液化天然氣產業低溫閥門選型

低溫閥門在LNG產業中的應用

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

低溫閥門選型的關鍵因素

　　材料選擇

　　低溫閥門的工作介質不僅溫度低，而且大部分易燃、易爆，滲透性強。因此，在材料選擇上需考慮低溫沖擊韌性、焊接性、機加工性能、穩定性和經濟性等因素。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度、較好的韌性和加工性能，能夠滿足低溫環境下的使用要求。

　　結構特點

　　長頸閥蓋結構：低溫閥門的一個顯著特點是其閥蓋一般為長頸結構，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。

　　防靜電與防火設計：由于低溫閥門一般應用在易燃、易爆的介質上，防靜電設計及防火設計顯得尤為重要。閥體、內件、閥蓋、閥桿、執行機構等須設計成防靜電結構，具有軟密封結構的閥門應采用防火設計。

　　在線維護與易拆卸性：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，以降低維護成本和停機時間。

特殊工況下的選型要求

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

　　出口流速控制：高壓差產生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、速度曲線平穩過渡，控制介質流速，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中存在水蒸氣和CO2導致冰堵，以及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，選擇光滑平穩的流路。

典型低溫閥門選型案例

　　J-T閥選型

　　J-T閥(焦耳-湯姆遜節流膨脹閥)是LNG液化工廠中運行工況最為惡劣的調節閥之一。在選型時，除了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。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，以實現逐級降壓，減小氣蝕對閥門的磨損。

　　三偏心閥選型

　　隨著LNG行業對閥門性能要求的不斷提高，三偏心閥因其優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。其全金屬結構、無閥體空腔的設計也符合LNG產業對閥門安全性的高要求。