Предохранительные клапаны для СПГ и СУГ для криогенных систем, систем хранения и газификации
Предохранительные клапаны для СПГ и СУГ защищают криогенные линии перекачки, резервуары хранения, испарители, установки для перевалки, системы повышения давления, насосы перекачки, линии возврата паров, компрессорные установки и участки с заблокированной жидкостью от избыточного давления. Эксплуатация СПГ характеризуется криогенными температурами, отпарным газом и расширением заблокированной жидкости, в то время как эксплуатация СУГ характеризуется давлением паров, воздействием огня, поведением насыщенной жидкостно-паровой системы и безопасным отводом сброса.
Где используются предохранительные клапаны в системах СПГ и СУГ
Применения СПГ и СУГ относятся к системам сброса давления углеводородов, но они не должны специфицироваться как одинаковые клапаны. СПГ — это криогенная жидкостная среда при температуре около -162°C, в то время как СУГ обычно включает пропан, бутан или смешанные СУГ, хранящиеся под давлением в виде насыщенной жидкостно-паровой системы.
Системы хранения СПГ и отпарного газа (BOG)
Используются в установках, связанных с хранением СПГ, линиях отпарного газа, системах повышения давления, установках для обработки паров и линиях подачи газа. Ключевые проверки включают материалы для низких температур, парообразование, заблокированный выход и безопасную вентиляцию.
Линии перекачки СПГ
Используются на линиях перекачки сжиженного газа, погрузочных рукавах, линиях разгрузки, в холодных блоках и заблокированных криогенных участках. Тепловое расширение запертой жидкости часто является наиболее важным случаем для сброса давления.
Испарители СПГ
Используются на атмосферных испарителях, испарителях с водяной ванной, паровых испарителях и блоках подачи. Анализ сброса давления должен учитывать тепловую мощность, блокировку на выходе, отказ регулирующего клапана на стороне входа и генерацию пара.
Резервуары и сферы для СУГ
Используются на сосудах для хранения пропана, бутана и смесей СУГ. Выбор клапана зависит от воздействия огня, давления паров, условий заполнения, теплового расширения жидкости и безопасного направления сброса.
Установки для загрузки и разгрузки СУГ
Используются на установках для загрузки автоцистерн, железнодорожных цистерн, насосах перекачки, линиях возврата паров и измерительных установках. Случаи сброса давления включают гидроудар насоса, тепловое расширение, блокировку выхода и изоляцию шланга.
Испарители СУГ и системы топливного газа
Используются на испарителях СУГ, станциях редуцирования давления, блоках подачи топливного газа и горелочных устройствах. Клапан должен соответствовать производительности испарителя, отказу регулятора и предельным значениям давления на выходе.
Выбор предохранительных клапанов для СПГ и СУГ начинается с причины повышения давления
Предохранительный клапан для СПГ или СУГ должен выбираться только после определения достоверного сценария повышения давления. Тепловое расширение криогенной жидкости, образование пара, воздействие огня и блокировка выхода могут создавать очень разные требуемые пропускные способности.
Расширение криогенной жидкости в ловушке
СПГ, запертый между закрытыми клапанами, может нагреваться и расширяться. Даже короткий изолированный участок жидкости может вызвать резкое повышение давления. Терморегулирующие (предохранительные) клапаны должны устанавливаться там, где криогенная жидкость может быть изолирована.
Испаряющийся газ и теплоприток
Системы хранения и транспортировки СПГ всегда получают тепло из окружающей среды. Образование испаряющегося газа может повысить давление, когда системы обработки паров, вентиляции или подачи ограничены.
Блокировка на выходе испарителя
Испарители СПГ или СУГ могут продолжать генерировать пар при ограничении потока на выходе. Анализ сброса давления должен включать производительность испарителя, тепловую мощность, предельное давление на выходе и схему регулятора на выходе.
Воздействие огня на СУГ
Емкости для СУГ содержат насыщенную жидкость и пар углеводородов. Воздействие внешнего огня может быстро увеличить генерацию пара и давление в емкости. Необходимо совместно рассмотреть производительность сброса давления в случае пожара и направление сброса.
Зависание насоса или блокировка на выходе
Насосы для перекачки СУГ, насосы подачи СПГ и установки загрузки могут вызвать избыточное давление в линиях, если запорные клапаны на выходе закрыты. Необходимо проверить кривую насоса, максимальное давление на выходе и номинальное давление защищаемой линии.
Отказ регулятора или сбой снижения давления
Испарители СУГ, установки топливного газа и системы подачи СПГ часто включают регуляторы. Отказ регулятора может привести к воздействию на трубопроводы или потребителей на выходе давления, превышающего расчетное.
Примеры применения предохранительных клапанов для СПГ и СУГ с типичными данными для запроса коммерческого предложения
Эти примеры показывают, как обычно описываются требования к предохранительным клапанам для СПГ и СУГ перед выбором модели. Окончательный расчет производительности должен быть подтвержден проектным паспортом, применимым стандартом, проверенным расчетом сброса и анализом безопасности объекта.
Пример 1: Предохранительный клапан для термокомпенсации линии СПГ
Криогенный термозащитный клапанПредохранительные клапаны для термокомпенсации СПГ часто компактны, но условия эксплуатации суровые. Клапан должен оставаться пригодным для использования при криогенных температурах и должен сбрасывать среду в безопасное место, где скопление холодного пара, инея или горючего газа не создаст вторичного риска.
Пример 2: Предохранительный клапан на выходе испарителя СПГ
Защита испарителяВыбор выходных клапанов испарителя должен основываться на максимальной генерации газа испарителем и границе давления в последующей системе. Клапан может подвергаться воздействию холодного газа во время пуска или при сбое, поэтому следует подтвердить диапазон температур и пригодность материалов.
Случай 3: КПГ линии испарения СПГ
Контроль давления КПГСброс БОГ не следует рассматривать как обычное обслуживание природного газа без проверки температуры, рабочего давления и системы сброса. Противодавление и маршрут вентиляции критически важны при сбросе клапана в факельную систему или систему рекуперации.
Кейс 4: Предохранительный клапан для резервуара СУГ при пожаре
Воздействие огняСброс давления в резервуарах СУГ обычно определяется пожарной нагрузкой или повышением давления паров. Запрос на коммерческое предложение должен включать условия хранения, состав, давление настройки, требуемую основу производительности, направление сброса и требования к документации.
Кейс 5: Сброс давления на нагнетании насоса перекачки СУГ
Работа насоса в режиме тупикового режима (deadhead)Сброс давления при перекачке СУГ должен избегать выброса легковоспламеняющейся жидкости или паров в небезопасную зону. Перед выбором клапана необходимо проанализировать маршрутизацию возврата, поведение вскипания и давление в режиме тупикового режима насоса.
Пример 6: Предохранительный клапан на выходе испарителя СУГ
Подача топливного газаПредохранительные клапаны на выходе испарителя СУГ должны основываться на максимальной производительности испарителя и предельных значениях давления на выходе. Клапан должен защищать потребителей низкого давления от отказов регулятора и случаев блокировки выходного отверстия.
Матрица данных предохранительных клапанов для СПГ и СУГ
| Среда эксплуатации | Типичная среда | Температура / Фазовое состояние | Распространенная причина срабатывания клапана | Необходимая инженерная проверка | Риск при упущении |
|---|---|---|---|---|---|
| Линия перекачки СПГ | Сжиженный природный газ | Прибл. -162°C / -260°F криогенная жидкость | Термическое расширение заблокированной жидкости | Низкотемпературный материал, поведение седла, маршрут сброса и обледенение выходного патрубка | Разрыв линии, охрупчивание или небезопасный выброс холодного пара |
| Испаритель СПГ | Пар СПГ и природного газа | Переход криогенной жидкости в газ | Блокировка выходного патрубка, отказ регулятора, чрезмерный подвод тепла | Производительность испарителя, диапазон температур, предельное давление на выходе | Недостаточный размер газового сброса или неправильный низкотемпературный материал |
| Система BOG (пары сжиженного газа) | Богатый метан отпарной газ | Холодный легковоспламеняющийся пар | Остановка компрессора, заблокированный выход, утечка тепла | Газовая производительность, низкотемпературный рейтинг, противодавление и безопасность вентиляции | Повышение давления, накопление горючего газа или нестабильный сброс |
| Хранение СУГ | Пропан, бутан, смесь СУГ | Насыщенный жидкостно-паровой углеводород | Воздействие огня, тепловая нагрузка, переполнение | Производительность при пожаре, давление паров, направление сброса и сертификационные документы | Недостаточный расчет производительности при пожаре или небезопасный сброс горючего газа |
| Перекачка СУГ | Жидкий СУГ | Сжиженный газ с потенциалом вскипания | Зависание насоса, заблокированный выход, расширение запертой жидкости | Рабочая характеристика насоса, давление срабатывания, маршрут возврата и поведение при вскипании | Перенапряжение в линии или неконтролируемый выброс горючего вещества |
| Испаритель СУГ | Пар СУГ / пар пропан | Система подачи жидкости и пара | Отказ регулятора, блокировка на выходе, избыточное парообразование | Производительность испарителя, граница давления на выходе и безопасный сброс | Риск превышения давления в оборудовании на выходе или в горелочной установке |
Как правильно подобрать предохранительные клапаны для СПГ и СУГ
1. Четко определите среду СПГ или СУГ
Укажите, предназначен ли клапан для СПГ, отпарного газа (BOG), пара природного газа, пропана, бутана или смеси СУГ. СПГ требует анализа криогенных материалов; СУГ требует анализа давления паров, пожарного случая и поведения насыщенной жидкостно-паровой фазы.
2. Подтвердите фазовое состояние среды при условиях сброса
Клапан может сбрасывать криогенную жидкость, холодный газ, жидкость СУГ, пар СУГ, вскипающую жидкость или двухфазный поток. Фазовое состояние влияет на расчет производительности, реактивную силу потока на выходе, материал и конструкцию выходного патрубка.
3. Определите защищаемое оборудование
Подтвердите, защищает ли клапан сосуд хранения, линию перекачки, испаритель, напорную линию насоса, блок загрузки, газопровод отпарного газа (BOG), блок топливного газа или участок с заблокированной жидкостью. Расчетное давление оборудования определяет границу давления настройки.
4. Определите доминирующий сценарий сброса
Сброс давления СПГ может быть вызван расширением заблокированной жидкости, утечкой тепла или нарушением работы системы испарения газа (BOG). Сброс давления СУГ может быть вызван воздействием огня, остановкой насоса, переполнением, отказом регулятора или блокировкой выходного патрубка.
5. Проверка места сброса
Потоки сброса СПГ и СУГ являются легковоспламеняющимися. Сброс должен направляться в безопасный вентиляционный стояк, на факел, в линию рекуперации или систему возврата в соответствии с проектными решениями объекта. Необходимо проверить расположение вентиляционного стояка, рассеивание холодного пара, воздействие огня и безопасность персонала.
6. Подтверждение испытаний и документов
Проекты СПГ и СУГ обычно требуют технические паспорта, калибровку давления настройки, протоколы испытаний под давлением, испытания на герметичность седла, сертификаты на материалы, подтверждение низкотемпературных материалов, маркировку на шильдике и инспекционные документы.
Предохранительные клапаны для СПГ и СУГ должны рассматриваться совместно с системами вентиляции, возврата и факельными системами.
Почему маршрут сброса является частью выбора клапана
Потоки сброса СПГ и СУГ являются легковоспламеняющимися и могут образовывать опасные паровые облака при неправильном сбросе. Сброс СПГ также может создавать чрезвычайно холодный пар, иней и низкотемпературное воздействие. Сброс СУГ может испаряться из жидкости в пар, создавая высокую реактивную силу на выходе, шум и риск возгорания.
Выбор предохранительного клапана должен включать потерю давления на входе, противодавление на выходе, высоту вентиляционного стояка, направление выхода, дренаж, воздействие холода, безопасное расположение относительно огня, опору трубопровода и доступ для обслуживания. Для факельных или закрытых систем противодавление должно быть рассмотрено до окончательного утверждения конфигурации клапана.
Проверки при монтаже на объекте
- Устанавливайте клапаны термозащиты там, где жидкость СПГ или СУГ может быть заблокирована.
- Подтвердите низкотемпературные материалы для деталей, контактирующих с СПГ.
- Направлять сброс СПГ и СУГ в безопасную вентиляционную систему, на факел, в систему рекуперации или возврата.
- Проверяйте противодавление на выходе при подключении к факельной системе или закрытым линиям сброса.
- Избегайте направления холодного пара в сторону персонала, приборов или хрупких материалов.
- Поддерживайте выходной трубопровод без нагрузки на корпус клапана.
- Обеспечьте доступ для осмотра, повторной калибровки и безопасной замены клапана.
Стандарты и документы для подтверждения перед заказом
Общие ссылки на стандарты
Спецификации сброса давления СПГ и СУГ могут ссылаться на стандарты API, ASME, ISO, EN, GB, NFPA или стандарты владельца в зависимости от типа объекта, страны, оборудования под давлением, конфигурации хранения и требований к инспекции. Применимый стандарт должен быть подтвержден перед составлением коммерческого предложения.
- API 520 для расчета и выбора устройства сброса давления, где это требуется проектом.
- API 521 для обзора систем сброса давления и разгрузки в криогенных установках СПГ и углеводородных установках.
- API 526 при указании размеров и номинальных характеристик фланцевых стальных клапанов сброса давления.
- API 527 когда требуется проверка герметичности седла.
- Требования ASME BPVC или местные требования к сосудам под давлением для емкостей хранения и оборудования под давлением.
- ссылки на ISO 4126, когда проектные спецификации требуют чрезмерных стандартов для предохранительных клапанов защиты от избыточного давления.
- Спецификации владельца для криогенных материалов, хранения СУГ, защиты от пожара и документов по инспекции.
Типовой пакет документов
Документация должна быть согласована до начала производства, особенно для криогенных сред СПГ, хранения СУГ, испарителей, погрузочных установок, защиты резервуаров и применений, подключенных к факелу.
- Технический паспорт с указанием модели, размера, проходного сечения, давления настройки и присоединения.
- Расчет размера или подтверждение сертифицированной пропускной способности.
- Протокол калибровки давления настройки.
- Отчет об испытаниях под давлением и отчет о герметичности седла, если требуется.
- Сертификат на материалы для деталей, работающих под давлением, и седел клапана, если указано.
- Подтверждение низкотемпературных материалов для эксплуатации с СПГ при необходимости.
- Общий компоновочный чертеж, размеры, вес и ориентация выхода.
- Подтверждение маркировки на фирменной табличке, номера позиции и проектной маркировки.
Чек-лист данных для запроса коммерческого предложения на предохранительные клапаны для СПГ и СУГ
| Необходимые данные | Почему это важно | Пример ввода |
|---|---|---|
| Тип сервиса | Разделяет криогенные режимы СПГ от режимов насыщенного СУГ. | СПГ, ПНГ, пар природного газа, пропан, бутан, СУГ |
| Фаза среды | Влияет на расчет размеров, материалы и поведение при сбросе. | Криогенная жидкость, холодный газ, жидкость СУГ, пар СУГ, вскипающая жидкость |
| Защищаемое оборудование | Определяет границу давления и источник избыточного давления. | Резервуар для хранения, линия перекачки, испаритель, напор линии насоса, погрузочный блок |
| Сценарий сброса давления | Определяет требуемую пропускную способность. | Термическое расширение, пожарный случай, заблокированный выход, блокировка выхода испарителя |
| Давление настройки | Определяет давление открытия клапана. | Значение из проектной спецификации, значение на основе максимального рабочего давления сосуда, значение для защиты линии |
| Рабочее давление | Подтверждает запас по давлению и риск утечки. | Нормальное и максимальное рабочее давление |
| Требуемая пропускная способность | Подтверждает, может ли выбранный клапан защитить систему. | кг/ч, Нм³/ч, SCFM, т/ч, GPM, л/мин |
| Температура сброса | Влияет на материал, уплотнения и номинальное давление. | -162°C СПГ, холодный газ, СУГ при температуре окружающей среды, выход испарителя с повышенной температурой |
| Противодавление | Влияет на производительность и стабильность клапана. | Атмосферный выброс, линия сброса на факел, система рекуперации, линия возврата |
| Требования к материалам | Предотвращает охрупчивание, утечки и отказ совместимости. | Низкотемпературная нержавеющая сталь, углеродистая сталь, нержавеющая сталь, специальная отделка |
| Тип присоединения и класс прочности | Обеспечивает механическую совместимость с трубопроводами и оборудованием. | RF фланец, RTJ фланец, NPT, BW, Class 150–2500 |
| Необходимые документы | Позволяет избежать задержек после размещения заказа. | Технический паспорт, чертеж, сертификат качества материала (MTC), отчет о калибровке, испытание давлением, отчет о герметичности седла |
Окончательный выбор должен быть подтвержден проектной спецификацией, расчетным давлением защищаемого оборудования, свойствами рабочей среды, применимыми нормами, проверенными данными для расчета и инженерной оценкой.
Типичные ошибки при выборе предохранительных клапанов для СПГ и СУГ
Рассмотрение СПГ как обычного природного газа
Эксплуатация СПГ требует анализа криогенных материалов и учета низкотемпературных уплотнений. Клапан, подходящий для природного газа при нормальной температуре, может не подходить для деталей, контактирующих с СПГ.
Отсутствие сброса давления заблокированной жидкости
Жидкость СПГ или СУГ, запертая между закрытыми клапанами, может вызвать повышение давления при изменении температуры. Необходимо рассмотреть тепловой сброс для каждого изолированного участка с жидкостью.
Недооценка производительности клапана при пожаре для СУГ
Резервуары для хранения СУГ могут требовать значительной производительности сброса при воздействии внешнего пожара. Случай пожара должен анализироваться исходя из геометрии резервуара и состояния среды, а не определяться по размеру присоединения.
Игнорирование противодавления на свече или в системе вентиляции
Закрытый сброс, свеча или системы рекуперации могут создавать противодавление, влияющее на производительность и стабильность. Противодавление должно быть оценено до выбора конфигурации клапана.
Направление легковоспламеняющихся паров в небезопасные зоны
Сброс СПГ и СУГ может образовывать облака легковоспламеняющихся паров. Сброс должен направляться в безопасную вентиляционную систему, на свечу, в систему возврата или рекуперации в соответствии с требованиями объекта.
Замена только по классу давления
Замена должна подтверждать тип обслуживания, фазу, давление настройки, производительность, материал, температуру, схему сброса, герметичность седла и требования к документации.
Продолжите обзор клапанов сброса давления для СПГ и СУГ
Эти связанные страницы помогают перейти от требований к применению СПГ и СУГ к детальному выбору предохранительного клапана, расчету размеров, анализу условий эксплуатации и подтверждению стандартов.
Часто задаваемые вопросы по предохранительным клапанам для СПГ и СУГ
Подготовьте полный паспорт данных для предохранительного клапана СПГ или СУГ перед запросом
Укажите тип сервиса, фазу, защищаемое оборудование, сценарий сброса, давление настройки, рабочее давление, требуемую производительность, температуру, противодавление, требования к материалам, стандарт присоединения и необходимые документы. Полная спецификация помогает избежать небезопасных предположений и ускоряет инженерный анализ.
