液化天然气产业低温阀门选型

低温阀门在LNG产业中的应用

　　在LNG产业中，低温阀门广泛应用于液化单元、储存单元、输送管道以及接收站等多个环节。其中，较为苛刻的工况包括混合制冷循环工艺中的低温混合制冷剂节流阀和LNG节流阀。这些阀门需要在超低温(-150℃以下)和高压差(30～80bar)的环境下工作，对阀门的性能和可靠性提出了要求。

低温阀门选型的关键因素

　　材料选择

　　低温阀门的工作介质不仅温度低，而且大部分易燃、易爆，渗透性强。因此，在材料选择上需考虑低温冲击韧性、焊接性、机加工性能、稳定性和经济性等因素。通常，-46℃低温级选用低温碳钢，而-101℃和-196℃低温级则选用300系列奥氏体不锈钢，如A351
Gr.CF3M、A182 Gr.F316L等。这些不锈钢材料具有适中的强度、较好的韧性和加工性能，能够满足低温环境下的使用要求。

　　结构特点

　　长颈阀盖结构：低温阀门的一个显著特点是其阀盖一般为长颈结构，以保证填料函底部的温度保持在0℃以上，避免填料因低温而失去弹性，导致密封性能下降。长颈阀盖还便于缠绕保冷材料，防止冷能损失。

　　防静电与防火设计：由于低温阀门一般应用在易燃、易爆的介质上，防静电设计及防火设计显得尤为重要。阀体、内件、阀盖、阀杆、执行机构等须设计成防静电结构，具有软密封结构的阀门应采用防火设计。

　　在线维护与易拆卸性：阀内件应易于拆卸，尤其是阀座可在线维护并易于更换，内件和密封能够快速从阀顶部拆卸，以降低维护成本和停机时间。

特殊工况下的选型要求

　　高压差与气蚀防护：在高压差工况下，阀门易产生气蚀，导致阀芯、阀座和阀体表面损坏。因此，需采用多级降压手段，如多孔套筒式调节阀和迷宫式调节阀等，以减小气蚀对阀门的磨损。

　　出口流速控制：高压差产生的高流速也直接影响阀体和阀内件的使用寿命。需通过多通道设计的方法进行分级减压，使调节阀内流体压力、速度曲线平稳过渡，控制介质流速，减小气蚀和振动对阀门的磨损。

　　防堵功能：在液化工厂中，造成堵塞的原因主要有介质中存在水蒸气和CO2导致冰堵，以及管线吹扫不干净残留焊渣、铜屑等杂质造成脏堵。因此，需考虑多级减压套筒设计的防堵功能，选择光滑平稳的流路。

典型低温阀门选型案例

　　J-T阀选型

　　J-T阀(焦耳-汤姆逊节流膨胀阀)是LNG液化工厂中运行工况最为恶劣的调节阀之一。在选型时，除了遵守低温阀门设计的一般规则外，还须考虑在高压差工况对阀内件选型设计的特殊要求。目前，阀内件设计的基本思想是曲折通道、多级减压、扩大流动区域和多孔设计等，以实现逐级降压，减小气蚀对阀门的磨损。

　　三偏心阀选型

　　随着LNG行业对阀门性能要求的不断提高，三偏心阀因其优异的密封性能和可操作性而逐渐受到青睐。三偏心阀通过三个偏心运动消除了密封元件之间的摩擦，延长了阀门的使用寿命，并保持了密封的完整性。其全金属结构、无阀体空腔的设计也符合LNG产业对阀门安全性的高要求。