Τα συστήματα υδρογόνου απαιτούν βαλβίδες και εξοπλισμό ροής με κατάλληλη στεγανότητα, συμβατότητα υλικών και δυνατότητα λειτουργίας στις πιέσεις και θερμοκρασίες της εγκατάστασης. Το υδρογόνο έχει μικρό μοριακό μέγεθος και μπορεί να εμφανίσει αυξημένη τάση διαφυγής από συνδέσεις, παρεμβύσματα, packing και σημεία στεγανοποίησης στελέχους.

Σε μονάδες παραγωγής, συμπίεσης, αποθήκευσης, διανομής και χρήσης υδρογόνου απαιτείται έλεγχος ροής σε κύριες και βοηθητικές γραμμές. Η επιλογή βαλβίδων γίνεται με βάση την πίεση λειτουργίας, τη θερμοκρασία, την καθαρότητα του αερίου, τη συχνότητα χειρισμού, την κατεύθυνση ροής, τις απαιτήσεις απομόνωσης και τη σύνδεση με το σύστημα αυτοματισμού ή ασφαλείας.

Τυπικές εφαρμογές

• Γραμμές αέριου υδρογόνου σε παραγωγή, συμπίεση, αποθήκευση και διανομή.
• Βοηθητικά κυκλώματα σε μονάδες ηλεκτρόλυσης και συστήματα καθαρισμού αερίου.
• Γραμμές τροφοδοσίας υδρογόνου σε καυστήρες, αντιδραστήρες και κυψέλες καυσίμου.
• Συστήματα εξαέρωσης, εκτόνωσης, purge και ασφαλούς απομόνωσης τμημάτων.
• Δίκτυα αζώτου ή αδρανούς αερίου για έκπλυση και αδρανοποίηση γραμμών.
• Βοηθητικά δίκτυα νερού ψύξης, πεπιεσμένου αέρα και οργάνων ελέγχου.
• Σταθμοί μέτρησης, ρύθμισης πίεσης και προστασίας εξοπλισμού.

Κριτήρια επιλογής εξοπλισμού

• Πίεση λειτουργίας, πίεση σχεδιασμού και διαφορική πίεση στη βαλβίδα.
• Περιοχή θερμοκρασίας σε κανονική λειτουργία, εκκίνηση, διακοπή και εκτόνωση.
• Συμβατότητα υλικών σώματος, έδρας, στελέχους, παρεμβυσμάτων και packing με υδρογόνο.
• Απαιτούμενη κλάση στεγανότητας στην έδρα και στο στέλεχος.
• Πιθανότητα διαπερατότητας, εξωτερικής διαρροής και εκπομπών από σημεία στεγανοποίησης.
• Λειτουργία απομόνωσης, ρύθμισης, αντεπιστροφής, εκτόνωσης ή προστασίας από υπερπίεση.
• Τύπος σύνδεσης: φλαντζωτή, συγκολλητή, σπειρωτή ή ειδική σύνδεση σωληνώσεων.
• Απαιτήσεις αυτοματισμού, θέσης ασφαλείας και σήματος από το σύστημα ελέγχου.

Ενδεικτικός εξοπλισμός

• Βαλβίδες απομόνωσης για γραμμές υδρογόνου και βοηθητικών αερίων.
• Βαλβίδες ελέγχου για ρύθμιση πίεσης, παροχής ή αναλογίας ανάμιξης.
• Μειωτές πίεσης και ρυθμιστές πίεσης για σταθεροποίηση πίεσης τροφοδοσίας.
• Αντεπίστροφες βαλβίδες για αποφυγή αντίστροφης ροής σε συμπιεστές και δίκτυα.
• Βαλβίδες ασφαλείας και εκτόνωσης για προστασία σωληνώσεων, δοχείων και επιμέρους τμημάτων.
• Βαλβίδες με φυσερό ή ειδική στεγανοποίηση στελέχους όπου απαιτείται περιορισμός εξωτερικής διαρροής.
• Φίλτρα γραμμής για προστασία ρυθμιστών, οργάνων, βαλβίδων ελέγχου και ακροφυσίων.
• Πνευματικοί και ηλεκτρικοί ενεργοποιητές για χειρισμό από σύστημα αυτοματισμού ή ασφαλείας.

Για κάθε εφαρμογή εξετάζονται η πίεση και θερμοκρασία σχεδιασμού, η σύνθεση και καθαρότητα του αερίου, οι απαιτήσεις στεγανότητας, το σημείο εγκατάστασης, ο τρόπος χειρισμού και η λογική ασφαλείας του συστήματος. Με αυτά τα δεδομένα καθορίζονται ο τύπος βαλβίδας, το ονομαστικό μέγεθος, η κλάση πίεσης, τα υλικά κατασκευής, η διάταξη στεγανοποίησης και ο κατάλληλος ενεργοποιητής.

Valves and flow equipment for hydrogen applications

Hydrogen systems require valves and flow equipment with suitable tightness, material compatibility and operating capability for the pressure and temperature range of the installation. Due to its small molecular size, hydrogen can have an increased tendency to escape through connections, gaskets, packing and stem sealing points.

Hydrogen production, compression, storage, distribution and utilisation units require flow control in main and auxiliary lines. Valve selection is based on operating pressure, temperature, gas purity, operating frequency, flow direction, isolation requirements and connection to the automation or safety system.

Typical applications

• Gaseous hydrogen lines in production, compression, storage and distribution.
• Auxiliary circuits in electrolysis units and gas purification systems.
• Hydrogen supply lines to burners, reactors and fuel cells.
• Venting, relief, purge and safe isolation systems for network sections.
• Nitrogen or inert gas networks for line purging and inerting.
• Auxiliary cooling water, compressed air and control instrument networks.
• Measurement, pressure regulation and equipment protection stations.

Equipment selection criteria

• Operating pressure, design pressure and valve differential pressure.
• Temperature range during normal operation, start-up, shutdown and relief conditions.
• Compatibility of body, seat, stem, gasket and packing materials with hydrogen.
• Required seat and stem tightness class.
• Risk of permeation, external leakage and emissions from sealing points.
• Isolation, control, non-return, relief or overpressure protection function.
• Connection type: flanged, welded, threaded or special tubing connection.
• Automation, fail position and control system signal requirements.

Indicative equipment

• Isolation valves for hydrogen and auxiliary gas lines.
• Control valves for pressure, flow or mixing ratio regulation.
• Pressure reducing valves and pressure regulators for feed pressure stabilisation.
• Check valves for backflow prevention in compressors and networks.
• Safety and relief valves for protection of pipework, vessels and individual sections.
• Bellows-sealed valves or special stem sealing arrangements where reduced external leakage is required.
• Line strainers for protection of regulators, instruments, control valves and nozzles.
• Pneumatic and electric actuators for operation from automation or safety systems.

For each application, the design pressure and temperature, gas composition and purity, sealing requirements, installation point, operating method and safety logic of the system should be reviewed. These data define the valve type, nominal size, pressure class, construction materials, sealing arrangement and suitable actuator.