СПГ предохранительные клапаны для криогенных хранилищ, сжижения, регазификации, БОГ и систем загрузки
СПГ предохранительные клапаны защищают криогенные резервуары хранения, СПГ трубопроводы, погрузочные рукава, разгрузочные станции, СПГ насосы, испарители, установки регазификации, установки по работе с отпарным газом, компрессоры отпарного газа, холодильные установки, СПГ топливные системы, бункеровочные установки и судовые СПГ комплексы от избыточного давления. Правильный выбор начинается с давления настройки, максимального рабочего давления защищаемого оборудования (MAWP), криогенной температуры, теплового расширения заблокированного СПГ, генерации отпарного газа, воздействия огня, отказа испарителя, испарения при дросселировании, противодавления, места сброса, ударной вязкости материала, необходимости удлиненного колпака, герметичности седла, зазора для изоляции и требуемых документов для криогенных испытаний.
Где используются СПГ предохранительные клапаны
Сервис СПГ отличается от сервиса обычного природного газа, поскольку клапан может работать с криогенной жидкостью, холодным паром, потоком с испарением при дросселировании, быстрым испарением, тепловым расширением заблокированной жидкости и риском охрупчивания при низких температурах. Клапан должен защищать оборудование под давлением и оставаться надежным при очень низких температурах.
СПГ резервуары хранения и трубопроводы
Используются на штуцерах резервуаров, в паровых пространствах над резервуарами, на линиях заполнения, линиях отбора, линиях рециркуляции и в системах защиты резервуаров. При выборе следует учитывать расчетное давление резервуара, скорость испарения, случай пожара, защиту от вакуума, аварийный сброс и отвод холодного пара.
Линии перекачки СПГ и погрузочные рукава
Используется на линиях загрузки, разгрузочных рукавах, морских терминалах, установках загрузки автотранспорта, системах бункеровки и изолированных участках криогенных трубопроводов. Термический сброс давления критически важен, когда СПГ может быть заперт между закрытыми клапанами и нагреваться от тепла окружающей среды.
Насосы СПГ и системы подачи
Используется на погружных насосах, насосах подачи высокого давления, системах рециркуляции и напорных коллекторах насосов. При выборе клапана следует учитывать кривую насоса, давление при остановке потока (deadhead), минимальный расход, испарение холодной жидкости, вибрацию и маршрут возврата на напорную линию.
Испарители и установки регазификации
Используется на атмосферных испарителях, испарителях с открытой решеткой, испарителях с погружным сгоранием, кожухотрубных испарителях и установках регазификации. Случаи аварийного сброса включают блокировку выхода газа, нарушение теплового режима, разрыв трубы и изоляцию холодной жидкости.
Системы утилизации испарительного газа и компрессорные системы
Используется на линиях утилизации испарительного газа (BOG), компрессорах, сепараторах, ресиверах газа и системах подготовки топливного газа. При выборе следует учитывать низкотемпературный газ, блокировку нагнетания компрессора, контроль давления на всасывании, противодавление на свече или факеле, а также герметичность.
Топливный газ СПГ и морская бункеровка
Используется в системах подачи СПГ в качестве топлива, на установках морской бункеровки, в сателлитных станциях, системах с ISO-контейнерами и малотоннажных установках СПГ. Компактные компоновки требуют тщательного рассмотрения ориентации клапана, расположения выхода холодного газа, политики изоляции и безопасности оператора.
Выбор предохранительного клапана для СПГ начинается с анализа сценария криогенного сброса давления
Системы СПГ могут подвергаться избыточному давлению из-за расширения жидкости, испарения, блокировки выхода, остановки насоса, нарушения работы испарителя, воздействия огня или отказа компрессора. Выбранное устройство сброса должно соответствовать фазе, температуре и системе сброса для определяющего случая.
Термическое расширение СПГ при блокировке линии
СПГ, заблокированный между закрытыми клапанами, может быстро создать давление из-за утечки тепла в линию. Необходимо рассмотреть криогенные терморасширительные предохранительные клапаны на линиях загрузки, линиях рециркуляции насосов, линиях входа испарителя и изолированных участках трубопровода.
Образование испаряющегося газа СПГ
Поступление тепла в СПГ-хранилище, на линии транспортировки или в низкотемпературное оборудование создает испаряющийся газ. Анализ сброса давления должен включать нормальное образование испаряющегося газа, аварийное образование испаряющегося газа, блокировку выхода пара и пропускную способность системы вентиляции или сброса на факел.
Застойный режим или блокировка на выходе насоса СПГ
Насосы СПГ могут вызвать избыточное давление в напорном трубопроводе, если выход заблокирован или минимальный поток недоступен. При выборе необходимо учитывать кривую насоса, давление при закрытой задвижке, поток холодной жидкости, поведение при вскипании и противодавление в системе возврата.
Блокировка на выходе испарителя
Когда СПГ испаряется, а поток газа на выходе ограничен, давление в испарителе может повыситься. Случай сброса давления должен учитывать тепловую нагрузку, поток СПГ на входе, свойства газа, изоляцию холодного конца и давление в газовом коллекторе после испарителя.
Воздействие огня и аварийный сброс давления
Для резервуаров хранения, технологических сосудов, испарителей и трубопроводов СПГ может потребоваться анализ сброса давления при воздействии огня. Аварийный сброс должен быть направлен в утвержденный безопасный вентиляционный канал, на факел или в систему холодного сброса.
Вскипание, двухфазный поток и холодный сброс
Сброс СПГ может начаться как жидкость и перейти во вскипание (превратиться в пар) по мере падения давления. Необходимо совместно рассмотреть пропускную способность клапана, напорный трубопровод, поведение холодного шлейфа, риск обледенения и совместимость материалов при сбросе.
Примеры применения предохранительных клапанов для СПГ с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как обычно описываются требования к предохранительным клапанам СПГ перед выбором модели. Окончательный расчет должен быть подтвержден данными технологического процесса проекта, составом СПГ, конструкцией защищаемого оборудования, расчетом сброса давления, анализом системы сброса и применимыми нормами.
Пример 1: Предохранительный клапан для защиты от теплового давления в линии СПГ при блокировке
Термический сбросТепловой сброс давления СПГ при блокировке часто характеризуется малым расходом, но значительным ростом давления. Маршрут сброса должен оставаться открытым и подходящим для вскипающей жидкости или пара при низких температурах.
Пример 2: Предохранительный клапан для резервуара хранения СПГ
Сброс давления в резервуаре для храненияУстройства сброса давления резервуаров СПГ должны быть согласованы с системой обработки газа испарения, защитой от вакуума и аварийным сбросом. Защита от избыточного давления и вакуума не должна рассматриваться отдельно.
Случай 3: Предохранительный клапан на нагнетании насоса СПГ
Защита насосаСброс давления насоса СПГ требует анализа рабочей характеристики насоса и планирования криогенного сброса. Обычный клапан сброса жидкости может быть непригоден без проверки низкотемпературного материала и седла.
Кейс 4: Предохранительный клапан на выходе испарителя СПГ
РегазификацияСброс давления испарителя может включать холодный газ или теплый природный газ в зависимости от условий аварии. Температура на выходе и состав газа должны быть указаны в спецификации.
Случай 5: Предохранительный клапан на выходе компрессора БОГ
Компрессор БОГПредохранительный клапан компрессора должен выбираться исходя из максимального достоверного расхода компрессора, а не только по нормальной скорости BOG. Необходимо проверить противодавление в системе сброса или на факеле.
Кейс 6: Предохранительный клапан СПГ-бункеровочной установки
Судоходство / БункеровкаБункеровочные установки СПГ требуют четкой философии сброса, поскольку аварийное отключение может изолировать секции с холодной жидкостью. Термический сброс и сброс газа должны быть скоординированы.
Матрица данных предохранительных клапанов для СПГ
| Эксплуатация в среде СПГ | Типичная среда | Распространенная причина срабатывания клапана | Необходимая инженерная проверка | Рекомендуемый обзор клапанов | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Заблокированная линия СПГ | СПГ, испаряющаяся жидкость, богатая метаном, холодный пар | Термическое расширение от утечки тепла в изолированную жидкость | Запертый объем, утечка тепла, давление настройки, маршрут сброса и поведение при испарении | Криогенный термопредохранительный клапан с подходящим седлом и низкотемпературными материалами | Быстрое превышение давления, сброс холодной жидкости или утечка клапана после тепловых циклов |
| Резервуар для хранения СПГ | Газ испарения СПГ, пары метана, следы азота | Образование испарений СПГ, заблокированный выход паров, случай аварийной вентиляции | Расчетное давление резервуара, скорость образования испарений СПГ, низконапорная производительность, защита от вакуума и безопасная вентиляция | Система сброса давления/вакуума резервуара и сертифицированное низконапорное предохранительное устройство | Превышение давления в резервуаре, повреждение от вакуума, небезопасный выброс паров или блокировка льдом |
| Напор насоса СПГ | Смесь СПГ, холодной жидкой фазы метана, вскипающая жидкость | Зависание насоса, заблокированный напор, отказ минимального потока | Рабочая характеристика насоса, напор при закрытой задвижке, производительность холодной жидкости, давление на выходе и вибрация | Криогенный клапан сброса жидкости или пружинный криогенный предохранительный клапан | Повреждение насоса, разрыв линии, нестабильный сброс или небезопасный возвратный выброс |
| Выход испарителя | Природный газ, холодостойкий газ, обогащенный метаном, теплый газ | Блокировка выхода газа, нарушение теплового режима, отказ регулятора | Газовая производительность, температура на выходе, расчетное давление в нижней части и рассеивание в вентиляционном отверстии | Газовый ПСК или пилотный клапан, подходящий для чистого газа | Повышенное давление в нижней части, высокий уровень шума или небезопасный газовый шлейф |
| Компрессор БОГ (отпарного газа) | Отпарной газ, газ, обогащенный метаном, следы азота | Заблокированный выход, отказ рецикла, отказ управления компрессором | Карта компрессора, максимальный расход, пульсация, вибрация и противодавление | Газовый ПСК или пилотный предохранительный клапан с анализом утечек | Повышенное давление в ресивере компрессора, утечка или нестабильный сброс |
| СПГ погрузочно-бункеровочная установка | СПГ, холодный пар, природный газ | Заблокированный СПГ, блокировка перекачки, изоляция ESD | Последовательность ESD, заблокированный объем, поток перекачки, философия сброса и безопасность оператора | Криогенный термосифонный предохранительный клапан плюс расположение ПСК для газа, где это необходимо | Избыточное давление после изоляции, воздействие холодного шлейфа или заблокированный путь сброса |
Как правильно подобрать СПГ предохранительный клапан
1. Подтвердите, является ли случай сброса жидким, паровым или флэш-потоком
Системы СПГ могут сбрасывать холодную жидкость, испаряющийся газ, теплый природный газ, флэш-жидкость или двухфазный поток. Тип клапана, производительность, выходной трубопровод и место сброса должны выбираться исходя из фактической фазы сброса.
2. Выберите материалы для криогенной стойкости
Корпус, крышка, сопло, диск, шток, пружина, болты, седло, прокладка и обвязка должны быть пригодны для криогенных температур. Требования к ударной вязкости при низких температурах, марки нержавеющей стали и спецификации материалов проекта должны быть подтверждены перед запросом цены.
3. Рассмотрите удлиненную крышку и установку в криогенной камере
Криогенные клапаны могут потребовать удлиненные колпаки (буннеты) для защиты пружины и уплотнений от экстремального холода. При проектировании следует проверять проход через холодильную камеру, толщину изоляции, ориентацию клапана и доступ для обслуживания.
4. Проверить линию сброса и противодавление
Сброс может осуществляться в линию возврата резервуара, газопровод отпарного газа (BOG), на факел, в вентиляционную трубу, на холодный сброс или в безопасную дренажную систему. Следует рассмотреть противодавление, обмерзание, конденсацию, холодное облако, риск воспламенения и риск образования атмосферы с недостатком кислорода.
5. Подтвердить термосифонный сброс для каждого изолированного участка СПГ
СПГ, запертый в изолированных трубопроводах, может вызвать резкое повышение давления. Следует проверить линии передачи, погрузочные рукава, напорные линии насосов, входы испарителей и байпасные участки на предмет обеспечения термосифонного сброса.
6. Определить криогенные испытания и документацию
Проекты СПГ обычно требуют сертификаты на материалы, подтверждение низкотемпературных свойств материалов, протоколы испытаний под давлением, калибровку давления срабатывания, испытание на герметичность затвора, записи об очистке и проектную документацию по инспекции.
Предохранительные клапаны СПГ должны рассматриваться с учетом изоляции, холодного сброса, противодавления и безопасного отвода газов
Почему установка предохранительного клапана СПГ влияет на реальную производительность
Производительность предохранительного клапана СПГ зависит от всей криогенной системы. Правильно подобранный клапан может выйти из строя, если входная линия слишком длинная, линия сброса обмерзает, изоляция затрудняет осмотр, остаются запертые карманы с холодной жидкостью, или выход направлен в сторону персонала, источников воспламенения, воздухозаборников или закрытых помещений.
При установке следует учитывать короткий входной путь, ориентацию клапана, интерфейс с холодильной камерой, зазор для изоляции, обогрев колпака (буннета), опору выходного патрубка, термическое сжатие, высоту безопасного сброса, направление холодного облака, образование льда, дренируемость, противодавление на факеле или газопроводе BOG, последовательность изоляции ESD, доступ для обслуживания и возможность линии сброса справляться с холодной жидкостью, паром или двухфазным потоком с вскипанием.
Проверки при монтаже на объекте
- Подтвердите установленное давление, максимальное допустимое рабочее давление защищаемого оборудования и криогенную температурную характеристику.
- Проверьте каждый заблокированный участок СПГ на наличие теплового сброса.
- Удерживайте потери давления на входе в пределах проектного лимита.
- Направьте сброс холодного сжиженного газа, испаряющегося СПГ и газа в утвержденные безопасные системы.
- Проверьте противодавление на выходе из вентиляционной трубы, газовой линии СПГ, линии возврата из резервуара или системы сжигания.
- Защитите персонал от холодного шлейфа, риска обморожения, атмосферы с недостатком кислорода и опасностей воспламенения.
- Обеспечьте зазор для изоляции, видимость бирки, доступ для осмотра и пространство для безопасного снятия клапана.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Общие ссылки по СПГ
Спецификации предохранительных клапанов для СПГ могут ссылаться на NFPA, ASME, API, ISO, EN, GB, местные нормы СПГ-терминалов, морские правила, стандарты владельца по криогенным трубопроводам и проектную философию сброса. Применимая основа проектирования должна быть подтверждена до выставления счета.
- NFPA 59A где указаны требования к производству, хранению и перевалке СПГ в рамках проекта.
- API 520 для определения размеров и выбора устройства сброса давления, где это требуется.
- API 521 для анализа систем сброса давления и разгрузки, случаев сброса на факел, вентиляции и системного уровня.
- ASME BPVC Раздел VIII где защищаемые сосуды, ресиверы, испарители или сепараторы являются сосудами под давлением.
- ASME B31.3 где трубопроводы СПГ или криогенные технологические трубопроводы указаны в соответствии с правилами для технологических трубопроводов.
- API 526 когда указаны размеры и классы давления фланцевых стальных клапанов сброса давления.
- API 527 когда требуется тестирование герметичности седла согласно спецификации проекта.
Типовой пакет документации для клапанов СПГ
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для СПГ-терминалов, регазификационных установок, компрессоров БОГ, судового бункеровочного оборудования, погрузки грузовиков и экспортных EPC-проектов.
- Технический паспорт с номером позиции, моделью, размером, проходным сечением, давлением настройки и типом присоединения.
- Расчет размера или подтверждение сертифицированной пропускной способности.
- Температурная база криогенных температур, состав СПГ и заявление о фазе сброса.
- Сертификаты на материалы для корпуса, крышки, патрубка, диска, штока, пружины и деталей, удерживающих давление.
- Подтверждение низкотемпературных материалов или документация по испытаниям на ударную вязкость, где это указано.
- Сертификат калибровки давления срабатывания, протокол испытаний под давлением и протокол испытаний герметичности седла.
- Записи об очистке, обезжиривании, сушке, упаковке и консервации, где это требуется.
- Общий вид чертежа с удлиненной крышкой, зазором для теплоизоляции, весом и ориентацией выхода.
Чек-лист данных для запроса цены на предохранительный клапан СПГ
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Защищаемое оборудование | Определяет границу давления, нормативную базу и предел давления настройки. | СПГ-резервуар, линия перекачки, напорный трубопровод насоса, испаритель, компрессор БОГ, погрузочный скид |
| Максимальное допустимое рабочее давление / расчетное давление | Определяет максимальное давление, от которого должен защищать клапан. | Значение для низконапорного резервуара, 10 бар изб., 16 бар изб., 40 бар изб., трубопровод класса 150/300 |
| Давление настройки | Определяет давление открытия клапана и базу производительности. | Уставка резервуара, значение защиты линии, заданное давление защиты напорного трубопровода насоса |
| Сценарий сброса давления | Определяет требуемую производительность и фазовое поведение. | СПГ в заблокированной линии, образование БОГ, заклинивание насоса, блокировка на выходе испарителя, пожарный случай |
| Среда и фаза | Влияет на расчет размера, материал, конструкцию выпускного отверстия и конфигурацию клапана. | Жидкий СПГ, испаряющийся СПГ, отпарной газ, холодный природный газ, теплый природный газ, двухфазный поток |
| Состав СПГ | Влияет на молекулярный вес, поведение при кипении, плотность и расчет сброса давления. | СПГ, богатый метаном, с этаном, пропаном, азотом и более тяжелыми компонентами |
| Температура сброса | Определяет выбор криогенных материалов, конструкцию крышки и совместимость седла. | Криогенная температура СПГ, температура холодного газа, температура на выходе испарителя |
| Требуемая производительность | Подтверждает, может ли клапан защитить систему. | кг/ч, Нм³/ч, SCFM, скорость испарения, кривая насоса, основа теплового расширения |
| Противодавление и линия сброса | Влияет на производительность, стабильность, безопасность и конфигурацию клапана. | Возврат из резервуара, газопровод испарения, факел, дымовая труба, холодный сброс, система топливного газа |
| Условие установки | Влияет на удлиненный колпак, зазор для изоляции и доступ для обслуживания. | Холодный блок, наружная линия, изолированный трубопровод, погрузочный рукав, морской блок, вертикальная установка |
| Требования к материалам | Предотвращает хрупкое разрушение, утечку и отказ в документации. | 316SS, CF8M, низкотемпературная нержавеющая сталь, удлиненный колпак, седло из PTFE/PCTFE, где применимо |
| Необходимые документы | Избегает задержек при инспекции, заводских испытаниях (FAT), отгрузке и вводе в эксплуатацию. | Технический паспорт, чертеж, MTC, запись о низкотемпературном материале, отчет о расчете, отчет о калибровке |
Окончательный выбор должен быть подтвержден составом СПГ, техническим паспортом защищаемого оборудования, криогенной температурой, сценарием сброса, требуемой производительностью, применимым кодом, расчетом противодавления, сертифицированной производительностью клапана и инженерным анализом.
Типичные ошибки при выборе предохранительных клапанов для СПГ
Рассмотрение СПГ как обычного природного газа
Сброс давления СПГ может включать криогенную жидкость, флэш-поток или очень холодный пар. Стандартный ПСК для природного газа может не иметь подходящих материалов, конструкции крышки или характеристик седла для работы с СПГ.
Пропуск теплового сброса заблокированной жидкости
Любой изолированный участок СПГ может подвергнуться избыточному давлению при поступлении тепла в линию. Необходимо проверить на термический сброс давления погрузочные рукава, байпасы, линии насосов и входные линии испарителей.
Игнорирование флэш-потока и двухфазного сброса
СПГ может флэшировать при падении давления. Клапан и линия сброса должны быть проверены на фазовый переход, образование льда, поведение холодного шлейфа и безопасный отвод в выходном направлении.
Использование неподходящих низкотемпературных материалов
Криогенная среда требует проверки ударной вязкости материалов. Материалы корпуса, тарелки, болтов, пружины, прокладки и седла должны соответствовать указанным низкотемпературным условиям.
Забывая об изоляции и зазоре крышки
Изоляция может блокировать таблички, рычаги, вентиляционные отверстия и доступ для обслуживания. Расширенная крышка и детали холодильной камеры должны быть рассмотрены до окончательного утверждения компоновки.
Сброс холодного пара в небезопасные зоны
Сброс СПГ может привести к образованию облаков холодного пара и риску образования атмосферы с дефицитом кислорода. Выпускной патрубок должен быть направлен в утвержденные безопасные места, вдали от персонала и источников воспламенения.
Продолжить обзор выбора предохранительного клапана для СПГ
Эти связанные страницы помогут перейти от требований к сбросу СПГ к детальному выбору криогенного клапана, расчету размеров, термическому сбросу, анализу высокого противодавления, защите резервуаров для хранения и полной подготовке запроса ценового предложения (RFQ).
Часто задаваемые вопросы о СПГ предохранительных клапанах
Подготовьте полный паспорт предохранительного клапана СПГ перед запросом стоимости
Предоставьте паспорт защищаемого оборудования, максимальное допустимое рабочее давление (MAWP) или расчетное давление, давление настройки, состав СПГ, сценарий сброса, требуемую производительность, фазу сброса, температуру сброса, объем заблокированного потока (если применимо), противодавление, маршрут сброса, условия установки, требования к материалам, требование к удлиненному штоку, стандарт соединения и необходимые документы. Полный паспорт помогает подтвердить криогенную совместимость, правильную производительность и безопасный холодный сброс.
