Lựa chọn van phát thải thấp: 7 biện pháp kiểm tra đã được chứng minh hiệu quả đối với hydro, khí tự nhiên và CCUS
Lựa chọn van phát thải thấp Bắt đầu từ các thông số về chất lỏng, áp suất, nhiệt độ, chu kỳ vận hành và tiêu chuẩn thử nghiệm phát thải bắt buộc. Đối với các ứng dụng liên quan đến hydro, khí tự nhiên và CCUS, hãy lựa chọn cụm van hoàn chỉnh bằng cách kiểm tra các mối nối thân van, phớt trục, miếng đệm, độ nhẵn bề mặt, hệ thống bu-lông, tải trọng bộ truyền động và hồ sơ thử nghiệm sản xuất.
Van công nghiệp phát thải thấp là gì?
Van công nghiệp có mức phát thải thấp được thiết kế và thử nghiệm nhằm hạn chế rò rỉ bên ngoài qua phớt trục và các mối nối thân van. Phát thải rò rỉ khác với rò rỉ tại mặt ghế: rò rỉ tại mặt ghế xảy ra khi van đang đóng, trong khi phát thải rò rỉ thoát ra từ vùng chịu áp suất vào khí quyển.
Thông số kỹ thuật mua sắm phải xác định rõ yêu cầu nào được áp dụng. Tiêu chuẩn API 598 hoặc bất kỳ tiêu chuẩn thử áp lực nào khác đều không thể thay thế cho tiêu chuẩn chứng nhận về phát thải rò rỉ. Một van có thể vượt qua thử nghiệm vỏ và đế thông thường mà không cần phải hoàn thành thử nghiệm loại có mức phát thải thấp.
Lựa chọn van phát thải thấp: Tiêu chuẩn phát thải rò rỉ nào được áp dụng?
| Tiêu chuẩn | Mục đích chính | Cách sử dụng thông thường |
|---|---|---|
| ISO 15848-1 | Các quy trình phân loại và thử nghiệm theo tiêu chuẩn đối với hiện tượng rò rỉ bên ngoài | Chứng nhận van cách ly và van điều khiển |
| ISO 15848-2 | Kiểm thử nghiệm nghiệm thu sản phẩm | Các van sản xuất được chỉ định |
| API 624 | Thử nghiệm kiểu đối với van thân nâng được trang bị gioăng than chì dẻo | Các kiểu thiết kế van cổng và van bi |
| API 641 | Thử nghiệm kiểu đối với van xoay 1/4 vòng | Van bi, van bướm và van nút |
| API 622 | Thử nghiệm loại đối với vật liệu làm kín van công nghiệp | Chứng nhận đóng gói thay vì chứng nhận van hoàn chỉnh |
ISO 15848-1 bao gồm việc thử nghiệm loại đối với các vòng đệm trục van và các mối nối thân van. ISO 15848-2 bao gồm các thử nghiệm nghiệm thu sản phẩm. Phiên bản quy định, cấp độ rò rỉ, cấp độ nhiệt độ, cấp độ độ bền và chất lỏng thử nghiệm cần được ghi rõ trong bảng thông số kỹ thuật của van thay vì chỉ ghi dưới dạng ghi chú chung chung.
Tại sao việc lựa chọn van hydro lại khác biệt?
Việc lựa chọn van phát thải thấp cho hệ thống hydro đòi hỏi phải chú ý đến hiện tượng rò rỉ bên ngoài, tính tương thích của các bộ phận làm kín phi kim loại, tính chất vật liệu, thiết kế an toàn phòng cháy, tính liên tục chống tĩnh điện và thử nghiệm khí áp suất cao. Những đường rò rỉ nhỏ có thể được chấp nhận trong các hệ thống khí khác có thể trở nên không thể chấp nhận được trong hệ thống hydro.
API đã bổ sung các quy định về khí hydro vào tiêu chuẩn API 6D, bao gồm xác nhận thiết kế, yêu cầu về vật liệu và các thử nghiệm bổ sung. Điều này không có nghĩa là mọi van tuân thủ tiêu chuẩn API 6D đều tự động phù hợp để sử dụng với hydro. Người mua phải chỉ định nồng độ hydro, áp suất, nhiệt độ, chu kỳ vận hành, tốc độ giảm áp, các hạn chế về vật liệu cũng như phiên bản hoặc phụ lục yêu cầu.
Có những thay đổi gì đối với dịch vụ khí tự nhiên và khí metan?
Các hệ thống khí tự nhiên thường bao gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn van, do đó những rò rỉ nhỏ lẻ có thể dẫn đến tổn thất đáng kể trên toàn nhà máy. Vì vậy, việc lựa chọn van cần được kết hợp với chương trình Phát hiện và Sửa chữa Rò rỉ tại hiện trường, thường được gọi tắt là LDAR.
Mục tiêu thực tiễn là ngăn ngừa hiện tượng rò rỉ mãn tính thay vì chỉ dựa vào việc sửa chữa định kỳ. Việc lựa chọn vật liệu làm kín, lực nén đúng mức tại bộ làm kín, các điểm giám sát dễ tiếp cận và hồ sơ kiểm tra có thể truy xuất nguồn gốc giúp việc quản lý van trở nên dễ dàng hơn trong suốt vòng đời hoạt động của nó.
Cần kiểm tra những yếu tố nào đối với van CCUS?
Đối với các dự án CCUS, việc lựa chọn van phát thải thấp phải tính đến CO₂ ở pha đặc hoặc dạng khí, các tạp chất, độ ẩm, sự thay đổi áp suất và nhiệt độ thấp trong quá trình giảm áp nhanh. CO₂ ẩm có thể làm tăng nguy cơ ăn mòn, trong khi quá trình giảm áp có thể gây khó khăn cho các bộ phận làm kín bằng cao su tổng hợp và polymer.
Thông số kỹ thuật của van CCUS cần xác định rõ trạng thái của CO₂, hàm lượng nước, các tạp chất dự kiến, phạm vi áp suất-nhiệt độ và các điều kiện xả nước. Không thể đưa ra quyết định về vật liệu và bộ phận làm kín chỉ dựa trên từ “CO₂” mà thôi.
Loại van và chuyển động của trục van ảnh hưởng đến khí thải như thế nào?
| Loại van | Chuyển động trục | Tập trung vào thiết kế giảm phát thải | Nghĩa vụ chung |
|---|---|---|---|
| Van cổng | Tuyến tính, tăng dần hoặc không tăng dần tùy thuộc vào thiết kế | Hình dạng buồng đóng gói, bề mặt hoàn thiện của trục, tải trọng vòng đệm và kiểm định chu kỳ | Cách ly hoàn toàn |
| Van cầu | Tuyến tính và hoạt động theo chu kỳ thường xuyên | Độ ổn định của bao bì trong quá trình di chuyển lặp lại của trục | Cách ly và giới hạn băng thông |
| Van bi | Van xoay 1/4 vòng | Vòng đệm trục, đường dẫn chống tĩnh điện, áp suất khoang và việc làm kín giữa thân và khớp nối | Cách ly nhanh và ngắt khẩn cấp |
| Van bướm | Van xoay 1/4 vòng | Phớt trục, tải trọng ổ trục và sự căn chỉnh của bộ truyền động | Cách ly hoặc điều khiển dòng điện lớn |
| Van có gioăng bellow | Loại tuyến tính với lớp vỏ chịu áp lực dạng ống thổi hàn | Tuổi thọ chu kỳ của ống thổi, độ bền mối hàn và lớp đệm dự phòng | Chất lỏng độc hại, nguy hiểm hoặc có độ tinh khiết cao |
7 điểm cần kiểm tra khi lựa chọn van phát thải thấp trước khi đặt hàng
- Hãy xác định đầy đủ các đặc tính của chất lỏng. Hãy nêu nồng độ hydro hoặc CO₂, hàm lượng metan, nước, H₂S, các hạt và các tạp chất khác.
- Hãy cung cấp đường bao áp suất-nhiệt độ đầy đủ. Bao gồm các điều kiện vận hành bình thường, khởi động, tắt máy, xả áp và sự cố.
- Hãy nêu tên tiêu chuẩn khí thải. Hãy chỉ định tiêu chuẩn ISO 15848-1, ISO 15848-2, API 624, API 641 hoặc các yêu cầu khác của dự án, tùy theo từng trường hợp cụ thể.
- Hãy nêu rõ bằng cấp cần thiết. Ghi lại cấp độ rò rỉ, số chu kỳ chịu tải, dải nhiệt độ, chất lỏng thử nghiệm và các yêu cầu nghiệm thu sản phẩm.
- Kiểm tra từng loại vật liệu làm kín. Hãy kiểm tra các chi tiết như vòng đệm, gioăng trục, gioăng thân van, miếng lót ghế van và vòng đệm O-ring, chứ không chỉ riêng chất liệu kim loại của thân van và các chi tiết hoàn thiện.
- Xác định khái niệm “tần số kích hoạt” và “tần số hoạt động”. Chế độ vận hành thủ công hoặc tự động, vị trí an toàn khi sự cố, thời gian đóng, tần suất chu kỳ và chênh lệch áp suất tối đa.
- Yêu cầu cung cấp tài liệu có thể truy xuất nguồn gốc. Trước khi đưa vào sản xuất, cần thống nhất về các chứng chỉ, báo cáo thử nghiệm, hồ sơ vật liệu, các điểm kiểm tra và bản vẽ đã được phê duyệt.
Những sai sót thường gặp trong bản vẽ kỹ thuật
Gọi một van là “không rò rỉ” mà không nêu rõ ranh giới
Rò rỉ bên trong buồng đốt và phát thải không kiểm soát bên ngoài là hai yêu cầu riêng biệt. Bảng thông số kỹ thuật cần nêu rõ cả hai yêu cầu này khi cả hai đều có liên quan.
Chỉ định loại bao bì đã được phê duyệt nhưng không chỉ định cụm van đạt tiêu chuẩn
Việc kiểm tra dữ liệu về vật liệu đệm là hữu ích, nhưng hiệu suất của van hoàn chỉnh còn phụ thuộc vào khoang đệm, bề mặt trục van, thiết kế vòng đệm, hệ thống bu-lông và quy trình lắp ráp.
Sử dụng danh mục vật liệu tiêu chuẩn cho hydro hoặc CCUS
Tính tương thích của vật liệu phải được xem xét dựa trên thành phần, áp suất, nhiệt độ và các điều kiện giảm áp. Một chỉ định chung về vật liệu thân máy không thể bao quát được mọi loại phớt và bộ phận ranh giới áp suất.
Lựa chọn bộ truyền động sau khi van đã được lắp ráp xong
Ma sát trục và ma sát lớp đệm ảnh hưởng đến mô-men xoắn hoặc lực đẩy cần thiết. Việc xác định kích thước bộ truyền động cần dựa trên cấu tạo cuối cùng của van và chênh lệch áp suất làm việc xấu nhất.
Nhà sản xuất cần xác nhận những điều gì?
Một bản báo giá hữu ích cần nêu rõ loại van, kích thước, cấp áp suất, vật liệu, cách bố trí vật liệu làm kín và gioăng, tiêu chuẩn phát thải áp dụng, thông số bộ truyền động và phạm vi thử nghiệm. Mọi sự khác biệt so với yêu cầu báo giá cần được liệt kê rõ ràng.
Công ty WDL Valve chuyên cung cấp van bi, van cổng, van cầu, van bướm và các van một chiều làm từ thép cacbon, thép không gỉ, thép duplex, thép siêu duplex và một số hợp kim đặc biệt được lựa chọn. Khả năng tương thích với các tiêu chuẩn phát thải thấp, sử dụng hydro hoặc hệ thống thu giữ và lưu trữ carbon (CCUS) phải được xác nhận dựa trên yêu cầu kỹ thuật cụ thể của dự án, thay vì chỉ dựa trên loại van.
Các câu hỏi thường gặp
Tiêu chuẩn API 598 có chứng nhận van đáp ứng yêu cầu về mức phát thải rò rỉ thấp không?
Không. Tiêu chuẩn API 598 quy định về việc kiểm tra van và thử áp lực. Việc đánh giá phát thải rò rỉ đòi hỏi phải tuân thủ một tiêu chuẩn liên quan như ISO 15848-1, API 624 hoặc API 641, theo yêu cầu của bên mua.
Tiêu chuẩn nào được áp dụng cho van bi và van bướm?
Tiêu chuẩn API 641 được áp dụng cho các van xoay 1/4 vòng. Tiêu chuẩn ISO 15848-1 cũng có thể áp dụng cho các van cách ly và van điều khiển khi các yêu cầu về phân loại và thử nghiệm được quy định cụ thể.
Tiêu chuẩn nào áp dụng cho van cổng thân nâng và van cầu?
Tiêu chuẩn API 624 quy định về thử nghiệm kiểu mẫu đối với van trục nâng được trang bị gioăng than chì dẻo. Tùy theo dự án, tiêu chuẩn ISO 15848-1 cũng có thể được yêu cầu áp dụng.
Liệu mọi loại van phát thải thấp đều phù hợp với hydro không?
Không. Mức rò rỉ bên ngoài thấp chỉ là một trong những yếu tố quyết định tính phù hợp với hydro. Các yếu tố khác như vật liệu, bộ phận làm kín, thiết kế chống cháy, yêu cầu chống tĩnh điện, mức áp suất định mức và quá trình xác nhận dành riêng cho hydro cũng cần được xem xét.
Cần cung cấp những thông tin nào để lựa chọn van phát thải thấp?
Vui lòng cung cấp thông tin về thành phần chất lỏng, áp suất, nhiệt độ, kích thước, cấp áp suất, chu kỳ vận hành, chức năng van, tiêu chuẩn khí thải, các thử nghiệm bắt buộc, dữ liệu bộ truyền động và các yêu cầu về tài liệu. Những thông tin chi tiết này sẽ giúp nhà sản xuất đánh giá cụm van dựa trên các yêu cầu thực tế về lựa chọn van có mức phát thải thấp.
Thảo luận về thông số kỹ thuật van phát thải thấp của quý vị
Vui lòng gửi cho WDL Valve thông tin về môi trường làm việc, dải áp suất-nhiệt độ, loại van, tiêu chuẩn phát thải và các yêu cầu về cơ cấu truyền động để được đánh giá dự án. Đối với các nhiệm vụ có rủi ro cao hơn, vui lòng tham khảo nhà sản xuất van cho điều kiện làm việc khắc nghiệt khả năng.
