Boil-Off Gas

Hvordan forbedrer proporsjonale avlastningsventiler styringen for avdampingsgass med hydrogen?

14. februar 2025

2030 nærmer seg med stormskritt, og EUs og Storbritannias initiativ innen ren energi driver frem en rask økning i etterspørselen etter flytende hydrogen (LH2) på tvers av flere sektorer, fra luftfart til tungindustri.

Etterspørselen etter LH2 forventes også å vokse betydelig på lang sikt. Potensialet til hydrogen som et lavkarbonalternativ til fossilt brensel kan realiseres, blant annet takket være utviklingen i muligheten til å oppbevare og distribuere stoffet i flytende form. 

Selv om flytende hydrogen har høyere volumtetthet og det er mer kostnadseffektivt for transport i større omfang, er begrensningen av avdampingsgass (BOG) en stor utfordring.

Selv om LH2 krever oppbevaringstemperaturer på –253 °C (20 Kelvin), kan ikke selv avanserte isolasjonsmaterialer forhindre varmeoverføring helt. Varmeinntrenging fører til fordampning, som er vanskelig å stoppe når den først begynner (fig. 1).

Mens myndigheter og bransjer fortsetter å investere i overgangen til ren energi, kan proporsjonale avlastningsventiler spille en nøkkelrolle for å håndtere kompleksiteten til BOG som er avgjørende for å sikre en trygg, økonomisk og bærekraftig drift av LH2-systemer.

Forbedring av sikkerheten for kryogeniske systemer

Siden fordamping av flytende hydrogen kan føre til en betydelig trykkøkning i oppbevaringstanker er styring av avdampingsgass avgjørende for sikker utforming og drift av kryogeniske beholdere. Hvis BOG ikke kontrolleres effektivt, kan det sette sikkerheten på tvers av hele oppbevarings- og transportsystemet i fare, og derfor må de innlemme en robust trykkstyringsløsning som er skreddersydd for de unike kravene til kryogenisk hydrogen.

For byggere av beholdere gjenspeiles dette i standardene de må følge under utforming og konstruksjon:

• ASME-koden for kjeler og trykkbeholdere (Boiler and Pressure Vessel Code – BPVC): Denne koden inkluderer krav for utforming og konstruksjon av trykkbeholdere som brukes til oppbevaring av LH2. Koden understreker behovet for trykkavlastingssystemer for å håndtere avkokingsdamp på en trygg måte og forhindre situasjoner med overtrykk.
• ASME B31.12: Hydrogenrør og rørsystemer: Denne standarden gir retningslinjer for hydrogenrørsystemer, inkludert hensyn for håndtering av BOV fra LH2-oppbevaring. Standarden fremstiller krav til ventilering og trykkavlasting for å ivareta sikkerheten.
• 49 CFR del 178: Detaljerte spesifikasjoner for beholdere som brukes til transport av LH2, inkludert tiltak for trykkavlastningsventiler for sikker håndtering av avkokingsdamp.
• ATEX-direktivet (2014/34/EU): Regulerer utstyrs- og vernesystemer for bruk i potensielt eksplosive atmosfærer. Direktivet er relevant for anlegg som håndterer LH2 og avkokingsdamp, ettersom det krever tiltak for å redusere risiko for eksplosjon.
• Direktivet om trykkpåkjent utstyr (PED) (2014/68/EU): Dette gjelder utforming, produksjon og samsvarsvurdering av stasjonært trykkpåkjent utstyr i Europa.

Parkers proporsjonale avlastingsventiler (fig. 2) ivaretar oppbevaringsbeholdere for hydrogen ved gradvis å redusere trykk og håndtere avdampingsgass, og de er de første kryogeniske ventilene med en proporsjonal avlastningsmekanisme.

I motsetning til tradisjonelle sikkerhetsavlastningsventiler med belger som opererer binært «åpent» eller «lukket», gir Parkers proporsjonale avlastningsventiler bedre kontroll over trykknivået og en mer nøyaktig og kontinuerlig trykkregulering. De er mindre og lettere enn tradisjonelle motparter, og de er unike i sin evne til å kobles til resirkulasjonssystemer under trykk.

Når oppstrømstrykket overstiger lukkekraften som utøves av ventilfjæren, åpnes den nedre spindelen og tillater strømning gjennom ventilens utløpsport, som kan ledes til et trygt sted for resirkulasjon eller slippes ut i atmosfæren.

Strømningshastigheten øker proporsjonalt når oppstrømstrykket øker. Den unike utformingen av balanserte belger til Parkers proporsjonale avlastningsventiler har en unik mekanisme for å balansere kreftene inne i ventilen og opprettholder et konsekvent angitt trykk, selv under varierende trykkforhold.

Den proporsjonale avlastningsventilen bidrar i å takle en annen sikkerhetsutfordring som er spesifikk for transport av flytende hydrogen, ettersom den også bidrar til å fjerne risikoen for gassakkumulering i parkeringsområder under tak ved avdamping og gassutslipp fra beholderen.

Den innovative forseglingsutformingen for belger gjør det mulig å lede overflødig avdampingsgass til et trygt sted, for eksempel trygge oppbevaringsbeholdere, noe som forbedrer sikkerheten og reduserer potensielle farer for oppsamling av gass.

Reduksjon av tap ved avdamping for å forbedre lønnsomheten

Med oppbevaring av flytende hydrogen som vanligvis pådrar seg et tap ved avdamping som varierer fra 0,1 % til 0,3 % per dag, kan det å redusere eller fjerne avfall i forbindelse med BOG utgjøre en betydelig innvirkning på operatørens avkastning på investeringen.

Fordi Parkers proporsjonale utløp for avlastningsventiler kan kobles til beholderens resirkulasjonssystem under trykk gir dette deg muligheten til å tilføre gass tilbake til prosessen eller bruke den som drivstoff i lastebiler med brenselceller.

Ventilene kan også bidra til å senke kostnadene under installasjonen med integrerte A-LOK®-tilkoblinger som gjør dem enklere å installere med lavere arbeids- og materialkostnader, sammenlignet med NPT-gjenger. Fordi viktige tilkoblinger også gir deg mulighet til fastslå retningen til ventilen, kan du plassere den og deretter stramme den til, noe som ikke er mulig med NPT-gjenger.

Reduksjon av hydrogens innvirkning på atmosfæren

Selv om hydrogen er ansett som å ha mulighet til å revolusjonere energisektoren, blir miljøfordelene betydelig undergravd av feil ved håndtering av avdampingsgass.

Tradisjonelle sikkerhetsavlastningsventiler kan bare frigjøre hydrogen til atmosfæren. Siden hydrogen kan forlenge levetiden til metan (CH4) ved å påvirke nedbrytningen av stoffet, kan dette øke konsentrasjonen av drivhusgasser på bekostning av klimaet.

I denne sammenhengen spiller forseglingsutformingen for belger til Parkers proporsjonale avlastningsventiler en avgjørende rolle ved å sikre at overflødig avdampingsgass håndteres effektivt og ledes til trygge oppbevaringssteder, noe som forhindrer unødvendig ventilering ut i atmosfæren.

Ventilenes integrerte A-LOK®-tilkoblinger bidrar til å redusere flyktige utslipp ytterligere ved å gi lekkasjefrie tilkoblinger av høy kvalitet til systemet under trykk.

Fremming av kryogenisk teknologi for en bærekraftig fremtid med hydrogen

Hydrogenprodusenter og -ingeniører står overfor store utfordringer i arbeidet med å forbedre driftseffektiviteten, redusere avfall og forbedre sikkerheten i systemer med flytende hydrogen. Våre kryogeniske proporsjonale avlastningsventiler viser bare ett aspekt av vårt pågående arbeid for å støtte utviklingen av bærekraftig, effektiv og trygg infrastruktur med hydrogen. Ved å investere i banebrytende teknologier som er utviklet for å optimalisere ressursbruk og minimere miljøbelastningen, bidrar Parker til å drive overgangen til en renere og mer bærekraftig energifremtid.

Du finner hele utvalget av produkter for hele hydrogenøkonomien på siden vår med hydrogenløsninger..

Finn ut mer om Parkers kryogeniske løsninger