LNG用途向け極低温バルブ：選定、設計ガイド

2.2. 極低温バルブの圧力

冷媒の通常の取り扱いにおいて、圧力の上昇が生じます。これは、周囲の温度上昇とそれに伴う蒸気発生によるものです。バルブ／配管システムの設計においては、圧力上昇を許容するよう、特に注意を払う必要があります。

2.3. 極低温バルブの温度

急激な温度変化は、作業員や工場の安全に影響を与える可能性があります。極低温バルブの各部品は、材質構成や冷媒にさらされる時間が異なるため、膨張・収縮の速度もそれぞれ異なります。

冷媒を取り扱う際のもう一つの大きな問題は、周囲環境からの熱の上昇です。この熱の上昇が、メーカーがバルブや配管を隔離する理由となっています。

高温域に対応することに加えて、このバルブには相当な課題も課せられる。液化ヘリウムの場合、液化ガスの温度は-270℃まで低下する。

2.4. 極低温バルブの機能

逆に、温度が絶対零度まで下がると、バルブの作動は非常に困難になります。極低温バルブは、液化ガスを流すパイプと周囲環境を接続する役割を果たします。この接続は常温で行われます。その結果、パイプと周囲環境との間に最大300℃もの温度差が生じる可能性があります。

2.5. 極低温バルブの効率

温度差によって、暖かいゾーンから冷たいゾーンへ熱が流れます。これはバルブの正常な機能を損なう可能性があります。また、極端な場合にはシステムの効率も低下させます。特に、暖かい側に氷が形成される場合は、この問題が深刻になります。

しかし、低温用途では、この受動加熱プロセスは意図的に行われます。このプロセスは、バルブステムを密閉するために使用されます。通常、バルブステムはプラスチックで密閉されます。これらの材料は低温に耐えられませんが、大きく反対方向に動く2つの部品を高性能な金属製シールで密閉するのは非常に高価で、ほぼ不可能です。

2.6. 極低温バルブのシール

この問題には非常に簡単な解決策があります。バルブステムのシールに使用されているプラ​​スチックを、比較的温度が正常な場所に移動させるのです。つまり、バルブステムのシール材を流体から一定の距離に保つ必要があるということです。

2.7. 3つのオフセット回転式密閉遮断弁

これらのオフセットにより、バルブの開閉が可能になります。動作中の摩擦は非常に少なく、ステムトルクを利用してバルブの密閉性を高めます。LNG貯蔵における課題の1つは、閉じ込められた空洞です。これらの空洞では、液体が600倍以上に爆発的に膨張する可能性があります。3回転密閉型アイソレーションバルブは、この課題を解消します。

2.8. シングルバッフル式およびダブルバッフル式逆止弁

これらのバルブは、逆流による損傷を防ぐため、液化装置の重要な構成要素です。極低温バルブは高価なため、材質とサイズは重要な検討事項となります。不適切なバルブを使用すると、有害な結果を招く可能性があります。

 

3. エンジニアはどのようにして極低温バルブの気密性を確保するのか？

ガスを冷媒に加工するコストを考えると、漏洩事故は非常に高額な損失につながる。しかも、危険でもある。

極低温技術における大きな問題点の一つは、バルブシートからの漏れの可能性です。購入者は、バルブステムの本体に対する半径方向および直線方向の膨張を過小評価しがちです。適切なバルブを選択すれば、上記の問題を回避できます。

当社では、低温用バルブにはステンレス鋼製のものをお勧めします。液化ガスを扱う際、ステンレス鋼は温度勾配に良好に対応します。極低温バルブ100バールまでの気密性を持つ適切なシーリング材を使用する必要があります。さらに、ボンネットの延長は、ステムシーラントの気密性を決定する非常に重要な要素です。