LNG作為一種高效的、可儲(chǔ)存的清潔能源，在產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)上都表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。國(guó)內(nèi)天然氣液化工廠主要以小型為主，湖北黃岡最大處理規(guī)模已達(dá)到120萬(wàn)噸/年的液化能力。

在LNG產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過(guò)程中，與其配套的低溫閥門(mén)需求量與日俱增。由于LNG具有易燃易爆超低溫的顯著特點(diǎn)，而且LNG工廠通常地處海邊鹽霧環(huán)境，因此對(duì)低溫閥門(mén)的選型設(shè)計(jì)提出了更高的要求。目前國(guó)內(nèi)大部分站場(chǎng)的LNG用深冷閥門(mén)仍需進(jìn)口，有些苛刻工況用低溫閥門(mén)仍被國(guó)外所壟斷，如J-T閥，大型LNG儲(chǔ)罐的呼吸閥，大口徑、高磅級(jí)閥門(mén)等。盡管國(guó)內(nèi)材質(zhì)設(shè)計(jì)滿足低溫要求，但某些零部件的承壓和密封性能仍需改進(jìn)完善。

LNG用低溫閥門(mén)型式

小型天然氣液化工廠中，低溫閥門(mén)主要集中在液化單元和LNG儲(chǔ)存單元，壓力等級(jí)不高，內(nèi)徑較小，其中較為苛刻工況為混合制冷循環(huán)工藝還用低溫混合制冷劑節(jié)流閥喝LNG節(jié)流閥這種多級(jí)降壓調(diào)節(jié)閥。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，一般液化工廠用低溫閥門(mén)數(shù)量約占整個(gè)工廠閥門(mén)總量的30%。在LNG接收站中（主要指接收能力200萬(wàn)噸/年以上的大型站場(chǎng)），低溫閥門(mén)數(shù)量在2000個(gè)左右，其中小尺寸閥門(mén)數(shù)量約700個(gè)，低溫閥門(mén)占全部閥門(mén)的90%以上，部分閥門(mén)壓力等級(jí)較高，口徑較大。

LNG領(lǐng)域涉及的低溫及超低溫工況閥門(mén)主要包括單座直通閥（包括角閥）、球閥、蝶閥、截止閥、止回閥和安全閥。

LNG低溫閥門(mén)選型關(guān)鍵技術(shù)

LNG領(lǐng)域涉及的低溫或超低溫閥門(mén)應(yīng)滿足如下基本要求：

①低溫閥門(mén)須要加長(zhǎng)閥蓋，閥蓋應(yīng)為整體式螺栓連接結(jié)構(gòu)；

②應(yīng)裝備加長(zhǎng)閥桿，保證填料處于環(huán)境溫度，所有閥桿都是防吹出結(jié)構(gòu)。

③閥內(nèi)件應(yīng)易于拆卸，尤其是閥座可在線維護(hù)并易于更換，內(nèi)件和密封能夠快速?gòu)拈y頂部拆卸，可在線維修。

④具有軟密封結(jié)構(gòu)的閥門(mén)應(yīng)采用防火設(shè)計(jì)。

⑤所有球閥都應(yīng)裝有泄壓裝置。

⑥具有外密封結(jié)構(gòu)的球閥、截止閥等應(yīng)具有外密封性能。

⑦閥體、內(nèi)件、閥蓋、閥桿、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等須設(shè)計(jì)成防靜電結(jié)構(gòu)。

LNG苛刻工況用閥門(mén)

J-T閥是LNG液化工廠中運(yùn)行工況最為惡劣的調(diào)節(jié)閥之一。目前采用最多的液化工藝流程是混合制冷劑循環(huán)，分別采用制冷劑J-T閥和LNG J-T閥對(duì)混和制冷劑和天然氣進(jìn)行節(jié)流降壓?；旌现评溲h(huán)所用2個(gè)J-T閥，都在-150℃以下的超低溫環(huán)境，在閥門(mén)正常開(kāi)啟的條件下，J-T閥兩端承受的壓力通常在30～80bar之間。由于J-T閥處于高壓差和超低溫環(huán)境，易產(chǎn)生氣蝕，閥芯、閥座和閥體的表面容易損壞。若閥芯受損關(guān)不嚴(yán)，閥門(mén)在全關(guān)位置會(huì)出現(xiàn)泄漏、結(jié)霜現(xiàn)象。而且工藝上對(duì)J-T閥的性能要求較高。為達(dá)到制冷效果，使用過(guò)程中需保證閥兩端壓差和出口溫度穩(wěn)定，同時(shí)裝置變負(fù)荷時(shí)需對(duì)J-T閥進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。因此，在J-T閥選型中，除了要遵守低溫閥門(mén)設(shè)計(jì)的一般規(guī)則外，還須考慮在高壓差工況對(duì)閥內(nèi)件選型設(shè)計(jì)的特殊要求。

J-T閥選型的特殊要求

1.閥內(nèi)件結(jié)構(gòu)性能對(duì)比及其選型

一般冷劑用J-T閥和LNG J-T閥的壓差比都在0.9以上，需采用多級(jí)降壓手段。目前，閥內(nèi)件設(shè)計(jì)的基本思想是曲折通道、多級(jí)減壓、擴(kuò)大流動(dòng)區(qū)域和多孔設(shè)計(jì)等。這種結(jié)構(gòu)的閥內(nèi)件可以使高速流體在通過(guò)閥芯、閥座時(shí)每一點(diǎn)的壓力都高于在該溫度下的飽和蒸汽壓，主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，多孔套筒式調(diào)節(jié)閥和迷宮式調(diào)節(jié)閥。

國(guó)外知名供應(yīng)商產(chǎn)品的共性都是利用多級(jí)套筒實(shí)現(xiàn)逐級(jí)降壓，區(qū)別在于對(duì)迷宮式和多孔式套筒結(jié)構(gòu)的選用上，其中CCI、MASONEILAN、Copes Vulcan、SevernGlocon等主要生產(chǎn)迷宮閥，F(xiàn)isher和Flowsever（Valtek）主要生產(chǎn)多

孔套筒閥。迷宮控制閥對(duì)流速的控制強(qiáng)于多孔套筒閥。在選擇套筒閥級(jí)數(shù)時(shí)，若多孔套筒閥流速不滿足要求，應(yīng)選用迷宮閥。如采用迷宮閥芯，J-T閥壽命至少在兩年以上，壽命是套筒閥5～10倍。套筒鉆孔閥適用于小尺寸的多級(jí)減壓工況，大尺寸選迷宮閥。迷宮閥量程范圍較寬，但迷宮閥與多孔套筒閥相比價(jià)格更高。

2.出口流速的控制要求

高壓差產(chǎn)生氣蝕，介質(zhì)的高流速也直接影響閥體和閥內(nèi)件的使用壽命，需通過(guò)多通道設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行分級(jí)減壓，使調(diào)節(jié)閥內(nèi)流體壓力-速度曲線變得平穩(wěn)過(guò)渡。因此，選擇閥內(nèi)件流道結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)控制介質(zhì)流速，盡量使高速流體撞擊，造成動(dòng)能的消耗，進(jìn)而減小氣蝕、振動(dòng)對(duì)閥門(mén)的磨損。應(yīng)滿足ISA標(biāo)準(zhǔn)給出的介質(zhì)流出閥內(nèi)件的速度和動(dòng)壓能的要求。

3.防堵塞設(shè)計(jì)

在液化工廠中，造成堵塞的原因主要有介質(zhì)中存在水蒸氣和CO2導(dǎo)致冰堵；管線吹掃不干凈殘留焊渣、銅屑等雜質(zhì)造成臟堵。因此，需考慮多級(jí)減壓套筒設(shè)計(jì)的防堵功能。盡量選擇光滑平穩(wěn)的流路，必要時(shí)應(yīng)縮小閥座直徑，以提高節(jié)流速度來(lái)提高“自潔”性能，還可配置足夠剛度和推力（力矩）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。