氢能产业链中的阀门制造业

来源:世展网 分类:泵阀门行业资讯 2024-05-29 11:18 阅读:*****
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现状:全球最大光伏制氢项目投产(绿氢) 中石化2023年6月30日,在新疆库车绿氢示范 工程,全球最大的光伏制氢生产项目投产。该项目总投资30亿元,包括:光伏电站、输变电线路、电解水制氢、储氢和输氢五个重要部分。项目产生的绿氢经氢气储罐、压缩机升压后通过百万吨乙烯厂际管廊输送至塔河炼化,全部用于炼油生产加氢,替代原有的天然气制氢。 预测:中国纯氢输送管线的发展欧洲氢能发展规划:欧洲至2040年氢气管网总长度39700公里,包括69%的现有基础设施改造和31%十二万公里的新氢管道,每年一万公里。预测每年需要纯氢管线球阀约6-8亿人民币。

太阳能发电中的阀门 

光伏发电:高温、高压、耐磨金属密封球阀

光热发电:高温、高压熔盐截止阀 

水电解制氢中的阀门:吸附床的高循环转换阀 

水电解制氢中的阀门:吸附床的高循环转换开关 

吸附床干燥是一种气体回收工艺,称作为VSA真空变压吸附,是将水电解槽中制得氢气的气流中除去水分,氢在装置中停留时间10秒或更短,对切换阀有特殊的要求。

一般采用高性能蝶阀,要求双向密封和正负压密封、高频率循环寿命、压力7bar、温度-20 ℃ 。

H2、CO2压缩机防喘振/再循环控制阀

防喘振和再循环系统是压缩机站的一个重要组成部分,突然降低压缩机内的速度、改变负荷或流量太低而产生喘振。喘振能在几秒钟内对压缩机引起严重的损坏。

阀门要求低噪音、大容量、无阻塞、快速开启、ANSI六级密封 

H2、CO2地下储存中的阀门

隔离阀、调节阀要求大流量,宽的控制范围。压力4000-6000Psi,

充气阶段:

开启要求低压力,大流量

关闭要求高压力,小流量 

氢液化器储存容器中低温阀门

低温真空隔套截止阀,调节阀

介质;液氢    

温度:-269 ℃to+66 ℃

工作压力:2.0Mp(最大)

阀门尺寸:1/2英寸至4英寸

阀体材料:300系列不锈钢

填料密封:PTFE+氟橡胶O形圈

密封要求:低泄露

绝热要求:真空隔套

调节阀线性和等%特性

液氢管线中低温阀

微型低温真空隔套截止阀,调节阀

介质;液氢    

温度:-269 ℃to+66 ℃

工作压力:1.38Mp(最大)

阀门尺寸:1/2英寸至4英寸

阀体材料:300系列不锈钢

填料密封:PTFE+氟橡胶O形圈

密封要求:低泄露

绝热要求:真空隔套,热泄露0.73瓦

阀杆结构:不锈钢波纹管

调节阀线性和等%特性 

加氢站和氢气瓶专用阀 

应用范围: 氢气储运加注系统

介      质: 高压氢气    

工作压力: 33Mpa, 50Mpa, 70Mpa,

阀门尺寸: 1/2英寸至4英寸

阀体材料: 300系列不锈钢

填料密封: PTFE+氟橡胶O形圈

密封要求: 低泄露 

电厂大型锅炉用氢阀 

全国有140家大型电厂,近1000台大型锅炉,电厂工业园区需要铺设纯氢输送管道和CO2 输送管道。

纯氢、CO2用管线球阀。

氢气供气系统控制阀撬。

CO2高压管线输送用管线球阀

应用范围: CO2管道输送用隔离阀

介     质: 高压干的CO2和湿的CO2气体

工作压力: Class600-2500

阀门尺寸: 2英寸至24英寸

阀体材料: 碳钢A105或304不锈钢

填料密封: 氟橡胶O形圈

密封要求: 低泄露 

纯氢管线球阀——双阀座子母密封管线球阀 
中石化新疆库绿氢示范项目中电解水制99.999%纯氢、球形压力容器储氢和管道输氢,需用双阀座子母密封球阀。
纯氢管线球阀——子母密封管线球阀是最佳选择

1)迄今为止服役于长输管线的球阀,无一不处于泄漏状态,这是因为管线不可避免存在固体颗粒、铁屑、砂粒、焊渣。

2)采购技术规范书6.1.20要求纯氢管线球阀取消“注脂口”。

▲纯氢与密封脂不相容。

▲阀体上螺纹连接的局部挤压应力,在纯氢作用下,阀体材料脱碳,引起裂缝。

▲小分子的氢容易泄漏。

专利技术子母密封阀座是解决纯氢泄漏的优选方案最佳选。

球阀的密封结构的创新

1991年,美国申请双重密封球阀专利(889792),土耳其vastas也申请了专利

这是二个平行的软密封阀座,旨在解决管线球阀的泄漏。但是二个平行阀座的设计,使球径增大,阀体增大,阀门重量增加,成本增加。迄今为止尚未见到推广应用。子母密封技术[专利号260.9]是一个独立的子阀座寄居在一个独立的母阀座内。是一个二级软密封阀座结构,一级软密封前有一个金属对金属的初始密封。这一创新专利,不增加球体直径,不增加阀体重量,少增加阀门成本。可在纯氢管线上推广应用。 

纯氢管线球阀的结构设计

阀门材料

高温下氢分子分解成氢原子,氢原子进入钢中扩散,且扩散速度很快。氢与钢中的碳发生反应,使钢的内部和表面脱碳,出现裂纹和开裂。这种材料破坏,称之为“高温氢蚀”。

案例

1)使用30年,氢化处理器使用中,发现非焊后热处理,碳钢焊缝热影响区裂缝,温度254°C,压力仅1.3Mpa。

2)使用10年,氢化处理器使用中,发现非焊后热处理,碳钢焊缝热影响区裂缝,温度282°C,压力仅1.3Mpa。

但是相同的条件下,设计高应力的碳钢阀体和硬化钢则会产生脱碳和裂缝。

(管线钢是高强度材料,有脱碳和裂缝的倾向)

可见,钢的氢蚀和潜伏期长短是温度、氢分压、材料、热处理和材料应力状态的函数

F = f (温度、氢分压、材料、热处理和材料应力状态) 

---END---

本文作者邬佑靖

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