Trong kho lưu trữ và vận chuyển LNG, phương tiện được duy trì ở -162 độ trong thời gian dài. Tình trạng đông lạnh này đòi hỏi thiết kế van chuyên dụng. Đối với van bi đông lạnh, nắp ca-pô mở rộng không phải là dư thừa mà là giải pháp kỹ thuật cần thiết để đảm bảo độ tin cậy bịt kín, ổn định nhiệt và an toàn vận hành. Thiết kế này được yêu cầu bởi các tiêu chuẩn quốc tế như API 624 và BS 6364 như một yêu cầu cốt lõi để vận hành hệ thống LNG an toàn. Những lý do cụ thể như sau.
I. Cách ly nhiệt độ thấp để đảm bảo hiệu suất bịt kín
Hộp đóng gói là cốt lõi của hệ thống niêm phong động của van. Bao bì thông thường mất độ đàn hồi ở -162 độ, không bịt kín thân cây và gây rò rỉ. Trong khi đó, độ ẩm trong không khí ngưng tụ và đóng băng trong hộp đóng gói. Các tinh thể băng có thể làm hỏng lớp đệm và giữ chặt thân van, chặn hoạt động của van.
Mũ mở rộng giải quyết vấn đề này bằng cách kéo dài cổ để nâng hộp đóng gói ra khỏi vật liệu đông lạnh. Cổ đóng vai trò như một rào cản nhiệt, làm giảm sự truyền nhiệt lên trên và giữ cho hộp đóng gói ở trên 0 độ. Điều này giúp duy trì độ đàn hồi của lớp đệm, ngăn ngừa đóng băng, đảm bảo thân xoay trơn tru và duy trì hiệu suất bịt kín động phù hợp với-tiêu chuẩn khí thải thấp.
II. Cung cấp không gian cách nhiệt để giảm thiểu sự xâm nhập nhiệt
LNG có nhiệt hóa hơi thấp. Ngay cả sự xâm nhập nhiệt nhỏ cũng có thể khiến nó bốc hơi, giãn nở ~ 600 lần và tăng áp suất đường ống. Van thông thường thiếu không gian cách nhiệt dẫn đến thất thoát nhiệt qua thân van. Mũ mở rộng cung cấp không gian rộng rãi cho các lớp cách nhiệt dày quanh cổ, tạo thành một rào cản nhiệt liên tục.
Rào cản này ngăn chặn nhiệt bên ngoài, giảm sự bay hơi LNG và ổn định áp suất đường ống. Bề mặt bên ngoài của lớp cách nhiệt luôn ở gần nhiệt độ môi trường xung quanh, ngăn chặn tình trạng đóng băng ở van có thể khiến người vận hành bị tê cóng và tránh hư hỏng do băng rơi xuống.
III. Kích hoạt tính năng cách ly vật lý để tăng cường an toàn vận hành
LNG dễ cháy và nổ. Rò rỉ gây ra rủi ro lớn. Van thông thường đặt cơ cấu vận hành gần khu vực đông lạnh, cho phép khí hóa hơi tiếp cận người vận hành nhanh chóng nếu xảy ra rò rỉ. Mũ mở rộng tạo ra sự tách biệt vật lý, giữ tay cầm và bộ truyền động ở khoảng cách an toàn với các khu vực nguy hiểm. Ngay cả khi có rò rỉ nhỏ, khí vẫn khuếch tán và pha loãng ở cổ mở rộng, làm giảm mức khí dễ cháy ở vị trí người vận hành.
Để bảo trì, van LNG thường ở những không gian hạn chế như hộp lạnh. Nắp ca-pô mở rộng đặt vòng đệm kín và phụ kiện bôi mỡ bên ngoài lớp cách nhiệt, cho phép bảo trì định kỳ mà không cần tháo lớp cách nhiệt-giúp giảm bớt khó khăn và chi phí vận hành. Thiết kế này cũng đáp ứng yêu cầu về chiều cao vận hành của BS 6364 để vận hành van an toàn.
IV. Tuân thủ các tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật thiết kế
Chiều dài nắp ca-pô mở rộng phải tuân theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Theo BS 6364, chiều dài cổ Lớn hơn hoặc bằng 250mm đối với các van Nhỏ hơn hoặc bằng DN100 và Lớn hơn hoặc bằng 300mm đối với các van lớn hơn. Các kích thước này được xác nhận về mặt nhiệt để giữ hộp đóng gói ở nhiệt độ trên 5 độ ở -196 độ. Độ dày thành cổ cũng yêu cầu kiểm tra độ bền đông lạnh để ngăn ngừa các vết nứt do ứng suất nhiệt.
Vật liệu phải phù hợp với độ bền đông lạnh của thân van, chẳng hạn như thép carbon ASTM A350 LF2 hoặc thép không gỉ ASTM A182 F304, để tránh gãy giòn. Các kết nối cổ-đến{6}}nắp ca-pô sử dụng phương pháp rèn nguyên khối hoặc hàn xuyên-toàn bộ để loại bỏ cầu nhiệt khỏi mặt bích, tăng hiệu suất cách nhiệt.
Các tiêu chuẩn công nghiệp bắt buộc phải mở rộng nắp ca-pô cho van bi đông lạnh LNG. API 624 yêu cầu chúng và các thử nghiệm niêm phong đông lạnh -196 độ. GB/T 24924-2020 cũng đặt ra các quy tắc về chiều dài cổ và nhiệt độ hộp đóng gói. Các tiêu chuẩn này đảm bảo tính nhất quán và an toàn kỹ thuật trong toàn bộ chuỗi cung ứng LNG.
Nắp mở rộng trên van bi đông lạnh là một giải pháp có hệ thống cho tính chất đông lạnh, dễ cháy và dễ bay hơi của LNG. Chúng đảm bảo bịt kín thông qua cách ly nhiệt, cho phép cách nhiệt để giữ nhiệt và tăng cường độ an toàn thông qua cách ly vật lý-đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của ngành. Thiết kế này rất cần thiết cho chức năng của van trong dịch vụ đông lạnh và cần thiết để vận hành hệ thống LNG an toàn.
