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LNG专用阀门关键技术有哪些及国内外发展成果—【阀门小知识】NO.01059期
LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然气的英文缩写。LNG含甲烷(96%以上)和乙烷(4%)及少量C3-C5烷烃，是由天然气转变的另一种能源形式；常温下会迅速气化，不会爆炸，也没有污染，是一种清洁、高效的能源。1亿吨LNG约合1400亿方天然气，与使用同等热值的煤炭相比，可减排二氧化碳3.5亿吨、减排二氧化硫320万吨、减排烟尘167万吨，相当于种植7亿棵树的环境效用。
一、LNG专用阀门及关键技术
LNG产业链贯穿于天然气生产的全过程，由陆地或海上油气田开采的天然气，在液化工厂经过预处理后进行液化，然后通过 LNG 外输站输送到LNG 船或其他载体，经长途运输后到达 LNG 接收站，再气化后经由管网送到终端用户。在整个流程中，LNG都必须保持在低温液化状态。
低温阀门是指能够在低温工况下使用的阀门，通常把工作温度低于-40℃的阀门称为低温阀门，工作温度低于-100℃的阀门称为超低温阀门。
1、LNG液厂低温阀门种类
目前，我国天然气液化厂以小型为主。小型天然气液化工厂中，低温阀门主要集中在液化单元和LNG储存单元，压力等级不高，内径较小，其中较为苛刻工况为混合制冷循环工艺还用低温混合制冷剂节流阀和LNG节流阀这种多级降压调节阀。据粗略统计，一般液化工厂用低温阀门数量约占整个工厂阀门总量的30%。在LNG接收站中(主要指接收能力200万吨/年以上的大型站场)，低温阀门数量在2000个左右，其中小尺寸阀门数量约 700 个，低温阀门占全部阀门的90%以上，部分阀门压力等级较高，口径较大。
天然气液化工厂低温阀门种类：
①工况条件
●主要低温介质：天然气、LNG、混合制冷剂(混合烃)、重烃、乙烯等
●介质温度范围：-165℃~-39℃
●介质最高压力：4.2MPaG
②常用的低温阀门种类：调节阀(单座直通阀、多级降压调节阀)、球阀、截止阀、止回阀、呼吸阀等。
2、LNG接收站低温阀门种类
超低温阀门，具有分流、调节、截止、导流、溢流泄压、防止逆流等作用，是LNG 接收站中重要的管路控制元件。据统计，一个大型 LNG 接收站项目(规模不小于 300 万吨/年)，超低温阀门的使用量能够达到约3500台，占阀门总量的90%以上；其中超低温球阀应用最广泛，约占超低温阀门总量的75%。
LNG 接收站低温阀门种类：
①工况条件
●主要低温介质：天然气、LNG
●介质温度范围：-165℃~-130℃
●介质最高压力:10MPaG
②常用的低温阀门种类：调节阀(单座直通阀)、球阀、截止阀、止回阀、呼吸阀等。
3、LNG领域低温阀门种类及常用结构类型
4、LNG低温球阀
目前，用于LNG关键设备中的阀门有闸阀、截止阀、蝶阀和球阀四类。由于球阀的结构简单、可靠性高、寿命长而且开关迅速，尤其是相比于其他类型的阀门具有流动阻力小的优点，因此被广泛应用。由于LNG的球阀在低温环境下工作，对其密封性能有较高的要求。球阀密封性能是决定其质量优劣的重要指标，因此对低温球阀密封结构研究一直是本领域的重点和热点。
目前，低温闸阀、截止阀和常规的止回阀已基本实现了国产化，LNG管道用超低温的高压球阀、大口径蝶阀、轴流式止回阀及高压调节阀等均需进口。
5、LNG超低温轴流式止回阀
轴流式止回阀结构简单，主要由阀体、阀座、阀瓣、弹簧、导向套及导流罩等零部件组成。由于具有节能、降噪、低流阻、防水锤、开关迅速等特点，轴流式止回阀被广泛应用于油气集输管线上，大型LNG接收站的关键需要止逆的部位也需要运用轴流式止回阀。
6、LNG用热熔紧急切断阀(热熔阀)
热熔切断型紧急切断阀通常为低温介质紧急切断阀，用于低温工况(-29℃-196℃)，适用于氧、氮、氩、液化天然气及乙烯等的低温介质。管道的公称尺寸大于50mm时，阀体通常选用铸件；公称通不大于DN500且公称压力不高于1500Lb级(10.335MPa)时，阀体通常选用模锻件；公称尺寸不大于DN50且力等级高于Class1500级时，阀体大多选用自由锻件。
热熔阀与管道连接可采用对接焊和承插焊形式，易熔塞是热熔阀中的一个重要元件，当外界发生火灾或温度急剧升高时，操作人员无法靠近阀门，阀门周围环境温度超过阀执行器上易熔塞的温度并达到紧急自动切断温度 (70℃±5℃)时，易熔塞熔化，执行机构上的气/液卸载，阀门在复位弹簧作用下自动关闭。
二、LNG低温阀门国际主要企业
1、加拿大VELAN低温阀门技术
加拿大威兰阀门(VELAN)是世界领先的工业阀门制造商之一，为全球重要的高质量管阀件制造商之一。该公司始建于1950年，为满足关键工业领域的需求，广泛应用于发电、炼油和石化、石油和天然气、液化天然气(LNG)和低温、纸浆和造纸，以及造船等行业。
VELAN 具有多条产品线，大类分为：闸阀，蝶阀，球阀，截止阀，止回阀，特种阀门及蒸汽疏水阀。VELAN公司开创了许多成为行业标准的设计，包括波纹管密封阀门，全不锈钢刀闸阀和24英寸以下锻造阀门等。
VELAN低温阀门广泛应用于氧气、氮气、氩气、天然气、氢气或氦气(低至-425℉(-254℃))等液化气体的生产、运输和储存。VELAN低温阀门除止回阀外，所有阀门都提供具有足够长度的加长阀盖，保持阀杆密封填料只暴露在蒸汽中，而不是冷液体中，以确保填料功能的完整性。
2、西班牙AMPO POYAM低温LNG阀门
西班牙AMPO S.Coop公司成立于1964 年，POYAM是其阀门品牌。作为30多年专注低温阀门的制造商，AMPO阀门是液化天然气市场高规格阀门的领先代表，特别是顶装式结构或分体式低温球阀，以及低温闸阀、截止阀和止回阀。
AMPO POYAM低温LNG阀门具有一套高性能的生产设备，如数控阀门加工中心、等离子堆焊台、3D测量机、特殊涂层焊接台、环境测试台、低温测试台、全自动涂装线、真空测试设施、NDE 燃料库 (X 射线，磁颗粒，渗透液)和极其清洁的组装区，这些生产设备确保了高质量阀门的制造工艺。
三、LNG阀门国产化探索
1、吴忠仪表
吴忠仪表超低温LNG接收站高压阀和压缩机防喘震阀打破国外独家垄断。
2、江苏神通
江苏神通研制的NPS6 CLASS1500、NPS10 CLASS1500深冷球阀，NPS24 CLASS150深冷蝶阀等产品填补了国内空白，达到国际先进水平，可在LNG接收站上推广应用。
3、重庆川仪
重庆川仪研制的42" Class150 LNG低温蝶阀产品，具有自主知识产权，填补了国内大口径低温蝶阀空白，可在LNG接收站上推广应用。
4、天津祥嘉
由天津祥嘉流体控制系统有限公司承担的“天然气液化装置关键设备国产化”—LNG用关键阀门国产化研制NPS10 CL1500深冷球阀、NPS24 CL150深冷蝶阀样机的研制填补了国内空白，可在液化天然气等超低温领域推广应用。
5、中核科技
中核科技研制的液化天然气用关键阀门32”-150LB深冷蝶阀、10”-1500LB深冷球阀”等产品主要性能指标达到了国际先进水平，可以推广应用。
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