困難な LNG 用途向けのバルブ選択の鍵

Apr 04, 2024

リストを保存して読む LNG 業界副編集長 Jessica Casey 発行、2022 年 11 月 22 日火曜日 14:00

適切な制御バルブとリリーフバルブの選択は、収益性の高い LNG 基地運営にとって重要です。 Jean-Paul Boyer 氏、Massimiliano Franco 氏、Nagendra Maddula 氏、および Emerson の Eugenio Sudati 氏が、最適なコンポーネントを選択するための主要な設計パラメータについて説明します。

LNG 施設では、バルブにとって厳しい問題が発生します。 極低温、二相流、非常に高い圧力、周期的な圧力と温度の変動の組み合わせにより、これらのコンポーネントは限界ぎりぎりまで押し上げられます。 しかし、こうした状況にもかかわらず、バルブは確実に機能しなければならず、そうでないと動作全体に悪影響が及びます。

この記事では、LNG 貯蔵および再ガス化施設全体でのより一般的なバルブ アプリケーションのいくつかを検討し、このサービス用のバルブを選択する際の重要な設計特徴について説明します。

LNG は他のほとんどの化石燃料に比べてクリーンな代替燃料であり、低炭素エネルギー市場の主力となっています。 天然ガスは精製され、サブクールされ、約 -160°C で液化され、世界中の使用場所に近い場所に輸送されます。 そこで、LNG は貯蔵タンクにポンプで送られ、必要に応じて気化してガスとなり、パイプライン経由で他の場所に輸送されるか、地元のユーザーに供給されます (図 1)。

図 1 に示すプロセスは、船舶から LNG 貯蔵タンクに移動したガス蒸気を再液化するために BOG コンプレッサーを使用する閉ループ LNG ボイルオフガス (BOG) システムを示しています。 タンクは継続的に非常に低い圧力に保つ必要があるため、BOG コンプレッサーはタンクの上部から蒸気を継続的に吸引します。 LNG 再凝縮器は熱を除去し、蒸気を液体に戻し、不必要なフレアや廃棄物を回避します。 最終的に、LNG は気化され、陸上輸送用のパイプラインにポンプで送られるか、地元のユーザーに直接供給されます。

図 1. LNG の荷降ろし、貯蔵、再ガス化には、非常に困難でやりがいのあるさまざまなバルブの用途が含まれており、それぞれが効率的な運用に不可欠です。

オン/オフ バルブは、LNG 施設全体にわたって重要な役割を果たします。 手動バルブはさまざまな機器を隔離するために使用され、非常に高圧および極低温条件下で動作しているにもかかわらず、漏れをゼロにする必要があります。 自動バルブは LNG の液体と蒸気の方向転換を可能にし、多くの場合、安全停止用途に必要となります。

この用途に選択されるバルブは、まず、通常は極低温であるプロセス条件に対処できるように設計する必要があります。 極低温バルブは通常、バルブをアクチュエータから分離するために延長されたボンネットを備えており、排出ガスを削減するために 4 分の 1 回転スタイルと特殊な環境パッキン設計を採用していることがよくあります。 バルブは液体を閉じ込めてはいけないため、どちらの側から加圧されても漏れがゼロとなる C ボール バルブまたは高性能トリプル オフセット バルブが一般的に使用されます。 これは通常、バルブが遭遇する可能性のある幅広い温度に適した特殊な構造材料とともに、金属対金属のトルク シートを使用して実現されます。 トップエントリーのボディスタイルにより、自動バルブを設置したままメンテナンスできるため、バルブの修理に必要な時間を大幅に短縮できます。

安全緊急遮断バルブは、必要な性能を達成するために必要な非常に速いストローク時間を指定できます。 これらの安全性完全性レベル (SIL) 評価のソリューションは、専用のオンボード コンポーネントと、通常再着座と呼ばれるストロークの終わりの速度を制御できる高性能ポジショナー設計を採用しています。