40多年来，由于对工程、建设和运营细节的关注，全球液化天然气行业的安全记录一直非常出色。虽然液化天然气的加工和处理的安全性一直是最重要的，但现在更重要的是保持这一出色的记录，因为液化天然气装置越来越小，因此增加和建造更靠近人口稠密地区。保护这些装置的压力安全阀(psv)的可靠性和可靠性比以往任何时候都更加重要。
压力安全阀
图1所示。平衡波纹管安全阀出于安全和环境保护的明显原因，大多数LNG装置上的安全阀排放到封闭的管道系统和干火炬。如果管道系统中没有任何湿气，就可以消除阀门阀座处的危险冻结风险。许多其他阀门和设备也排放到同一集箱系统中，因此集箱中的压力总是波动的。这种可变反压力施加在PSV上，并将直接作用在阀瓣上，使其自身增加到阀门的原始设定值(开启压力)。这是不能接受的。世界上大多数压力容器规范接受安全阀设定压力的±3%的公差，所以它不高于它所保护的设备的设计压力。如果干式火炬头的压力超过3%，那么显然连接到它的安全阀将在压力高于它应该的情况下打开，导致非常危险的情况:设备不再安全保护。
为了避免这种危险，平衡波纹管安全阀在所有行业中普遍使用。在阀门的阀瓣顶部安装了一个金属波纹管，以保护阀门不受总管反压力的影响，因此无论总管压力如何变化，安全阀都会以正确的压力打开。
为了使其正常工作，连接到阀门阀盖上的波纹管内部的体积必须通过阀盖上的排气口自由地排到大气中。因此，只有大气压力作用于波纹管，在阀瓣顶部和主轴和导轨周围。当这些部件随着工艺温度冷却时——在液化天然气工艺中，温度可低至-260ºF(-162ºC)——空气中的水分将在最低点冷凝并冻结:在阀瓣顶部的波纹管内部(图1)。这是危险的，而且是不可见的。当冰慢慢堆积时，阀瓣将无法打开，而从外部看不到，因此，设备不再受到保护。
许多标准都涉及到这种情况。例如，API标准520第1部分第4.2.1.3.9条款规定:“[…]平衡式PRV的阀盖应始终排到大气中。应提醒用户，阀盖内的大气水分可能会结冰。”
低温先导操作安全阀
这就是为什么自20世纪60年代末以来，先导式安全阀(POSV)广泛应用于陆上LNG设施和LNG油轮上。
posv利用系统压力作为关闭力，使得阀座密闭性达到最大值，接近设定压力——与弹簧负载阀门完全相反。通过适当设计的软阀座，在低温或低温环境下的密封性将得到加强，以避免任何泄漏甚至结冰的风险，同时降低维护成本。
喷嘴上的活塞不是圆盘，而是活塞。这种活塞使POSV内在平衡反压力，通过设计，没有任何额外的附件。
当在低温或低温应用程序上安装POSV时，有几个因素需要考虑。这种阀门及其先导阀必须专门设计用于这些苛刻的低温应用场合:使用奥氏体不锈钢所有部件的标准设计显然是不够的。
特别是飞行员必须与低温相对隔离。有许多行之有效的方法可以实现这一点。一种在现场不可忽视的方法是，虽然主阀通常可以像其相关管道一样进行绝缘，但先导阀和管道必须在露天中远离绝缘。
先导装置应该是不流动的，以限制低温介质通过它的输入。不流动的先导阀仍然会有少量流动，但只是在关闭阀门时:当主阀打开并流动时，先导阀不流动。关闭主阀时，不流动的先导会将工艺流体送入主阀的阀盖，即主阀活塞顶部的体积。通过对阀盖再次加压，活塞向下移动并再次关闭阀门。因此，不流动的先导装置在每次启闭循环时只流动圆顶体积。但是，只要主阀本身打开，导流阀就会流动。当如此大量的低温流体通过时，先导可能会冻结并锁定打开，在事故发生后无法关闭主阀门。
直到20年前，唯一适用于这些应用的先导技术是snap-acting先导技术，它只有两个离散的位置:完全关闭或完全打开。与弹簧式安全阀类似，无论被保护系统的实际需求如何，POSV每次打开时都将释放其全部容量，从而导致不必要的产品严重损失。
此外，速动式飞行员本身无法平衡反压，因此从飞行员释放的任何天然气都必须进入大气，这是危险和有害的。
这种情况在20年前发生了改变，当时第一个液化天然气站点开始使用调节的先导操作安全阀。
真正的调制POSVS
图2。两种POSV的流程图真正的调节导频完全平衡反压，因此任何必要的排气从导频可以方便地管道到主阀出口，到耀斑:没有释放到大气。
通过真正的调节，它们还可以根据系统的需要精确地控制阀门的开启度:重要的是减少了排放，因为阀门将只释放严格数量的必要气体，以保持压力在安全限度内。同时，这显然消除了过大的风险和它可能带来的危险PSV不稳定性(图2)。
这些飞行员也将不流动，以减少低温流体通过的数量。由于主阀门的开启度总是与受保护系统的需求成比例，因此它们通常不需要完全开启，从而进一步减少了在每个循环中关闭阀门所需的工艺流体量。
在液化气过程中，大多数安全阀的应用都将发展出混合相流，因为液化气在阀门的喷嘴处闪变成蒸汽。像这样的混相应用对psv的要求非常高，会造成很高的反压，增加阀门的不稳定性，并且很难重新合闸。真正的调制先导已经证明是一种可靠的混合相流安全阀技术，保持主阀稳定，即使在这种高水平的背压和任何闪烁混合;他们能够在通常的限制范围内关闭阀门，因为这样的先导只在静压下起作用。
真正的调节先导操作安全阀，具有专门的低温服务设计和配置，为高效和可靠的LNG安装压力保护提供了许多优势。
虽然传统的弹簧安全阀可以提供可接受的保护水平，特别是当安装了经过验证的软阀座结构时，平衡波纹管弹簧安全阀代表了潜在的高度危险情况，应该避免在寒冷或低温应用场合。
压力安全阀的作用是保护昂贵设备的完整性，这样做，人的生命和环境。由于LNG装置的设计和操作都是安全的，所以大多数装置可能永远不会遇到安全阀打开的情况。然而，重要的是这种安全阀的设计和配置正确地适应工艺条件。
随着零售市场液化天然气供应的增长，所有零售液化天然气市场参与者必须维护历史液化天然气行业所提供的照顾和保管水平。行业知识和从更广泛的液化天然气行业吸取的经验教训需要与新进入者分享。
1美国能源部，液化天然气:了解基本事实，2005年8月
2美国石油学会，API 520:压力释放装置的选型、选择和安装-第1部分:选型和选择，第10版，2020年10月
3.GIIGNL，零售液化天然气手册，2015年第1版
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