Flydende brint har visse fordele ved opbevaring og transport. Sammenlignet med brint har flydende brint (LH2) en højere densitet og kræver lavere tryk til opbevaring. Men brint skal være -253°C for at blive flydende, hvilket betyder, at det er ret svært. Ekstreme lave temperaturer og antændelighedsrisici gør flydende brint til et farligt medium. Af denne grund er strenge sikkerhedsforanstaltninger og høj pålidelighed kompromisløse krav, når man designer ventiler til de relevante applikationer.
Af Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan ventil (Velan)
Anvendelser af flydende brint (LH2).
På nuværende tidspunkt bruges flydende brint og forsøges brugt ved forskellige specielle lejligheder. I rumfart kan det bruges som brændstof til raketopsendelse og kan også generere chokbølger i transoniske vindtunneller. Støttet af "stor videnskab" er flydende brint blevet et nøglemateriale i superledende systemer, partikelacceleratorer og nukleare fusionsenheder. Efterhånden som folks ønske om bæredygtig udvikling vokser, er flydende brint blevet brugt som brændstof af flere og flere lastbiler og skibe i de senere år. I ovenstående anvendelsesscenarier er vigtigheden af ventiler meget indlysende. Den sikre og pålidelige drift af ventiler er en integreret del af forsyningskædens økosystem for flydende brint (produktion, transport, opbevaring og distribution). Operationer relateret til flydende brint er udfordrende. Med mere end 30 års praktisk erfaring og ekspertise inden for højtydende ventiler ned til -272°C har Velan været involveret i forskellige innovative projekter i lang tid, og det er tydeligt, at det har vundet de tekniske udfordringer fra flydende brinttjeneste med sin styrke.
Udfordringer i designfasen
Tryk, temperatur og brintkoncentration er alle vigtige faktorer, der undersøges i en risikovurdering af ventildesign. For at optimere ventilydelsen spiller design og materialevalg en afgørende rolle. Ventiler, der anvendes i flydende brintapplikationer, står over for yderligere udfordringer, herunder de negative virkninger af brint på metaller. Ved meget lave temperaturer skal ventilmaterialer ikke kun modstå angreb af brintmolekyler (nogle af de tilhørende forringelsesmekanismer diskuteres stadig i den akademiske verden), men skal også opretholde normal drift i lang tid over deres livscyklus. Med hensyn til det nuværende niveau af teknologisk udvikling har industrien begrænset viden om anvendeligheden af ikke-metalliske materialer i brintapplikationer. Når du vælger et tætningsmateriale, er det nødvendigt at tage højde for denne faktor. Effektiv tætning er også et centralt designkriterium. Der er en temperaturforskel på næsten 300°C mellem flydende brint og omgivelsestemperatur (stuetemperatur), hvilket resulterer i en temperaturgradient. Hver komponent i ventilen vil gennemgå forskellige grader af termisk ekspansion og sammentrækning. Denne uoverensstemmelse kan føre til farlig lækage af kritiske tætningsflader. Ventilspindlens tæthed er også fokus i designet. Overgangen fra koldt til varmt skaber varmeflow. Varme dele af motorhjelmens hulrum kan fryse, hvilket kan forstyrre spindelforseglingen og påvirke ventilens funktion. Derudover betyder den ekstremt lave temperatur på -253°C, at der kræves den bedste isoleringsteknologi for at sikre, at ventilen kan holde flydende brint ved denne temperatur og samtidig minimere tab forårsaget af kogning. Så længe der er varme overført til flydende brint, vil det fordampe og lække. Ikke nok med det, så opstår der iltkondensering ved isoleringens brydepunkt. Når ilt kommer i kontakt med brint eller andre brændbare stoffer, øges risikoen for brand. I betragtning af den brandrisiko, som ventiler kan stå over for, skal ventiler derfor designes med eksplosionssikre materialer i tankerne, samt brandsikre aktuatorer, instrumentering og kabler, alt sammen med de strengeste certificeringer. Dette sikrer, at ventilen fungerer korrekt i tilfælde af brand. Øget tryk er også en potentiel risiko, der kan gøre ventiler ubrugelige. Hvis flydende brint fanges i ventilhusets hulrum, og der samtidig sker varmeoverførsel og flydende brintfordampning, vil det medføre en trykstigning. Hvis der er stor trykforskel, opstår der kavitation (kavitation)/støj. Disse fænomener kan føre til en for tidlig afslutning af ventilens levetid og endda lide store tab på grund af procesfejl. Uanset de specifikke driftsforhold, hvis ovenstående faktorer fuldt ud kan tages i betragtning, og der kan træffes tilsvarende modforanstaltninger i designprocessen, kan det sikre en sikker og pålidelig drift af ventilen. Derudover er der designmæssige udfordringer relateret til miljøspørgsmål, såsom flygtig lækage. Brint er unikt: små molekyler, farveløse, lugtfrie og eksplosive. Disse egenskaber bestemmer den absolutte nødvendighed af nul lækage.
Ved North Las Vegas West Coast Hydrogen Liquefaction station,
Wieland Valve-ingeniører leverer tekniske tjenester
Ventilløsninger
Uanset den specifikke funktion og type skal ventiler til alle flydende brintapplikationer opfylde nogle almindelige krav. Disse krav omfatter: materialet i den strukturelle del skal sikre, at den strukturelle integritet opretholdes ved ekstremt lave temperaturer; Alle materialer skal have naturlige brandsikkerhedsegenskaber. Af samme grund skal tætningselementerne og pakningen af flydende brintventiler også opfylde ovennævnte grundkrav. Austenitisk rustfrit stål er et ideelt materiale til flydende brintventiler. Den har fremragende slagstyrke, minimalt varmetab og kan modstå store temperaturgradienter. Der er andre materialer, der også er egnede til flydende brint-forhold, men som er begrænset til specifikke procesbetingelser. Ud over valget af materialer bør nogle designdetaljer ikke overses, såsom forlængelse af ventilspindlen og brug af en luftsøjle til at beskytte tætningspakningen mod ekstremt lave temperaturer. Derudover kan forlængelsen af ventilspindlen udstyres med en isoleringsring for at undgå kondens. Design af ventiler efter specifikke anvendelsesforhold er med til at give mere fornuftige løsninger på forskellige tekniske udfordringer. Vellan tilbyder sommerfugleventiler i to forskellige designs: dobbelte excentriske og tredobbelte excentriske metalsædes butterflyventiler. Begge designs har mulighed for tovejs flow. Ved at designe skiveformen og rotationsbanen kan der opnås en tæt tætning. Der er intet hulrum i ventilhuset, hvor der ikke er noget restmedium. I tilfælde af Velan dobbelt excentriske sommerfugleventil anvender den det excentriske skiverotationsdesign kombineret med det karakteristiske VELFLEX tætningssystem for at opnå fremragende ventiltætningsydelse. Dette patenterede design kan modstå selv store temperaturudsving i ventilen. TORQSEAL tredobbelte excentriske skive har også en specialdesignet rotationsbane, der hjælper med at sikre, at skivens tætningsflade kun rører sædet i det øjeblik, den når den lukkede ventilposition og ikke ridser. Derfor kan ventilens lukkemoment drive skiven til at opnå eftergivelig sæde og frembringe en tilstrækkelig kileeffekt i den lukkede ventilposition, samtidig med at skiven får en jævn kontakt med hele omkredsen af sædets tætningsflade. Ventilsædets overensstemmelse gør det muligt for ventilhuset og skiven at have en "selvjusterende" funktion, hvilket undgår at skiven sidder fast under temperaturudsving. Den forstærkede ventilaksel i rustfrit stål er i stand til høje driftscyklusser og fungerer jævnt ved meget lave temperaturer. VELFLEX dobbelt excentriske design gør det muligt at servicere ventilen online hurtigt og nemt. Takket være sidehuset kan sædet og skiven inspiceres eller serviceres direkte, uden at det er nødvendigt at adskille aktuatoren eller specialværktøj.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdunderstøtter meget avanceret teknologi med fjedrende siddende ventiler, herunder elastiske siddendewafer sommerfugleventil, Lug sommerfugleventil, Dobbeltflange koncentrisk butterflyventil, Dobbeltflange excentrisk sommerfugleventil,Y-si, indreguleringsventil,Wafer dobbeltplade kontraventilosv.
Indlægstid: Aug-11-2023
