用于深冷、储存及汽化系统的LNG和LPG安全阀
LNG和LPG安全阀用于防止深冷输送管线、储存容器、汽化器、装卸撬、压力积聚系统、输送泵、气相返回管线、压缩机撬及封闭液体管段超压。LNG工况主要受深冷温度、蒸发气和封闭液体膨胀影响,而LPG工况主要受蒸气压、火灾暴露、饱和液-气行为及安全排放路径影响。
LNG和LPG系统中安全阀的应用位置
LNG和LPG应用均属烃类压力泄放工况,但不应按相同的阀门工况进行选型。LNG为接近-162°C的深冷液体工况,而LPG通常涉及在压力下以饱和液-气系统储存的丙烷、丁烷或混合LPG。
LNG储存与BOG系统
用于LNG储存相关撬装、蒸发气管线、压力积聚系统、气体处理撬及外输管线。主要检查项包括低温材料、蒸气产生、出口堵塞及安全排放。
LNG 输送管线
用于液体输送管线、装卸臂、卸料管线、冷箱及封闭低温管段。封闭液体热膨胀通常是最重要的泄放工况。
LNG 汽化器
用于空温式汽化器、水浴式汽化器、蒸汽加热汽化器及外输撬块。泄放校核应考虑热量输入、出口堵塞、下游调压器失效及气体产生。
LPG 卧式储罐与球罐
用于丙烷、丁烷及 LPG 混合介质储罐。火焰暴露、蒸气压、充装工况、液体膨胀及安全排放方向是选型的关键。
LPG 装卸撬块
用于汽车装卸撬、铁路槽车装卸、输送泵、气相返回管线及计量撬。泄放工况包括泵出口憋压、热膨胀、出口堵塞及软管隔离。
LPG 汽化器与燃料气系统
用于 LPG 汽化器、减压站、燃料气供应撬块及燃烧器管路。安全阀必须与汽化器能力、调压器失效及下游压力限值相匹配。
LNG 与 LPG PSV 选型始于超压原因
LNG 或 LPG 用安全阀应在确定可信超压工况后再进行选型。低温液体膨胀、气体产生、火焰暴露及出口堵塞可能产生差异很大的所需泄放量。
低温液体封闭受热膨胀
LNG在关闭阀门之间封闭时可能升温并膨胀。即使是一段较短的封闭液体管段,也可能产生严重的压力升高。在低温液体可能被隔离的位置应安装热膨胀泄压阀。
蒸发气与漏热
LNG储存和输送系统始终会从环境吸收热量。当下游蒸发气处理、放空或外输系统受限时,蒸发气生成可能导致压力升高。
气化器出口堵塞
LNG或LPG汽化器在下游流量受限时可能持续产生气体。泄放工况审查应包括汽化器负荷、热输入、出口压力限值及下游调压器配置。
LPG火灾工况
LPG储罐内为饱和液态-气态烃类。外部火灾暴露会迅速增加蒸发气生成量和储罐压力。火灾工况泄放能力与排放方向必须一并审查。
泵憋压或出口堵塞
LPG输送泵、LNG外输泵及装车橇在下游阀门关闭时可能使管线超压。应核查泵曲线、最大排出压力及被保护管线的压力等级。
调压器失效或减压异常
LPG汽化器、燃料气橇及LNG外输系统通常设有调压器。调压器失效可能使下游管道或用户承受高于设计值的压力。
LNG与LPG安全阀应用案例及典型询价数据
这些案例展示了在选型前,LNG 和 LPG 安全阀要求通常是如何描述的。最终定径必须通过项目数据表、适用规范、经验证的泄放计算和现场安全审查来确认。
案例 1:LNG 输送管线热膨胀泄压阀
低温热泄放LNG 热膨胀泄压阀通常结构紧凑,但工况苛刻。阀门必须在低温下保持适用,并应排放至安全位置,避免低温蒸气、结霜或可燃气体积聚造成次生风险。
案例 2:LNG 汽化器出口安全阀
汽化器保护汽化器出口阀门应根据汽化器最大气化能力和下游压力边界进行选型。阀门在启动或工况波动期间可能接触低温气体,因此应确认温度范围和材料适用性。
案例 3:LNG 蒸发气管道 PSV
BOG 压力控制BOG 泄放不应在未核实温度、工作压力和排放系统的情况下按普通天然气工况处理。当安全阀向火炬或回收系统排放时,背压和放空管路走向至关重要。
案例 4:LPG 储罐火灾工况 PSV
火灾工况LPG 储存的泄放通常由火灾暴露或蒸气压升高控制。询价单应包含储存条件、介质组成、整定压力、所需排量依据、排放方向及文件资料要求。
案例 5:LPG 输送泵出口泄放
泵憋压LPG 输送泄放应避免将易燃液体或蒸气排放至不安全区域。选阀前必须审查回流管路、闪蒸特性及泵憋压压力。
工况 6:LPG 汽化器出口安全阀
燃料气供应LPG汽化器出口PSV应以汽化器最大能力和下游压力限值为依据。安全阀应保护低压用户,防止调压器故障和出口堵塞工况。
LNG与LPG安全阀数据矩阵
| 工况 | 典型介质 | 温度/相态关注点 | 常见泄放原因 | 所需工程检查 | 遗漏风险 |
|---|---|---|---|---|---|
| LNG输送管线 | 液化天然气 | 约-162°C/-260°F深冷液体 | 封闭液体热膨胀 | 低温材料、阀座性能、排放路径与出口结冰 | 管道破裂、脆化或不安全低温蒸气释放 |
| LNG汽化器 | LNG与天然气蒸气 | 深冷液体向气体的相变 | 出口堵塞、调压器故障、过量热输入 | 汽化器容量、温度范围、下游压力限值 | 气体泄放能力不足或低温材料选用错误 |
| BOG系统 | 富甲烷蒸发气 | 低温可燃蒸气 | 压缩机停机、出口堵塞、热量泄漏 | 气体排量、低温额定值、背压与排放安全 | 压力升高、可燃气体聚集或泄放不稳定 |
| LPG储存 | 丙烷、丁烷、LPG混合气 | 饱和液态-气态烃 | 火灾暴露、热量输入、过量充装 | 火灾工况泄放量、蒸气压、排放方向及认证文件 | 火灾工况泄放能力不足或可燃介质不安全排放 |
| LPG 输送 | 液态 LPG | 带闪蒸风险的加压液体 | 泵憋压、出口堵塞、封闭液体膨胀 | 泵曲线、整定压力、回流路径及闪蒸特性 | 管线超压或可燃介质失控排放 |
| LPG 汽化器 | LPG 蒸气 / 丙烷蒸气 | 液-气供应系统 | 调压器失效、出口堵塞、蒸气过量产生 | 汽化器能力、下游压力边界与安全排放 | 下游设备超压或燃烧器系统风险 |
如何正确选型 LNG 和 LPG 安全阀
1. 明确 LNG 或 LPG 工况
说明阀门用于 LNG、BOG、天然气蒸气、丙烷、丁烷还是 LPG 混合物。LNG 需进行低温材料审查;LPG 需审查蒸气压、火灾工况及饱和液-气行为。
2. 确认泄放工况下的流体相态
阀门可能泄放低温液体、低温气体、LPG 液体、LPG 蒸气、闪蒸液体或两相流。相态条件影响定径、排放反力、材料及出口布置。
3. 确定被保护设备
确认阀门保护的是储罐、输送管线、汽化器、泵出口、装车撬、BOG 总管、燃料气撬还是封闭液体管段。设备设计压力决定整定压力边界。
4. 确定控制泄放工况
LNG 泄放可能由封闭液体膨胀、漏热或 BOG 系统异常控制。LPG 泄放可能由火灾暴露、泵憋压、过量充装、调压器失效或出口堵塞控制。
5. 审查排放去向
LNG 和 LPG 泄放介质具有可燃性。应根据现场设计将排放引至安全放空、火炬、回收管线或返回系统。必须核查放空位置、低温蒸气扩散、火灾暴露及操作人员安全。
6. 确认试验和文件
LNG 和 LPG 项目通常需要数据表、整定压力标定、压力试验记录、密封性试验、材质证明、低温材料确认、铭牌标记和检验文件。
LNG 和 LPG 安全阀必须结合放空、返回和火炬系统进行审查
为什么排放路径是阀门选型的一部分
LNG 和 LPG 泄放介质具有可燃性,若排放不当可能形成危险蒸气云。LNG 泄放还可能产生极低温蒸气、结霜和低温暴露风险。LPG 泄放可能由液相闪蒸为气相,并产生较大的排放反作用力、噪声和火灾风险。
安全阀选型应涵盖入口压力损失、出口背压、放空高度、排放方向、排液、低温暴露、防火安全位置、管道支撑和检修通道。对于火炬或密闭系统,在最终确定阀门配置前必须审查背压。
现场安装检查
- 在 LNG 或 LPG 液体可能被截断的位置安装热膨胀泄放装置。
- 确认与 LNG 接触的承压件采用低温材料。
- 将 LNG 和 LPG 排放引至安全放空、火炬、返回或回收系统。
- 当出口连接至火炬或密闭排放总管时,检查出口背压。
- 避免低温蒸气排放朝向人员、仪表或脆性材料。
- 支撑出口管道,避免对阀体产生附加载荷。
- 提供检查、重新校验和安全更换安全阀的通道。
订货前需确认的标准与文件
常用标准参考
LNG 和 LPG 泄压规格可能根据设施类型、国家、压力设备、储存布置和检验要求引用 API、ASME、ISO、EN、GB、NFPA 或业主标准。报价前应确认适用标准。
- API 520 用于项目要求时作为泄压装置定径与选型参考。
- API 521 用于 LNG 和烃类设施的泄压与降压系统审查。
- API 526 当规定采用法兰连接钢制泄压阀尺寸及压力等级时。
- API 527 当需要密封性试验时。
- ASME BPVC 与安全阀标准 或储存容器和压力设备的当地压力容器要求。
- ISO 4126 安全阀标准 当项目规格要求超压保护安全阀标准时的引用。
- 业主对低温材料、LPG 储存、火灾工况泄放和检验文件的规定。
典型文件包
文件应在制造前确认,尤其是 LNG 低温工况、LPG 储存、汽化器、装卸撬、储罐保护和接入火炬的工况。
- 含型号、规格、孔径、整定压力和连接方式的技术数据表。
- 定径计算或认证泄放能力确认。
- 整定压力校准记录。
- 必要时提供压力试验报告和密封性试验报告。
- 有要求时提供承压件和阀内件材质证明。
- LNG 工况需要时的低温材料确认。
- 总布置图、尺寸、重量和排放方向。
- 铭牌、位号及项目标识确认。
LNG 和 LPG 安全阀询价数据清单
| 所需数据 | 重要性 | 示例输入 |
|---|---|---|
| 工况类型 | 区分低温 LNG 工况与饱和 LPG 工况。 | LNG、BOG、天然气蒸气、丙烷、丁烷、混合 LPG |
| 流体相态 | 影响定径、材料选择和泄放特性。 | 低温液体、低温气体、LPG 液体、LPG 蒸气、闪蒸液体 |
| 受保护设备 | 确定压力边界及超压来源。 | 储罐、输送管线、汽化器、泵出口、装车撬 |
| 泄放工况 | 确定所需泄放量。 | 热膨胀、火灾工况、出口堵塞、汽化器出口堵塞 |
| 整定压力 | 确定阀门开启压力。 | 项目数据表值、基于容器 MAWP 的值、管线保护值 |
| 工作压力 | 确认操作裕量与泄漏风险。 | 正常工作压力与最大工作压力 |
| 所需泄放量 | 确认所选安全阀能否保护系统。 | kg/h、Nm³/h、SCFM、t/h、GPM、L/min |
| 泄放温度 | 影响材质、密封件和压力等级。 | -162°C LNG、低温气体、常温 LPG、汽化器出口高温 |
| 背压 | 影响安全阀排量与运行稳定性。 | 常压放空、火炬总管、回收系统、回流管线 |
| 材料要求 | 防止脆化、泄漏和相容性失效。 | 低温不锈钢、碳钢、不锈钢、特殊内件 |
| 连接与压力等级 | 确保与管道及设备的机械兼容性。 | RF 法兰、RTJ 法兰、NPT、BW、Class 150–2500 |
| 所需文件 | 避免采购订单下达后出现延误。 | 数据表、图纸、MTC、校准报告、压力试验、阀座密封性报告 |
最终选型必须经项目数据表、被保护设备设计压力、流体物性、适用规范、经验证的定径依据及工程评审确认。
LNG 与 LPG 安全阀选型常见错误
将 LNG 按普通天然气处理
LNG 工况需进行低温材料审查并考虑低温密封要求。适用于常温天然气的阀门,其接触 LNG 的部件未必适用。
遗漏封闭管段液体泄放
LNG 或 LPG 液体滞留在关闭阀门之间时,会因温度变化而超压。每一处隔离液体管段都应审查热泄放。
低估 LPG 火灾工况泄放能力
LPG 储罐在外部火灾暴露时可能需要较大的泄放能力。火灾工况应依据储罐几何尺寸和流体状态进行审查,不能凭接管口径估算。
忽视火炬或放空背压
封闭排放、火炬或回收系统会产生背压,影响泄放能力和稳定性。选定阀门配置前应审查背压。
将可燃蒸气排放至不安全区域
LNG 和 LPG 泄放可能形成可燃蒸气云。排放应按现场要求引至安全放空、火炬、回流或回收系统。
仅按压力等级更换
更换时应确认使用工况类型、相态、整定压力、泄放能力、材质、温度、排放方式、密封性及文件资料要求。
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LNG 与 LPG 安全阀常见问题
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询价最少所需数据
应用评审的实际生产证据
LNG 与 LPG 安全阀,适用于 PSV 与 PRV 系统 | ZOBAI 服务与供应商评估应将阀门结构同整定压力、介质、温度、排量、背压及适用规范相对应。本图为 ZOBAI 实拍照片,记录了展示中的红色先导式安全泄放阀。请结合图纸、材质记录和压力试验文件进行核对。
