Flytende hydrogen har visse fordeler ved lagring og transport. Sammenlignet med hydrogen har flytende hydrogen (LH2) høyere tetthet og krever lavere trykk for lagring. Imidlertid må hydrogen være -253°C for å bli flytende, noe som betyr at det er ganske vanskelig. Ekstreme lave temperaturer og brennbarhetsrisiko gjør flytende hydrogen til et farlig medium. Av denne grunn er strenge sikkerhetstiltak og høy pålitelighet kompromissløse krav ved utforming av ventiler for de aktuelle bruksområdene.
Av Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan ventil (Velan)
Anvendelser av flytende hydrogen (LH2).
For tiden brukes flytende hydrogen og forsøkes brukt ved ulike spesielle anledninger. I romfart kan den brukes som et rakettoppskytingsdrivstoff og kan også generere sjokkbølger i transoniske vindtunneler. Støttet av "stor vitenskap" har flytende hydrogen blitt et nøkkelmateriale i superledende systemer, partikkelakseleratorer og kjernefysiske fusjonsenheter. Etter hvert som folks ønske om bærekraftig utvikling vokser, har flytende hydrogen blitt brukt som drivstoff av stadig flere lastebiler og skip de siste årene. I de ovennevnte applikasjonsscenariene er viktigheten av ventiler veldig åpenbar. Sikker og pålitelig drift av ventiler er en integrert del av økosystemet for flytende hydrogenforsyningskjeden (produksjon, transport, lagring og distribusjon). Drift knyttet til flytende hydrogen er utfordrende. Med mer enn 30 års praktisk erfaring og ekspertise innen høyytelsesventiler ned til -272°C, har Velan vært involvert i ulike innovative prosjekter i lang tid, og det er tydelig at de har vunnet de tekniske utfordringene med flytende hydrogentjeneste med sin styrke.
Utfordringer i designfasen
Trykk, temperatur og hydrogenkonsentrasjon er alle viktige faktorer som undersøkes i en risikovurdering av ventildesign. For å optimere ventilytelsen spiller design og materialvalg en avgjørende rolle. Ventiler som brukes i flytende hydrogenapplikasjoner står overfor ytterligere utfordringer, inkludert de negative effektene av hydrogen på metaller. Ved svært lave temperaturer må ventilmaterialer ikke bare tåle angrep fra hydrogenmolekyler (noen av de tilhørende forringelsesmekanismene diskuteres fortsatt i akademia), men må også opprettholde normal drift i lang tid over livssyklusen. Når det gjelder dagens teknologiske utviklingsnivå, har industrien begrenset kunnskap om anvendeligheten til ikke-metalliske materialer i hydrogenapplikasjoner. Når du velger et tetningsmateriale, er det nødvendig å ta hensyn til denne faktoren. Effektiv forsegling er også et nøkkelkriterium for designytelse. Det er en temperaturforskjell på nesten 300°C mellom flytende hydrogen og omgivelsestemperatur (romtemperatur), noe som resulterer i en temperaturgradient. Hver komponent i ventilen vil gjennomgå forskjellige grader av termisk ekspansjon og sammentrekning. Dette avviket kan føre til farlig lekkasje av kritiske tetningsflater. Tetningstettheten til ventilstammen er også fokus for designet. Overgangen fra kaldt til varmt skaper varmestrøm. Varme deler av panserets hulrom kan fryse, noe som kan forstyrre stammeforseglingen og påvirke ventilens funksjon. I tillegg betyr den ekstremt lave temperaturen på -253°C at det kreves den beste isolasjonsteknologien for å sikre at ventilen kan opprettholde flytende hydrogen ved denne temperaturen samtidig som tap forårsaket av koking minimeres. Så lenge det overføres varme til flytende hydrogen, vil det fordampe og lekke. Ikke nok med det, oksygenkondensering oppstår ved bruddpunktet for isolasjonen. Når oksygen kommer i kontakt med hydrogen eller andre brennbare stoffer, øker risikoen for brann. Derfor, med tanke på brannrisikoen som ventiler kan stå overfor, må ventiler designes med tanke på eksplosjonssikre materialer, samt brannsikre aktuatorer, instrumentering og kabler, alt med de strengeste sertifiseringer. Dette sikrer at ventilen fungerer som den skal i tilfelle brann. Økt trykk er også en potensiell risiko som kan gjøre ventiler ubrukelige. Hvis flytende hydrogen er fanget i hulrommet i ventilhuset og varmeoverføring og flytende hydrogenfordamping skjer samtidig, vil det føre til en trykkøkning. Ved stor trykkforskjell oppstår kavitasjon (kavitasjon)/støy. Disse fenomenene kan føre til for tidlig slutt på ventilens levetid, og til og med lide store tap på grunn av prosessfeil. Uavhengig av de spesifikke driftsforholdene, hvis de ovennevnte faktorene kan vurderes fullt ut og tilsvarende mottiltak kan tas i designprosessen, kan det sikre sikker og pålitelig drift av ventilen. I tillegg kommer designutfordringer knyttet til miljøspørsmål, for eksempel flyktig lekkasje. Hydrogen er unikt: små molekyler, fargeløse, luktfrie og eksplosive. Disse egenskapene bestemmer den absolutte nødvendigheten av null lekkasje.
Ved North Las Vegas West Coast Hydrogen Liquefaction-stasjon,
Wieland Valve-ingeniører tilbyr tekniske tjenester
Ventilløsninger
Uavhengig av spesifikk funksjon og type, må ventiler for alle flytende hydrogenapplikasjoner oppfylle noen vanlige krav. Disse kravene inkluderer: materialet til konstruksjonsdelen må sikre at den strukturelle integriteten opprettholdes ved ekstremt lave temperaturer; Alle materialer skal ha naturlige brannsikkerhetsegenskaper. Av samme grunn må tetningselementene og pakningen av flytende hydrogenventiler også oppfylle de grunnleggende kravene nevnt ovenfor. Austenittisk rustfritt stål er et ideelt materiale for flytende hydrogenventiler. Den har utmerket slagstyrke, minimalt varmetap og tåler store temperaturgradienter. Det finnes andre materialer som også er egnet for flytende hydrogenforhold, men som er begrenset til spesifikke prosessforhold. I tillegg til valg av materialer bør noen designdetaljer ikke overses, som forlengelse av ventilstammen og bruk av en luftsøyle for å beskytte tetningspakningen mot ekstremt lave temperaturer. I tillegg kan forlengelsen av ventilstammen utstyres med en isolasjonsring for å unngå kondens. Utforming av ventiler etter spesifikke bruksforhold bidrar til å gi mer fornuftige løsninger på ulike tekniske utfordringer. Vellan tilbyr spjeldventiler i to forskjellige design: doble eksentriske og trippel eksentriske metallsete spjeldventiler. Begge designene har toveis strømningsevne. Ved å designe skiveformen og rotasjonsbanen, kan en tett forsegling oppnås. Det er ikke noe hulrom i ventilhuset der det ikke er restmedium. Når det gjelder Velan doble eksentriske spjeldventil, tar den i bruk skivens eksentriske rotasjonsdesign, kombinert med det karakteristiske VELFLEX tetningssystemet, for å oppnå utmerket ventiltetningsytelse. Denne patenterte designen tåler selv store temperatursvingninger i ventilen. TORQSEAL trippel eksentrisk skive har også en spesialdesignet rotasjonsbane som bidrar til å sikre at skivens tetningsflate kun berører setet i det øyeblikket den når lukket ventilposisjon og ikke riper. Derfor kan lukkemomentet til ventilen drive skiven for å oppnå ettergivende sete, og produsere en tilstrekkelig kileeffekt i lukket ventilposisjon, samtidig som skiven får jevn kontakt med hele omkretsen av setets tetningsflate. Ventilsetets etterlevelse gjør at ventilhuset og skiven kan ha en "selvjusterende" funksjon, og unngår dermed å sette seg fast ved temperatursvingninger. Den forsterkede ventilakselen i rustfritt stål er i stand til høye driftssykluser og fungerer jevnt ved svært lave temperaturer. VELFLEX doble eksentriske design gjør at ventilen kan betjenes online raskt og enkelt. Takket være sidehuset kan setet og skiven inspiseres eller betjenes direkte, uten behov for å demontere aktuatoren eller spesialverktøy.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdstøtter svært avansert teknologi fjærende ventiler, inkludert fjærende ventilerwafer sommerfuglventil, Lug spjeldventil, Dobbel flens konsentrisk spjeldventil, Eksentrisk spjeldventil med dobbel flens,Y-sil, balanseventil,Wafer dobbel plate tilbakeslagsventil, osv.
Innleggstid: Aug-11-2023
