[發明專利]LNG截止閥

無效

• 申請號: 201410053777.4
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103791104A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 張周衛;汪雅紅;張小衛;薛佳幸;李躍
• 申請（專利權）人: 張周衛
• 主分類號: F16K1/02
• 分類號: F16K1/02;F16K1/32;F16K27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種-162℃?LNG截止閥，采用設置預應力彈簧的可收縮彈性閥桿技術、迷宮密封技術及多重密封的全焊接閥門技術等，根據低溫閥體的溫差應力自由收縮以適應閥體的溫度變化，維持閥門密封面所需預應力，防止溫差應變引起的泄漏。可有效降低整體閥桿的高度，縮小LNG截止閥的整體尺寸，具備LNG截止與安全雙重功效；可有效降低閥門設計壓力及LNG輸送系統的設計壓力，閥門體積更小，安全性更高，加工制造成本更低。

背景技術

在-162℃?LNG低溫領域，成套工藝流程中常用的過程控制閥門數量眾多，截止閥為LNG主要通斷閥門，為成套工藝設備中不可缺少的主要設備，且一般都采用法蘭或螺紋連接于LNG管道中。首先，由于LNG汽化后為易燃易暴氣體，主要成份為CH₄，傳統的低溫截止閥由于存在大量的密封面，容易引起LNG泄漏，如閥體與閥蓋之間，管道連接處法蘭及其它螺紋連接處等，尤其在-162℃低溫工況下，密封墊片及密封面往往直接與LNG接觸，密封材料容易出現低溫脆斷，密封面經常出現泄漏，存在很大安全隱患，尤其對于易燃易爆的天然氣，泄漏造成的危險性更大。本發明根據LNG低溫滲漏特點，按照迷宮密封的原理，在低溫閥桿上部開有多個節流降壓的環形齒槽，當閥門打開時，壓力較高的LNG經多個環形齒槽連續節流降壓后，迅速汽化形成高壓氣體，并密封于閥門上部，與底部的LNG壓力達到平衡，以此抵制LNG直接向上滲透并接觸上部密封面，以免凍壞密封面，延長了密封面的使用壽命。節流汽化后的氣體，溫度升高后，密封于閥門上部，可降低LNG與閥門內表面的傳熱速度，延緩冷量向上傳遞，以此，可降低閥桿及整個閥門的高度，縮小閥門體積。考慮到LNG低溫屬性，閥門頂部設置多重低溫密封，并填充多重密封函，以滿足低溫密封面對NG及LNG的密封要求。同時，設置全焊型閥門，不再設置傳統的閥蓋，以上閥體與下閥體對焊的形式減少密封面，以最大限度的降低LNG泄漏。其次，由于LNG截止閥上下溫差較大，閥體與LNG接觸，手輪、上閥體及上部閥桿部件與外部大氣環境接觸，閥門兩端存在200℃左右的溫差，部件內部存在很大溫差應力，尤其閥桿與上閥體之間。LNG閥體一般采用鑄鋼制造，傳熱速度較快，需要很長的上閥體及閥桿延遲傳熱，以防止手輪等部件溫度太低，以免造成低溫凍傷。一般要求閥桿延長到不結霜為至。此外，由于閥體一般采用鑄鋼件，閥桿采用鋼性鍛件，兩者熱膨脹系數相差較大，低溫工況下存在較大溫差應力，相互接觸后，低溫應變容易導致閥體開裂，閥桿變形，主密封面破壞，LNG無法截止等問題。所以，傳統的低溫閥門用于LNG領域時，要求閥桿較長以減少局部溫差應變，使整個閥門體積較大，以適應于冷收縮及解決較大溫差應力等問題。本發明根據LNG低溫閥門冷量由閥體向上傳遞的特點，可根據實際閥門的大小，在上閥體外設置傳熱系數較大的多重圓形散冷翅片，以阻止冷量向上傳遞，達到降低閥桿高度的要求。同時，由于采用了迷宮密封的多重節流降壓及氣化效應，阻止LNG向上滲漏，也可降低閥桿的高度。此外，采用設置預應力的可收縮的彈性閥桿技術，根據低溫工況下閥體的溫差應力，自由收縮以適應閥體的溫度變化，保證密封面的所需的預應力，確保密封面不會因大溫差變化而導致泄漏，還可有效降低整體閥桿的高度，縮小截止閥的整體尺寸。最后，LNG為低溫流體，管道輸送壓力一般低于0.2MPa，處于飽和狀態或過熱狀態，輸送時外界會源源不斷通過閥門及管道給LNG提供熱量，導致LNG持續汽化，出現兩相流。兩相流遇到截止閥突然截止時，容易導致管道內剩余LNG壓力聚增并過臨界。當壓力迅速超過臨界壓力4.6MPa后，溫度超過臨界溫度-82.59℃后，會給整個輸送系統完全造成極大隱患，所以，一般的LNG截止閥或LNG系統的設計壓力大于6?MPa，使整個LNG系統設計難度增大，設備笨重，體積龐大。本發明根據LNG易過臨界的特性，在截止閥設計過程中，采用彈性閥桿技術，設置控制LNG截止的預應力，當預應力超過LNG截止壓力0.2MPa時，閥桿可自動上升并打開截止閥，使LNG導通，起到截止閥及安全閥的雙重功效，可有效降低LNG截止閥的設計壓力及LNG輸送系統的設計壓力，使LNG截止閥體積更小，安全性更高，加工制造成本更低。

發明內容

本發明根據-162℃?LNG低溫輸運的特點，發明了LNG截止閥，用于解決傳統的在輸送LNG時存在的密封泄漏、安全控制、體積較大、設計笨重、閥桿太長等問題，可提高管道內LNG過程控制效率，降低系統設計壓力，縮小閥門體積，提高LNG系統的安全性等。

本發明的技術解決方案：