El hidrógeno líquido tiene ciertas ventajas en el almacenamiento y el transporte. En comparación con el hidrógeno, el hidrógeno líquido (LH2) tiene una mayor densidad y requiere una presión más baja para el almacenamiento. Sin embargo, el hidrógeno debe ser de -253 ° C para convertirse en líquido, lo que significa que es bastante difícil. Las bajas temperaturas extremas y los riesgos de inflamabilidad hacen que el hidrógeno líquido sea un medio peligroso. Por esta razón, las medidas de seguridad estrictas y la alta confiabilidad son requisitos intransigentes al diseñar válvulas para las aplicaciones relevantes.
Por Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Válvula Velan (Velan)
Aplicaciones de hidrógeno líquido (LH2).
En la actualidad, el hidrógeno líquido se usa e intenta usarse en varias ocasiones especiales. En el aeroespacial, se puede usar como un combustible de lanzamiento de cohetes y también puede generar ondas de choque en los túneles de viento transónico. Respaldado por "Big Science", el hidrógeno líquido se ha convertido en un material clave en sistemas superconductores, aceleradores de partículas y dispositivos de fusión nuclear. A medida que crece el deseo de las personas de desarrollo sostenible, el hidrógeno líquido ha sido utilizado como combustible por más y más camiones y barcos en los últimos años. En los escenarios de aplicación anteriores, la importancia de las válvulas es muy obvia. La operación segura y confiable de las válvulas es una parte integral del ecosistema de la cadena de suministro de hidrógeno líquido (producción, transporte, almacenamiento y distribución). Las operaciones relacionadas con el hidrógeno líquido son desafiantes. Con más de 30 años de experiencia práctica y experiencia en el campo de las válvulas de alto rendimiento hasta -272 ° C, Velan ha estado involucrado en varios proyectos innovadores durante mucho tiempo, y está claro que ha ganado los desafíos técnicos del servicio de hidrógeno líquido con su fuerza.
Desafíos en la fase de diseño
La presión, la temperatura y la concentración de hidrógeno son factores principales examinados en una evaluación de riesgos de diseño de válvulas. Para optimizar el rendimiento de la válvula, el diseño y la selección de materiales juegan un papel decisivo. Las válvulas utilizadas en aplicaciones de hidrógeno líquido enfrentan desafíos adicionales, incluidos los efectos adversos del hidrógeno en los metales. A temperaturas muy bajas, los materiales de la válvula no solo deben resistir el ataque de las moléculas de hidrógeno (algunos de los mecanismos de deterioro asociados aún se debaten en la academia), sino que también deben mantener el funcionamiento normal durante mucho tiempo durante su ciclo de vida. En términos del nivel actual de desarrollo tecnológico, la industria tiene un conocimiento limitado de la aplicabilidad de los materiales no metálicos en aplicaciones de hidrógeno. Al elegir un material de sellado, es necesario tener en cuenta este factor. El sellado efectivo también es un criterio de rendimiento de diseño clave. Hay una diferencia de temperatura de casi 300 ° C entre el hidrógeno líquido y la temperatura ambiente (temperatura ambiente), lo que resulta en un gradiente de temperatura. Cada componente de la válvula sufrirá diferentes grados de expansión y contracción térmica. Esta discrepancia puede conducir a una fuga peligrosa de superficies de sellado crítico. La opresión de sellado del vástago de la válvula también es el foco del diseño. La transición de frío a caliente crea flujo de calor. Las partes calientes del área de la cavidad del capó pueden congelarse, lo que puede interrumpir el rendimiento del sellado del vástago y afectar la operabilidad de la válvula. Además, la temperatura extremadamente baja de -253 ° C significa que se requiere la mejor tecnología de aislamiento para garantizar que la válvula pueda mantener el hidrógeno líquido a esta temperatura mientras minimiza las pérdidas causadas por la ebullición. Mientras haya calor transferido al hidrógeno líquido, se evaporará y se filtrará. No solo eso, la condensación de oxígeno ocurre en el punto de ruptura del aislamiento. Una vez que el oxígeno entra en contacto con hidrógeno u otros combustibles, aumenta el riesgo de fuego. Por lo tanto, teniendo en cuenta el riesgo de fuego que las válvulas pueden enfrentar, las válvulas deben diseñarse con materiales a prueba de explosión en mente, así como actuadores, instrumentación y cables resistentes al fuego, todos con las certificaciones más estrictas. Esto asegura que la válvula funcione correctamente en caso de incendio. El aumento de la presión también es un riesgo potencial que puede hacer que las válvulas no funcionen. Si el hidrógeno líquido queda atrapado en la cavidad del cuerpo de la válvula y la transferencia de calor y la evaporación de hidrógeno líquido se producen al mismo tiempo, causará un aumento de la presión. Si hay una gran diferencia de presión, se produce cavitación (cavitación)/ruido. Estos fenómenos pueden conducir al final prematuro de la vida útil de la válvula, e incluso sufren grandes pérdidas debido a los defectos del proceso. Independientemente de las condiciones de funcionamiento específicas, si los factores anteriores pueden considerarse completamente y se pueden tomar contramedidas correspondientes en el proceso de diseño, puede garantizar la operación segura y confiable de la válvula. Además, existen desafíos de diseño relacionados con problemas ambientales, como la fuga de fugitivos. El hidrógeno es único: moléculas pequeñas, incoloras, inodoro y explosiva. Estas características determinan la necesidad absoluta de fugas cero.
En la estación de licuefacción de hidrógeno North Las Vegas West Coast,
Los ingenieros de válvulas de Wieland están proporcionando servicios técnicos
Soluciones de válvula
Independientemente de la función y el tipo específicos, las válvulas para todas las aplicaciones de hidrógeno líquido deben cumplir con algunos requisitos comunes. Estos requisitos incluyen: el material de la parte estructural debe garantizar que la integridad estructural se mantenga a temperaturas extremadamente bajas; Todos los materiales deben tener propiedades naturales de seguridad contra incendios. Por la misma razón, los elementos de sellado y el empaque de las válvulas de hidrógeno líquido también deben cumplir con los requisitos básicos mencionados anteriormente. El acero inoxidable austenítico es un material ideal para válvulas de hidrógeno líquidos. Tiene una excelente resistencia al impacto, una pérdida de calor mínima y puede soportar gradientes de temperatura a grandes. Hay otros materiales que también son adecuados para condiciones de hidrógeno líquido, pero se limitan a condiciones específicas del proceso. Además de la elección de los materiales, algunos detalles de diseño no deben pasarse por alto, como extender el vástago de la válvula y usar una columna de aire para proteger el empaque de sellado de bajas temperaturas extremas. Además, la extensión del vástago de la válvula se puede equipar con un anillo de aislamiento para evitar la condensación. El diseño de válvulas de acuerdo con condiciones de aplicación específicas ayuda a dar soluciones más razonables a diferentes desafíos técnicos. Vellan ofrece válvulas de mariposa en dos diseños diferentes: válvulas de mariposa de metal excéntricas y triples excéntricas y triples. Ambos diseños tienen capacidad de flujo bidireccional. Al diseñar la forma del disco y la trayectoria de rotación, se puede lograr un sello apretado. No hay cavidad en el cuerpo de la válvula donde no hay medio residual. En el caso de la válvula de mariposa excéntrica Velan Double, adopta el diseño de rotación excéntrica del disco, combinado con el sistema de sellado Velflex distintivo, para lograr un excelente rendimiento de sellado de válvulas. Este diseño patentado puede soportar incluso grandes fluctuaciones de temperatura en la válvula. El disco excéntrico TorqSeal Triple también tiene una trayectoria de rotación especialmente diseñada que ayuda a garantizar que la superficie de sellado del disco solo toque el asiento en el momento de alcanzar la posición de la válvula cerrada y no se rasca. Por lo tanto, el par de cierre de la válvula puede conducir el disco para lograr asientos compatibles y producir un efecto de cuña suficiente en la posición de la válvula cerrada, al tiempo que hace que el disco se ponga uniformemente con toda la circunferencia de la superficie del sellado del asiento. El cumplimiento del asiento de la válvula permite que el cuerpo y el disco de la válvula tengan una función de "autoajustación", evitando así la convulsión del disco durante las fluctuaciones de temperatura. El eje de la válvula de acero inoxidable reforzado es capaz de ciclos de funcionamiento altos y funciona suavemente a temperaturas muy bajas. El diseño excéntrico Velflex Double permite que la válvula se atienda en línea de manera rápida y fácil. Gracias a la carcasa lateral, el asiento y el disco pueden ser inspeccionados o atendidos directamente, sin la necesidad de desmontar el actuador o las herramientas especiales.
Tianjin Tanggugu Water-SEAL Valve Co., Ltdestán admitiendo válvulas de tecnología altamente avanzadas resilientes sentadas, incluidas las resilientes asentadasválvula de mariposa de oblea, Válvula de mariposa, Válvula de mariposa concéntrica de doble brida, Válvula de mariposa excéntrica de doble brida,Y-strainer, Válvula de equilibrio,Válvula de retención de doble placa de obleas, etc.
Tiempo de publicación: agosto-11-2023
