Hydro lỏng có một số ưu điểm nhất định trong việc lưu trữ và vận chuyển. So với hydro, hydro lỏng (LH2) có mật độ cao hơn và yêu cầu áp suất thấp hơn để lưu trữ. Tuy nhiên, hydro phải ở nhiệt độ -253°C mới có thể hóa lỏng, điều này có nghĩa là quá trình này khá khó khăn. Nhiệt độ cực thấp và nguy cơ dễ cháy khiến hydro lỏng trở thành một môi chất nguy hiểm. Vì lý do này, các biện pháp an toàn nghiêm ngặt và độ tin cậy cao là những yêu cầu không thể thiếu khi thiết kế van cho các ứng dụng liên quan.
Bởi Fadila Khelfaoui, Frédéric Blanquet
Van Velan (Velan)
Ứng dụng của hydro lỏng (LH2).
Hiện nay, hydro lỏng đang được sử dụng và thử nghiệm trong nhiều trường hợp đặc biệt. Trong ngành hàng không vũ trụ, nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu phóng tên lửa và cũng có thể tạo ra sóng xung kích trong đường hầm gió siêu âm. Được hỗ trợ bởi “khoa học lớn”, hydro lỏng đã trở thành vật liệu chủ chốt trong các hệ thống siêu dẫn, máy gia tốc hạt và thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khi mong muốn phát triển bền vững của con người ngày càng tăng, hydro lỏng đã được sử dụng làm nhiên liệu cho ngày càng nhiều xe tải và tàu thuyền trong những năm gần đây. Trong các kịch bản ứng dụng nêu trên, tầm quan trọng của van là rất rõ ràng. Việc vận hành van an toàn và đáng tin cậy là một phần không thể thiếu của hệ sinh thái chuỗi cung ứng hydro lỏng (sản xuất, vận chuyển, lưu trữ và phân phối). Các hoạt động liên quan đến hydro lỏng rất thách thức. Với hơn 30 năm kinh nghiệm thực tiễn và chuyên môn trong lĩnh vực van hiệu suất cao ở nhiệt độ xuống đến -272°C, Velan đã tham gia vào nhiều dự án đổi mới trong thời gian dài và rõ ràng là họ đã vượt qua được những thách thức kỹ thuật trong dịch vụ hydro lỏng bằng thế mạnh của mình.
Những thách thức trong giai đoạn thiết kế
Áp suất, nhiệt độ và nồng độ hydro đều là những yếu tố chính được xem xét trong đánh giá rủi ro thiết kế van. Để tối ưu hóa hiệu suất van, thiết kế và lựa chọn vật liệu đóng vai trò quyết định. Van được sử dụng trong các ứng dụng hydro lỏng phải đối mặt với những thách thức bổ sung, bao gồm cả tác động bất lợi của hydro lên kim loại. Ở nhiệt độ rất thấp, vật liệu van không chỉ phải chịu được sự tấn công của các phân tử hydro (một số cơ chế hư hỏng liên quan vẫn đang được tranh luận trong giới học thuật), mà còn phải duy trì hoạt động bình thường trong thời gian dài suốt vòng đời của chúng. Xét về trình độ phát triển công nghệ hiện tại, ngành công nghiệp có kiến thức hạn chế về khả năng ứng dụng của các vật liệu phi kim loại trong các ứng dụng hydro. Khi lựa chọn vật liệu làm kín, cần phải tính đến yếu tố này. Khả năng làm kín hiệu quả cũng là một tiêu chí hiệu suất thiết kế quan trọng. Có sự chênh lệch nhiệt độ gần 300°C giữa hydro lỏng và nhiệt độ môi trường (nhiệt độ phòng), dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ. Mỗi thành phần của van sẽ trải qua các mức độ giãn nở và co lại do nhiệt khác nhau. Sự khác biệt này có thể dẫn đến rò rỉ nguy hiểm ở các bề mặt làm kín quan trọng. Độ kín của thân van cũng là trọng tâm của thiết kế. Sự chuyển đổi từ lạnh sang nóng tạo ra dòng nhiệt. Các bộ phận nóng trong khoang nắp van có thể bị đóng băng, làm ảnh hưởng đến khả năng làm kín trục van và khả năng vận hành của van. Ngoài ra, nhiệt độ cực thấp -253°C đòi hỏi công nghệ cách nhiệt tốt nhất để đảm bảo van có thể duy trì hydro lỏng ở nhiệt độ này đồng thời giảm thiểu tổn thất do sôi. Chỉ cần có nhiệt truyền vào hydro lỏng, nó sẽ bay hơi và rò rỉ. Không chỉ vậy, sự ngưng tụ oxy xảy ra tại điểm phá vỡ của lớp cách nhiệt. Khi oxy tiếp xúc với hydro hoặc các chất dễ cháy khác, nguy cơ cháy sẽ tăng lên. Do đó, xét đến nguy cơ cháy mà van có thể gặp phải, van phải được thiết kế với vật liệu chống cháy nổ, cũng như các bộ truyền động, thiết bị đo lường và cáp chống cháy, tất cả đều phải có chứng nhận nghiêm ngặt nhất. Điều này đảm bảo van hoạt động bình thường trong trường hợp hỏa hoạn. Áp suất tăng cao cũng là một nguy cơ tiềm ẩn có thể khiến van không hoạt động được. Nếu hydro lỏng bị kẹt trong khoang thân van và quá trình truyền nhiệt và bay hơi hydro lỏng xảy ra cùng lúc, nó sẽ gây ra sự tăng áp suất. Nếu có sự chênh lệch áp suất lớn, hiện tượng xâm thực/tiếng ồn sẽ xảy ra. Những hiện tượng này có thể dẫn đến việc van bị hỏng sớm, thậm chí gây ra tổn thất lớn do các lỗi trong quá trình vận hành. Bất kể điều kiện vận hành cụ thể như thế nào, nếu các yếu tố trên được xem xét đầy đủ và các biện pháp đối phó tương ứng được thực hiện trong quá trình thiết kế, thì có thể đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy của van. Ngoài ra, còn có những thách thức trong thiết kế liên quan đến các vấn đề môi trường, chẳng hạn như rò rỉ khí. Hydro là một chất đặc biệt: phân tử nhỏ, không màu, không mùi và dễ nổ. Những đặc điểm này quyết định sự cần thiết tuyệt đối của việc không có rò rỉ.
Tại trạm hóa lỏng hydro bờ Tây Bắc Las Vegas,
Các kỹ sư của Wieland Valve đang cung cấp các dịch vụ kỹ thuật.
Giải pháp van
Bất kể chức năng và loại cụ thể nào, van dùng cho tất cả các ứng dụng hydro lỏng đều phải đáp ứng một số yêu cầu chung. Các yêu cầu này bao gồm: vật liệu của bộ phận cấu trúc phải đảm bảo duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cực thấp; tất cả các vật liệu phải có đặc tính an toàn cháy nổ tự nhiên. Vì lý do tương tự, các bộ phận làm kín và vòng đệm của van hydro lỏng cũng phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản đã nêu ở trên. Thép không gỉ Austenit là vật liệu lý tưởng cho van hydro lỏng. Nó có độ bền va đập tuyệt vời, tổn thất nhiệt tối thiểu và có thể chịu được sự chênh lệch nhiệt độ lớn. Có những vật liệu khác cũng phù hợp với điều kiện hydro lỏng, nhưng bị hạn chế ở các điều kiện quy trình cụ thể. Ngoài việc lựa chọn vật liệu, một số chi tiết thiết kế không nên bỏ qua, chẳng hạn như kéo dài thân van và sử dụng cột khí để bảo vệ vòng đệm khỏi nhiệt độ cực thấp. Ngoài ra, phần kéo dài của thân van có thể được trang bị vòng cách nhiệt để tránh ngưng tụ. Thiết kế van theo điều kiện ứng dụng cụ thể giúp đưa ra các giải pháp hợp lý hơn cho các thách thức kỹ thuật khác nhau. Vellan cung cấp van bướm với hai thiết kế khác nhau: van bướm đế kim loại lệch tâm kép và lệch tâm ba. Cả hai thiết kế đều có khả năng dòng chảy hai chiều. Bằng cách thiết kế hình dạng đĩa và quỹ đạo quay, có thể đạt được độ kín khít tuyệt vời. Không có khoang nào trong thân van nơi không có môi chất còn sót lại. Trong trường hợp van bướm lệch tâm kép Velan, nó sử dụng thiết kế quay lệch tâm của đĩa, kết hợp với hệ thống làm kín VELFLEX đặc biệt, để đạt được hiệu suất làm kín van tuyệt vời. Thiết kế được cấp bằng sáng chế này có thể chịu được ngay cả những biến động nhiệt độ lớn trong van. Đĩa lệch tâm ba TORQSEAL cũng có quỹ đạo quay được thiết kế đặc biệt giúp đảm bảo rằng bề mặt làm kín của đĩa chỉ tiếp xúc với đế van tại thời điểm van đạt đến vị trí đóng và không bị trầy xước. Do đó, mô-men xoắn đóng của van có thể đẩy đĩa đạt được độ kín khít vừa phải và tạo ra hiệu ứng nêm đủ ở vị trí van đóng, đồng thời làm cho đĩa tiếp xúc đều với toàn bộ chu vi của bề mặt làm kín đế van. Độ đàn hồi của đế van cho phép thân van và đĩa có chức năng “tự điều chỉnh”, do đó tránh được hiện tượng kẹt đĩa trong quá trình biến động nhiệt độ. Trục van bằng thép không gỉ được gia cường có khả năng chịu được chu kỳ hoạt động cao và hoạt động trơn tru ở nhiệt độ rất thấp. Thiết kế lệch tâm kép VELFLEX cho phép van được bảo dưỡng trực tuyến nhanh chóng và dễ dàng. Nhờ thiết kế vỏ bên, ghế và đĩa có thể được kiểm tra hoặc bảo dưỡng trực tiếp mà không cần phải tháo rời bộ phận truyền động hoặc sử dụng các dụng cụ đặc biệt.
Công ty TNHH Van bịt nước Thiên Tân Tangguđang hỗ trợ các van có gioăng đàn hồi công nghệ cao, bao gồm cả các van có gioăng đàn hồi.van bướm dạng mỏng, Van bướm có tai, Van bướm đồng tâm mặt bích képVan bướm lệch tâm hai mặt bích.Bộ lọc chữ Yvan cân bằng,Van kiểm tra hai tấm dạng wafer, vân vân.
Thời gian đăng bài: 11/08/2023
