制氢系统中的阀门怎么选择？

随着清洁能源的日益重视，氢能作为一种高效、清洁的能源，其在能源结构中的地位日益突出。制氢系统作为氢能产业链的关键环节，其设计和运行的每一个细节都至关重要。今天，我们就来探讨一下制氢系统中阀门的选择要点。一、选用阀门时需要考虑的因素选择阀门是根据操作和安全及经济的合理性，综合平衡比较的经验结果。在选择阀门之前必须考虑下列因素。1.物质性质
① 物料状态 a.气体物料的物料状态包括有关物性数据，纯气体还是混合物，是否有液滴或固体微粒,，是否有易凝结的成分。b.液体物料的物料状态包括有关物性数据，纯组分或混合物,是否含易挥发组分或溶解有气体 (压力降低时可析出形成两相流)，是否含固体悬浮物，以及液体的黏稠度、凝固点或倾点等。 ② 其他性质包括腐蚀性、毒性,，对阀门结构材料的溶解性，是否易燃易爆等性能。这些性能有时不只影响材质,，还会引起结构上的特殊要求，或需要提高等级。
2.工艺操作条件 ① 正常工作条件下的温度、压力以及特殊操作, 如开停车或再生、烧焦时的操作条件。a.泵的出口阀门应考虑泵的最大关闭压力等。b.当系统再生温度高出正常温度很多，而压力却有所降低时，对这种类型的系统，要考虑温度和压力的综合影响。c.操作的连续程度,，即阀门开闭的频率，也影响到对耐磨损程度的要求，开关较频繁的系统,，应考虑是否安装双阀。② 系统允许的压力降。a.系统允许压力降较小时，应选用压力降较小的阀型，如闸阀、直通的球阀等。b.需要调节流量时，应选择调节性能较好的截止阀等。c.阀门所处的环境：易燃易爆、有毒化学物料、寒冷地区的室外，不应选用铸铁阀体。
3.阀门功能①切断    几乎所有的阀门都具有切断功能。单纯用于切断而不需调节流量时，可选用闸阀、球阀等；要求迅速切断时，则以旋塞、球阀、蝶阀等较为适宜。截止阀则既可调节流量,又可用于切断。蝶阀也可用于大流量的调节。 ②改变流向    选用两通（通道为L形）或三通（通道为T形）球阀或旋塞，可以迅速改变物料流向，且由于一个阀门起到两个以上直通阀门的作用，可简化操作，使切换准确无误,并能减少所占空间。③调控    截止阀、柱塞阀可以满足一般的流量调节，,针形阀可用于微小流量的调节：在较大流量范围进行稳定（压力、流量）的调节,则以节流阀为宜。④止回    需防止物料倒流时可选用止回阀。某些特殊情况可以选择有附加功能的阀门,如带夹套、带排净口和带旁路的阀门，防止固体微粒沉降的带吹气口的阀门等。
4.开关阀门的动力 就地操作的阀门绝大多数用手轮，由于安装条件限制导致手够不着的,可采用链轮或加长杆。大口径的阀门应采用电动阀,在防爆区内要采用相应等级的防爆电动机。遥控阀门：采用的动力种类有气动、液压、电动等，其中电动又分为电磁阀与电动机带动的阀。应根据需要和所能提供的能源来选择。
三、各种类型阀门的特点及适用范围1.闸阀 闸阀又称闸板阀，其特点是利用闸板进行启闭。按阀杆上螺纹的位置分为暗杆式与明杆式两种：按闸板结构又可分为楔式与平行式两种。闸阀的优点是阻力小，开闭缓慢，无水锤现象，而且适用的口径范围、压力温度范围都很宽。其缺点是结构比较复杂，制造和维修也比较困难，价格较贵，且阀体高，占地面积大。当闸阀半开时，阀芯易产生振动，所以闸阀只适用于全开或全闭的情况，不适用于需要调节流量的场合。闸阀阀体内有刻槽，不适用于含固体微粒的流体。近年来带有吹气口的闸阀可适用于这种情况。单闸板闸阀可安装在水平或垂直管路上，有传动装置的闸阀和无传动装置的双闸板闸阀应直立安装于水平管线上。2.截止阀 截止阀是化工装置广泛应用的阀型。按其结构型式分为标准式、流线式和直通式三种。应用最多的是标准式截止阀。 截止阀的优点是流量调节平稳，严密不漏，很少检修，可耐较高压力和温度，适用于多种流体，一般多装在泵出口、调节阀旁路、流量计上游等需调节流量之处。其缺点是构造复杂，价格较贵，流体经过阀门时局部阻力较大。此外，截止阀与同口径的闸阀相比，体积较大，因而限制了它的最大口径 (DN150~200)。安装时，应注意液流方向与阀体上箭头方向一致。无传动装置的截止阀，可安装于管路的任一位置上，带有传动装置的截止阀应垂直安装于水平管线上。
3.旋塞、柱塞阀和球阀 三者功能相似，都是可以迅速启闭的阀门。阀芯有横向开孔，流体直流通过，压力降小，适用于悬浮液或黏稠液。阀芯又可做成L形或T形通道而成为三通阀和四通阀。外形规整，易于做成夹套阀门用于需保温的情况，这几类阀门可较方便地制成气动或电动阀进行遥控。旋塞阀的优点是构造简单，价格便宜，开闭较快,占地面积小，容易检修和维护，完全开启时流体阻力小。其缺点是不能精密调节流量，大口径时开关很费力。它主要用于输送温度低于120℃、压力为 0.3~1.6MPa(表)的流体管路上。与旋塞阀一样，球阀开闭快捷，操作方便,流体，阻力小，零部件重量轻，密封面比旋塞阀易加工，且不易擦伤。它适用于低温、高压、黏度较大的流体，但不宜作调节流量用。4.蝶阀 其特点是口径大，重量轻，开闭迅速，开启力小。因密封性较差，只适用于调节流量，不能用于完全切断。因使用温度受密封材料的限制，它常用于温度低于80℃、压力小于1MPa(表)的原油、水、空气、烟道气等大口径管道。
5.止回阀止回阀是用以防止流体逆向流动的阀门。一般用于防止由于流体倒流造成的污染、温升或机械损坏。常用的有旋启式、升降式和球式三类。旋启式的直 比后两种大，可安装在水平、垂直或倾斜的管道上, 安装在垂直管道上时流体应自下而上流动。升降式和球式口径较小，一般只能安装在水平管道上 (特殊形式的除外)。止回阀只能用以防止突然倒流，但密封性能欠佳,因此对严格禁止倒流的物料，还应采取其他措施。离心泵进口为吸上状态时，为防止泵内液体流出泵体造成吸上困难，在进口管端装设的底阀也是一种止回阀。当容器为敞口时，底阀可带滤网。止回阀一般适用于清净介质，不适用于含固体颗粒和黏度较大的介质。6.隔膜阀及管夹阀 这两种阀门在使用时，流体只与隔膜或软管接触而不触及阀体其他部位，特别适用于腐蚀性流体、不允许泄漏的流体或黏稠液、悬浮液等，但使用范围受隔膜或软管的材质所限。 三、阀门与管路的连接方式各种阀门与化工管路的连接方式有三种。 1.螺纹连接 螺纹连接密封性较差，拆装困难，一般适用于小直径和低压管路。通常在管子上加工阳纹丝扣，阀门两端车上阴纹丝扣，互相套接。也有在阀门上加工阳纹丝扣的，称外螺纹连接。 螺纹连接有几种形式，一种是锥管螺纹，直接利用螺纹面的接触与压紧进行密封，这种连接一般还需要适当的螺纹填充料，大多数应用于水等非危险性介质：另一种是圆柱形螺纹，螺纹仅提供垫片的压紧力，利用密封垫片密封：还有一种是卡套连接，利用螺纹产生的卡套与管子金属的变形形成密封。 
2.法兰连接 大直径管路、高压管路和需要经常拆卸清理的管路,常用法兰连接。高温管路，因法兰螺钉受热伸长,降低了垫片的压紧力而产生泄漏，所以，需要选用适当的螺栓材料和采用高温工况下的再紧固措施。 3.焊接连接 一般高压管路常用焊接连接，以确保安全。但焊接连接是一种永久性连接，如要拆卸，只能将两端管子一起割掉重焊。4.卡套连接与管道采用卡套连接，防止漏水，金属制成。当旋紧螺母时，卡套受到压力，使其刃部咬入管子外壁，卡套外锥面又在压力下与接头体内锥面密合，因而能够可靠地防止泄漏。

在选择制氢系统中的阀门时，应考虑以下几个要点：

1. 物料性质：包括物料是否具有腐蚀性、毒性、易燃爆性等，并根据这些性质选择合适的阀门材料和结构。

2. 工艺操作条件：考虑工作温度、压力及操作的特殊情况，如启停车或高温再生等，选择可以承受这些条件的阀门类型。

3. 阀门功能：根据需要切断、改变流向、调节流量、防止倒流等功能选择不同类型的阀门，如闸阀、球阀、截止阀、旋塞阀等。

4. 动力方式：根据现场安装和操作条件选择手动、电动或气动等驱动方式的阀门。

5. 阀门与管路连接方式：根据管路的直径、压力及需要的拆卸频率选择螺纹连接、法兰连接或焊接连接等。

综合以上因素，选择最适合特定制氢系统的阀门类型和规格，确保系统运行的安全性和效率。
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