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. Brint skal dog være -253 °C for at blive flydende, hvilket betyder, at det er ret vanskeligt. Ekstremt lave temperaturer og brandfarlighedsrisici gør flydende brint til et farligt medium. Af denne grund er strenge sikkerhedsforanstaltninger og høj pålidelighed kompromisløse krav ved design af ventiler til de relevante applikationer.
Af Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Velan-ventil (Velan)
Anvendelser af flydende brint (LH2).
I øjeblikket bruges og forsøges flydende brint at blive brugt ved forskellige særlige lejligheder. Inden for luftfart kan det bruges som brændstof til raketopsendelser og kan også generere chokbølger i transsoniske vindtunneler. Bakket op af "big science" er flydende brint blevet et nøglemateriale i superledende systemer, partikelacceleratorer og nuklear fusion. I takt med at 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 tydelig. Sikker og pålidelig drift af ventiler er en integreret del af økosystemet for flydende brintforsyningskæden (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 de har vundet de tekniske udfordringer inden for flydende brint med deres styrke.
Udfordringer i designfasen
Tryk, temperatur og brintkoncentration er alle vigtige faktorer, der undersøges i en risikovurdering af ventildesign. For at optimere ventilens ydeevne spiller design og materialevalg en afgørende rolle. Ventiler, der anvendes i flydende brintapplikationer, står over for yderligere udfordringer, herunder brints negative virkninger på metaller. Ved meget lave temperaturer skal ventilmaterialer ikke kun modstå angreb fra brintmolekyler (nogle af de tilhørende forringelsesmekanismer debatteres stadig i den akademiske verden), men skal også opretholde normal drift i lang tid i løbet af deres livscyklus. Med hensyn til det nuværende niveau af teknologisk udvikling har industrien begrænset viden om anvendeligheden af ikke-metalliske materialer i brintapplikationer. Når man vælger et tætningsmateriale, er det nødvendigt at tage højde for denne faktor. Effektiv tætning er også et centralt kriterium for designpræstation. Der er en temperaturforskel på næsten 300 °C mellem flydende brint og omgivelsestemperatur (stuetemperatur), hvilket resulterer i en temperaturgradient. Hver komponent i ventilen vil undergå forskellige grader af termisk udvidelse og sammentrækning. Denne uoverensstemmelse kan føre til farlig lækage af kritiske tætningsflader. Ventilstammens tæthed er også i fokus i designet. Overgangen fra koldt til varmt skaber varmestrøm. Varme dele af ventilhusets hulrum kan fryse, hvilket kan forstyrre spindeltætningens ydeevne og påvirke ventilens funktionsevne. Derudover betyder den ekstremt lave temperatur på -253 °C, at den bedste isoleringsteknologi er nødvendig for at sikre, at ventilen kan opretholde flydende brint ved denne temperatur, samtidig med at tab forårsaget af kogning minimeres. Så længe der overføres varme til flydende brint, vil den fordampe og lække. Ikke nok med det, der opstår iltkondensation ved isoleringens brudpunkt. 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, såvel som brandsikre aktuatorer, instrumenter og kabler, alle 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 er fanget i ventilhusets hulrum, og varmeoverførsel og fordampning af flydende brint sker på samme tid, vil det forårsage en trykstigning. Hvis der er en stor trykforskel, opstår kavitation (kavitation)/støj. Disse fænomener kan føre til for tidlig afslutning af ventilens levetid og endda lide store tab på grund af procesfejl. Uanset de specifikke driftsforhold kan det sikres, at ventilen fungerer sikkert og pålideligt, hvis ovenstående faktorer tages fuldt ud i betragtning, og der træffes tilsvarende modforanstaltninger i designprocessen. Derudover er der designudfordringer relateret til miljøproblemer, såsom flygtig lækage. Brint er unikt: små molekyler, farveløst, lugtfrit og eksplosivt. Disse egenskaber bestemmer den absolutte nødvendighed af nul lækage.
Ved hydrogenfortyndingsstationen på den nordlige vestkyst i Las Vegas,
Wieland Valves ingeniører leverer tekniske tjenester
Ventilløsninger
Uanset den specifikke funktion og type skal ventiler til alle anvendelser af flydende brint opfylde nogle fælles 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 ventiler til flydende brint også opfylde de grundlæggende krav, der er nævnt ovenfor. Austenitisk rustfrit stål er et ideelt materiale til ventiler til flydende brint. Det har fremragende slagstyrke, minimalt varmetab og kan modstå store temperaturgradienter. Der findes andre materialer, der også er egnede til forhold med flydende brint, men som er begrænset til specifikke procesforhold. Ud over materialevalget bør nogle designdetaljer ikke overses, såsom at forlænge ventilstammen og bruge en luftsøjle til at beskytte tætningspakningen mod ekstremt lave temperaturer. Derudover kan forlængelsen af ventilstammen udstyres med en isoleringsring for at undgå kondens. Design af ventiler i henhold til specifikke anvendelsesforhold hjælper med at give mere rimelige løsninger på forskellige tekniske udfordringer. Vellan tilbyder butterflyventiler i to forskellige designs: dobbelt excentriske og tredobbelt excentriske metalsædebutterflyventiler. Begge designs har tovejs flowkapacitet. Ved at designe skiveformen og rotationsbanen kan der opnås en tæt forsegling. Der er intet hulrum i ventilhuset, hvor der ikke er noget restmedium. I tilfældet med Velan dobbelt excentriske butterflyventil 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's tredobbelte excentriske skive har også en specielt designet rotationsbane, der hjælper med at sikre, at skivens tætningsflade kun berører sædet i det øjeblik, ventilen når den lukkede position, og ikke ridser. Derfor kan ventilens lukkemoment drive skiven til at opnå en eftergivende sædeposition og producere en tilstrækkelig kileeffekt i den lukkede ventilposition, samtidig med at skiven har jævn kontakt med hele omkredsen af sædets tætningsflade. Ventilsædets eftergivenhed giver ventilhuset og skiven en "selvjusterende" funktion, hvilket undgår fastsætning af skiven under temperaturudsving. Den forstærkede ventilaksel i rustfrit stål er i stand til høje driftscyklusser og fungerer problemfrit ved meget lave temperaturer. VELFLEX' dobbelt excentriske design gør det muligt at servicere ventilen online hurtigt og nemt. Takket være sidehuset kan sæde og skive inspiceres eller serviceres direkte uden behov for at skille aktuatoren ad eller bruge specialværktøj.
Tianjin Tanggu Water-Seal Valve Co., Ltdunderstøtter højteknologiske elastiske sædeventiler, herunder elastiske sædeventilerwafer butterflyventil, Lug butterflyventil, Koncentrisk butterflyventil med dobbelt flange, Excentrisk butterflyventil med dobbelt flange,Y-filter, balanceringsventil,Wafer dobbeltplade-kontraventilosv.
Opslagstidspunkt: 11. august 2023
