tài)良好，不產生紊流和阻塞流不會在閥內件內產生堵塞 國外知名供貨商及其產品介紹苛刻工況調節(jié)閥國外知名供貨商：美國生產廠商多級減壓閥芯結構特點類別FisherWhisperI閥籠鉆孔鉆孔套筒WhisperIII閥籠鉆孔WhisperFlo鉆孔疊片式Flowsever(Valtek)CavControl鉆孔套筒ChannelStream鉆孔套筒（密封氣缸）TigerTooth同心齒槽套筒CCIDrag閥內件迷宮盤片堆焊套筒迷宮式套筒MASONEILANV-LOG迷宮式套筒CopesVulcanRaven迷宮式套筒同類產品只是在流道設計上略有差別 國外知名供貨商及其產品介紹Flowsever：左tigerteeth;右ChannelStreamFisher:WhisperFlo鉆孔疊片式CCI：迷宮疊片閥芯 儲罐上的呼吸閥概述儲罐均須真空閥和安全閥，保護罐內不會因超壓或者真空而發(fā)生事故對于16萬方的大型儲罐安全閥采用3+1配置原則，12”×16”，ASMEIn150#FF，Out150#FF真空閥采用3+1配置原則，12”，ASME150#FF 呼吸選型標準安全閥設計、制造標準API-RP-520–石油煉制中壓力泄放閥的大小、選型和安裝API-RP-521–壓力泄放和減壓系統(tǒng)指南API-526–法蘭連接鋼制壓力泄放閥ASMEVIIII-沸騰和壓力容器標準真空閥設計、制造標準API2000-1998VentingAtmosphericandLow-PressureStorageTanksASMEboilerandpressurevesselcodesectionIX 呼吸閥工況條件安全閥工況條件：介質：LNG設計溫度：-165℃～60℃操作壓力：4～25KPaG設定點壓力：29KPaG真空閥工況條件介質：空氣設計溫度：-165℃～60℃操作壓力：4～25KPaG設定點壓力：-0.5KpaG全開壓力:-1KPaG 呼吸閥選型要求安全閥選型要求形式選擇：先導式、全啟式安全閥采用軟閥座密封，低溫時閥座不會凍住材質選擇：閥體、閥芯、彈簧等主要部件為316不銹鋼，軟密封選用PTFE真空閥選型原則形式選擇：重錘式、全啟式采用軟閥座密封，低溫時閥座不會凍住材質選擇：閥體、閥芯等主要部件為316不銹鋼或鋁，彈性密封 謝謝！