Valvole di sicurezza per GNL per sistemi criogenici di stoccaggio, liquefazione, rigassificazione, BOG e carico
Le valvole di sicurezza per GNL proteggono serbatoi criogenici di stoccaggio, linee di trasferimento GNL, bracci di carico, stazioni di scarico, pompe GNL, vaporizzatori, skid di rigassificazione, sistemi di gas evaporato (BOG), compressori BOG, cold box, sistemi gas combustibile GNL, skid di bunkeraggio e pacchetti marini GNL dalla sovrapressione. La corretta selezione inizia con la pressione di taratura, la pressione massima di progetto (MAWP) dell'apparecchiatura protetta, la temperatura criogenica, l'espansione termica del GNL bloccato, la generazione di gas evaporato, l'esposizione al fuoco, il guasto del vaporizzatore, la vaporizzazione bifase, la contropressione, la destinazione di scarico, la tenacità del materiale, il requisito del cappello esteso, la tenuta del sede, lo spazio di isolamento e i documenti di prova criogenica richiesti.
Dove vengono utilizzate le valvole di sicurezza per GNL
Il servizio di sfioro per GNL è diverso dal normale servizio di gas naturale perché la valvola può incontrare liquido criogenico, vapore freddo, flusso di vaporizzazione, rapida evaporazione, espansione di liquido intrappolato e rischio di infragilimento a bassa temperatura. La valvola deve proteggere le apparecchiature a pressione e rimanere affidabile in condizioni di temperatura molto bassa.
Serbatoi di stoccaggio GNL e tubazioni del serbatoio
Utilizzate su ugelli del serbatoio di stoccaggio, spazi vapore in cima al serbatoio, linee di riempimento, linee di prelievo, linee di ricircolo e sistemi di protezione del serbatoio. La selezione dovrebbe considerare la pressione di progetto del serbatoio, il tasso di evaporazione, il caso incendio, la protezione dal vuoto, lo sfiato di emergenza e lo scarico di vapore freddo.
Linee di trasferimento GNL e bracci di carico
Utilizzate su linee di carico, bracci di scarico, terminali marittimi, skid di carico per camion, sistemi di bunkeraggio e sezioni di tubazioni criogeniche isolate. Il rilascio termico è fondamentale quando il GNL può rimanere intrappolato tra valvole chiuse e riscaldato dal calore ambientale.
Pompe GNL e sistemi di invio
Utilizzate su pompe sommerse, pompe di invio ad alta pressione, sistemi di ricircolo e collettori di scarico delle pompe. La selezione della valvola dovrebbe considerare la curva della pompa, la pressione di deadhead, il flusso minimo, il flashing del liquido freddo, le vibrazioni e il percorso di ritorno dello scarico.
Vaporizzatori e skid di rigassificazione
Utilizzate su vaporizzatori ad aria ambiente, vaporizzatori a rack aperto, vaporizzatori a combustione sommersa, vaporizzatori shell-and-tube e pacchetti di rigassificazione. I casi di rilascio includono l'uscita gas bloccata, l'alterazione dell'apporto di calore, la rottura del tubo e l'isolamento del liquido freddo.
Gas di evaporazione e sistemi di compressione
Utilizzate su collettori BOG, compressori, separatori di liquido, ricevitori di gas e sistemi di condizionamento del gas combustibile. La selezione dovrebbe considerare il gas a bassa temperatura, lo scarico bloccato del compressore, il controllo della pressione di aspirazione, la contropressione di sfiato o flare e la tenuta.
Gas combustibile GNL e bunkeraggio marittimo
Utilizzate su sistemi di alimentazione di gas combustibile GNL, skid di bunkeraggio marittimo, stazioni satellite, sistemi di container ISO e pacchetti GNL su piccola scala. Layout compatti richiedono un'attenta revisione dell'orientamento della valvola, della posizione dello sfiato freddo, della politica di isolamento e della sicurezza dell'operatore.
La selezione della valvola di sicurezza GNL inizia con lo scenario di rilascio criogenico
I sistemi GNL possono sovrapressurizzare a causa di espansione liquida, evaporazione, blocco dell'uscita, deadhead della pompa, alterazione del vaporizzatore, esposizione al fuoco o guasto del compressore. Il dispositivo di rilascio selezionato deve corrispondere alla fase, alla temperatura e al sistema di scarico per il caso critico.
Espansione termica GNL in linea bloccata
Il GNL intrappolato tra valvole chiuse può generare rapidamente pressione a causa della dispersione di calore nella linea. Le valvole di sicurezza criogeniche per scarico termico dovrebbero essere considerate per le linee di carico, le linee di ricircolo della pompa, le linee di ingresso del vaporizzatore e le sezioni di tubazione isolate.
Generazione di gas di boil-off
L'apporto di calore nei serbatoi di GNL, nelle linee di trasferimento o nelle apparecchiature a bassa temperatura crea gas di boil-off. La revisione dello scarico dovrebbe includere la capacità per gas di boil-off normale, gas di boil-off di emergenza, scarico vapore bloccato e capacità del sistema di sfiato o flare.
Stallo o blocco scarico pompa GNL
Le pompe GNL possono sovrapressurizzare la tubazione di scarico se l'uscita è bloccata o il percorso di flusso minimo non è disponibile. La selezione dovrebbe considerare la curva della pompa, la pressione di shut-off, il flusso di liquido freddo, il comportamento di vaporizzazione e la contropressione del sistema di ritorno.
Blocco dell'uscita del vaporizzatore
Quando il GNL viene vaporizzato e il flusso di uscita del gas è limitato, la pressione del vaporizzatore può aumentare. Il caso di scarico dovrebbe considerare l'apporto di calore, il flusso di ingresso del GNL, le proprietà del gas, l'isolamento dell'estremità fredda e la pressione del collettore gas a valle.
Esposizione al fuoco e scarico di emergenza
I serbatoi di stoccaggio, i recipienti di processo, i vaporizzatori e le tubazioni GNL possono richiedere una revisione dello scarico in caso di incendio. Lo scarico di emergenza dovrebbe essere instradato a uno sfiato approvato, a un flare o a un sistema di scarico a freddo.
Flashing, flusso bifase e scarico a freddo
Lo scarico del GNL può iniziare come liquido e vaporizzare man mano che la pressione diminuisce. La capacità della valvola, la tubazione di scarico, il comportamento del pennacchio freddo, il rischio di ghiaccio e la compatibilità del materiale di scarico dovrebbero essere esaminati congiuntamente.
Casi applicativi di valvole di sicurezza GNL con dati tipici per richieste di preventivo (RFQ)
Questi casi mostrano come i requisiti delle valvole di sicurezza per GNL sono comunemente descritti prima della selezione del modello. Il dimensionamento finale deve essere confermato dai dati di processo del progetto, dalla composizione del GNL, dal design dell'apparecchiatura protetta, dal calcolo di sfioro, dalla revisione del sistema di scarico e dalla base normativa applicabile.
Caso 1: Valvola di sicurezza per rilievo termico linea di trasferimento GNL bloccata
Scarico termicoIl rilievo termico del GNL bloccato ha spesso una portata ridotta ma un aumento di pressione severo. Il percorso di scarico deve rimanere aperto e adatto a liquido o vapore in evaporazione fredda.
Caso 2: Valvola di sicurezza per serbatoio di stoccaggio GNL
Sfioro serbatoio di stoccaggioI dispositivi di sfiato per serbatoi GNL devono essere coordinati con la gestione del gas di boil-off, la protezione dal vuoto e lo sfiato di emergenza. La protezione da sovrapressione e vuoto non deve essere trattata separatamente.
Caso 3: Valvola di sicurezza scarico pompa GNL
Protezione pompaLo scarico della pompa GNL richiede la revisione della curva della pompa e la pianificazione dello scarico criogenico. Una normale valvola di scarico liquido potrebbe non essere adatta senza la revisione del materiale per basse temperature e della sede.
Caso 4: Valvola di sicurezza all'uscita del vaporizzatore GNL
RigasificazioneLo sfioro del vaporizzatore può coinvolgere gas freddo o gas naturale caldo a seconda della condizione di disturbo. La temperatura di uscita e la composizione del gas devono essere incluse nel datasheet.
Caso 5: Valvola di sicurezza in scarico compressore BOG
Compressore BOGLa valvola di sicurezza del compressore deve essere selezionata in base al flusso massimo credibile del compressore, non solo alla portata normale di BOG. La contropressione del sistema di sfiato o flare deve essere verificata.
Caso 6: Valvola di sicurezza per skid di bunkeraggio GNL
Marina / BunkeraggioGli skid di bunkeraggio GNL necessitano di una chiara filosofia di scarico poiché l'arresto di emergenza può isolare le sezioni di liquido freddo. Lo scarico termico e lo scarico del gas devono essere coordinati.
Matrice dati valvole di sicurezza GNL
| Servizio GNL | Mezzo Tipico | Causa comune di scarico | Controllo Ingegnieristico Richiesto | Revisione raccomandata della valvola | Rischio in caso di omissione |
|---|---|---|---|---|---|
| Linea GNL bloccata | GNL, liquido a ricca composizione di metano in evaporazione, vapore freddo | Espansione termica dovuta alla dispersione di calore nel liquido isolato | Volume intrappolato, dispersione di calore, pressione di taratura, percorso di scarico e comportamento di evaporazione | Valvola di sicurezza termica criogenica con sede adatta e materiali per basse temperature | Sovrapressione rapida, rilascio di liquidi freddi o perdita della valvola dopo cicli termici |
| Serbatoio di stoccaggio GNL | Gas di boil-off, vapore di metano, tracce di azoto | Generazione BOG, uscita vapore bloccata, caso di sfiato di emergenza | Pressione di progetto del serbatoio, tasso BOG, capacità a bassa pressione, protezione dal vuoto e sfiato sicuro | Sistema di sfioro pressione/vuoto del serbatoio e dispositivo di sfioro a bassa pressione certificato | Sovrapressione del serbatoio, danni da vuoto, rilascio di vapore non sicuro o blocco per ghiaccio |
| Mandata pompa GNL | Miscela criogenica di metano liquido, liquido in flash | Pompa in deadhead, mandata bloccata, guasto flusso minimo | Curva della pompa, prevalenza di chiusura, capacità liquido freddo, pressione di ritorno e vibrazioni | Valvola di sicurezza criogenica per liquidi o PSV criogenica a molla | Danni alla pompa, rottura della linea, sfioro instabile o scarico di ritorno non sicuro |
| Uscita vaporizzatore | Gas naturale, gas ricco di metano freddo, gas caldo | Blocco uscita gas, disturbo apporto termico, guasto regolatore | Capacità gas, temperatura di uscita, pressione di progetto a valle e dispersione sfiato | Valvola di sicurezza per gas o valvola pilotata per gas pulito ove idoneo | Sovrapressione a valle, rumore elevato o pennacchio di gas non sicuro |
| Compressore BOG | Gas di boil-off, gas ricco di metano, tracce di azoto | Scarico bloccato, guasto del ricircolo, guasto del controllo del compressore | Mappa compressore, flusso massimo, pulsazione, vibrazione e contropressione | Valvola di sicurezza per gas o valvola di sicurezza pilotata con revisione delle perdite | Sovrapressione ricevitore compressore, perdite o sfioro instabile |
| Skid per carico/bunkering GNL | GNL, vapore freddo, gas naturale | GNL intrappolato, trasferimento bloccato, isolamento ESD | Sequenza ESD, volume intrappolato, flusso di trasferimento, filosofia di scarico e sicurezza dell'operatore | Dispositivo di scarico termico criogenico più configurazione PSV per gas, ove richiesto | Sovrapressione dopo isolamento, esposizione a pennacchio freddo o percorso di scarico bloccato |
Come specificare correttamente una valvola di sicurezza per GNL
1. Confermare se il caso di scarico riguarda flusso liquido, vapore o flash
I sistemi GNL possono scaricare liquido freddo, gas di boil-off, gas naturale caldo, liquido in flash o flusso bifase. Il tipo di valvola, la capacità, la tubazione di uscita e la destinazione di scarico devono essere selezionati in base alla fase di scarico effettiva.
2. Selezionare materiali per la tenacità criogenica
Corpo, coperchio, ugello, disco, stelo, molla, bulloneria, sede, guarnizione e trim devono essere adatti alla temperatura criogenica. I requisiti di impatto a bassa temperatura, i gradi di acciaio inossidabile e le specifiche dei materiali di progetto devono essere confermati prima del preventivo.
3. Verificare l'installazione con coperchio esteso e cold box
Le valvole criogeniche potrebbero necessitare di cappelli prolungati per proteggere le aree della molla e delle guarnizioni dal freddo estremo. La penetrazione della cold box, lo spessore dell'isolamento, l'orientamento della valvola e l'accesso per la manutenzione devono essere verificati in fase di progettazione.
4. Verificare il percorso di scarico e la contropressione
Lo sfioro può scaricare nel ritorno del serbatoio, nell'header BOG, nel flare, nel camino di sfiato, nello sfiato a freddo o in un sistema di scarico sicuro. Devono essere esaminati la contropressione, il congelamento, la condensazione, il pennacchio freddo, il rischio di accensione e il rischio di atmosfera carente di ossigeno.
5. Confermare lo sfioro termico per ogni sezione GNL bloccata
Il GNL intrappolato in tubazioni isolate può creare un grave aumento di pressione. Le linee di trasferimento, i bracci di carico, le linee di scarico della pompa, gli ingressi del vaporizzatore e le sezioni di bypass devono essere controllati per la copertura dello sfioro termico.
6. Definire test criogenici e documentazione
I progetti GNL richiedono comunemente certificati dei materiali, conferma dei materiali a bassa temperatura, registri dei test di pressione, calibrazione della pressione di taratura, test di tenuta della sede, registri di pulizia e documenti di ispezione specifici del progetto.
Le valvole di sfioro GNL devono essere esaminate con isolamento, scarico a freddo, contropressione e sfiato sicuro
Perché l'installazione della valvola di sfioro GNL controlla le prestazioni reali
Le prestazioni delle valvole di sfioro GNL dipendono dall'intero sistema criogenico. Una valvola dimensionata correttamente può comunque guastarsi se la linea di ingresso è troppo lunga, la linea di scarico congela, l'isolamento blocca l'ispezione, rimangono sacche di liquido freddo intrappolate o l'uscita è instradata verso personale, fonti di accensione, prese d'aria o aree chiuse.
L'installazione dovrebbe considerare percorso di ingresso corto, orientamento valvola, interfaccia cold box, gioco isolamento, riscaldamento cappello, supporto uscita, contrazione termica, elevazione sfiato sicuro, direzione pennacchio freddo, formazione ghiaccio, drenabilità, contropressione flare o header BOG, sequenza isolamento ESD, accesso manutenzione e se il percorso di scarico può gestire liquido freddo, vapore o flusso bifase flashante.
Verifiche di installazione sul campo
- Confermare pressione di taratura, MAWP dell'apparecchiatura protetta e classificazione di temperatura criogenica.
- Verificare ogni sezione GNL bloccata per la copertura di scarico termico.
- Mantenere la perdita di pressione in ingresso entro il limite di progetto.
- Incanalare il liquido freddo, il GNL in evaporazione e lo scarico del gas verso sistemi sicuri approvati.
- Esaminare la contropressione in uscita dallo stack di sfiato, dall'header BOG, dal ritorno del serbatoio o dal sistema di flare.
- Proteggere il personale da pennacchi freddi, rischio di congelamento, atmosfera carente di ossigeno e pericoli di accensione.
- Prevedere spazio per isolamento, visibilità delle etichette, accesso per ispezione e spazio per la rimozione sicura della valvola.
Standard e documenti da confermare prima dell'ordine
Riferimenti comuni per valvole di sicurezza GNL
Le specifiche delle valvole di sicurezza per GNL possono fare riferimento a NFPA, ASME, API, ISO, EN, GB, normative locali dei terminali GNL, regole marine, standard di tubazioni criogeniche del proprietario e filosofia di scarico specifica del progetto. La base di progettazione applicabile deve essere confermata prima del preventivo.
- NFPA 59A dove sono specificati i requisiti di produzione, stoccaggio e movimentazione del GNL dal progetto.
- API 520 per il dimensionamento e la selezione dei dispositivi di scarico della pressione, ove richiesto.
- API 521 per la revisione dei sistemi di scarico e depressurizzazione, casi di flare, venting e scarico a livello di sistema.
- ASME BPVC Sezione VIII dove i recipienti protetti, ricevitori, vaporizzatori o separatori sono recipienti a pressione.
- ASME B31.3 dove le tubazioni di processo GNL o le tubazioni di impianti criogenici sono specificate secondo le regole delle tubazioni di processo.
- API 526 quando sono specificate le dimensioni e le classi di pressione delle valvole di sfioro in acciaio flangiate.
- API 527 quando il collaudo di tenuta del sede è richiesto dalla specifica di progetto.
Pacchetto tipico di documentazione per valvole GNL
La documentazione deve essere concordata prima della produzione, specialmente per terminali GNL, skid di rigassificazione, compressori BOG, rifornimento navale, carico autocarri e progetti di esportazione EPC.
- Scheda tecnica con numero di matricola, modello, dimensione, orifizio, pressione di taratura e connessione.
- Calcolo di dimensionamento o conferma della capacità di scarico certificata.
- Base di temperatura criogenica, composizione GNL e dichiarazione della fase di scarico.
- Certificati dei materiali per corpo, cappello, ugello, disco, stelo, molla e parti che sopportano la pressione.
- Conferma del materiale per basse temperature o documentazione dei test d'impatto, ove specificato.
- Certificato di calibrazione pressione di taratura, rapporto di prova di pressione e rapporto di tenuta sede.
- Registrazioni di pulizia, sgrassaggio, asciugatura, imballaggio e conservazione, ove richiesto.
- Disegno generale con cappello esteso, gioco per isolamento, peso e orientamento dello scarico.
Checklist Dati Richiesta Offerta Valvola di Sicurezza GNL
| Dati Richiesti | Perché è Importante | Input di Esempio |
|---|---|---|
| Apparecchiatura protetta | Definisce il limite di pressione del contenimento, la base normativa e il limite di pressione di taratura. | Serbatoio GNL, linea di trasferimento, scarico pompa, vaporizzatore, compressore BOG, skid di carico |
| Pressione massima di progetto / Pressione di progetto | Definisce la pressione massima che la valvola deve proteggere. | Valvola serbatoio bassa pressione, 10 barg, 16 barg, 40 barg, tubazioni Classe 150/300 |
| Pressione di taratura | Definisce la pressione di apertura della valvola e la base di capacità. | Set point serbatoio, valvola di protezione linea, pressione di set di protezione scarico pompa |
| Scenario di sfioro | Determina la capacità richiesta e il comportamento di fase. | GNL bloccato, generazione BOG, stallo pompa, blocco uscita vaporizzatore, caso incendio |
| Fluido e fase | Influenza dimensionamento, materiale, design di scarico e configurazione valvola. | GNL liquido, GNL in evaporazione, gas di boil-off, gas naturale freddo, gas naturale caldo, flusso bifase |
| Composizione GNL | Influenza peso molecolare, comportamento di ebollizione, densità e calcolo di sfioro. | GNL ricco di metano con etano, propano, azoto e componenti più pesanti |
| Temperatura di sfioro | Controlla la selezione dei materiali criogenici, il design del cappello e la compatibilità della sede. | Temperatura criogenica GNL, temperatura gas freddo, temperatura uscita vaporizzatore |
| Capacità richiesta | Conferma se la valvola può proteggere il sistema. | kg/h, Nm³/h, SCFM, tasso di evaporazione, curva di pompaggio, base di espansione termica |
| Contropressione e percorso di scarico | Influenza la capacità, la stabilità, la sicurezza e la configurazione della valvola. | Ritorno serbatoio, linea BOG, flare, camino di sfiato, sfiato a freddo, sistema gas combustibile |
| Condizione di installazione | Influenza il cappello esteso, lo spazio per l'isolamento e l'accesso per la manutenzione. | Cold box, linea esterna, tubazioni isolate, braccio di carico, skid marino, installazione verticale |
| Requisiti del materiale | Previene cedimenti fragili, perdite e rigetto della documentazione. | 316SS, CF8M, acciaio inossidabile per basse temperature, cappello esteso, sede in PTFE/PCTFE ove idoneo |
| Documenti richiesti | Evita ritardi nell'ispezione, FAT, spedizione e messa in servizio. | Scheda tecnica, disegno, MTC, registro materiali per basse temperature, rapporto di dimensionamento, rapporto di calibrazione |
La selezione finale deve essere confermata da: composizione GNL, scheda tecnica dell'apparecchiatura protetta, temperatura criogenica, scenario di sfioro, capacità richiesta, codice applicabile, calcolo della contropressione, capacità certificata della valvola e revisione ingegneristica.
Errori comuni nella selezione delle valvole di sicurezza per GNL
Trattare il GNL come gas naturale ordinario
Le valvole di sicurezza per GNL possono gestire liquidi criogenici, flussi in evaporazione o vapori molto freddi. Una valvola di sicurezza standard per gas naturale potrebbe non avere materiali, design del cappello o prestazioni della sede adatti per il servizio GNL.
Mancanza di protezione termica per liquido bloccato
Qualsiasi sezione GNL isolata può sovrapressurizzare quando il calore entra nella linea. Bracci di carico, bypass, linee pompe e linee di ingresso vaporizzatori devono essere controllati per lo sfioro termico.
Ignorare lo sfioro in evaporazione e bifase
Il GNL può evaporare al diminuire della pressione. La valvola e la linea di scarico devono essere esaminate per il cambiamento di fase, la formazione di ghiaccio, il comportamento della nube fredda e l'instradamento sicuro dell'uscita.
Utilizzo di materiali inadatti a basse temperature
Il servizio criogenico richiede una revisione della tenacità dei materiali. I materiali del corpo, della garnitura, dei bulloni, della molla, della guarnizione e della sede devono corrispondere alla condizione di bassa temperatura specificata.
Dimenticare isolamento e gioco del cappello
L'isolamento può bloccare targhette, leve, sfiati e accesso alla manutenzione. Il cappello esteso e i dettagli della scatola fredda devono essere esaminati prima che il layout sia finalizzato.
Scarico di vapori freddi in aree non sicure
Lo scarico di GNL può produrre nubi di vapore freddo e rischio di atmosfera carente di ossigeno. Lo scarico di sfiato deve essere instradato verso posizioni sicure approvate, lontano da personale e fonti di ignizione.
Continua la revisione della selezione della tua valvola di sicurezza per GNL
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FAQ Valvole di Sicurezza GNL
Preparare una scheda tecnica completa per valvole di sicurezza GNL prima del preventivo
Inviare la scheda tecnica dell'apparecchiatura protetta, MAWP o pressione di progetto, pressione di taratura, composizione del GNL, scenario di sfioro, capacità richiesta, fase di sfioro, temperatura di sfioro, volume bloccato se applicabile, contropressione, percorso di scarico, condizione di installazione, requisito del materiale, requisito del cappello esteso, standard di connessione e documenti richiesti. Una scheda tecnica completa aiuta a confermare la compatibilità criogenica, la capacità corretta e lo scarico a freddo sicuro.
