The Weight Penalty of Marine Metals
Οι υπεράκτιες πλατφόρμες επιβάλλουν αυστηρούς προϋπολογισμούς βάρους σε όλο τον εξοπλισμό. Κάθε κιλό εξοπλισμού από την κορυφή απαιτεί δομικό χάλυβα για τη στήριξη του. Αυτός ο χάλυβας προσθέτει περισσότερο βάρος, απαιτώντας περισσότερη δομή πλατφόρμας. Ο καταρράκτης βάρους ενισχύει την επίδραση του βαρέως εξοπλισμού πολύ πέρα από τη μάζα του εξαρτήματος.
Οι εναλλάκτες θερμότητας χαλκού-νικελίου χρησιμεύουν ευρέως σε συστήματα έγχυσης χημικών στη θάλασσα. Ο χαλκός-νικέλιο 90/10 αντιστέκεται στη διάβρωση του θαλασσινού νερού και χειρίζεται τις μέτριες θερμοκρασίες της χημικής θέρμανσης. Είναι επίσης πυκνό-περίπου 8.900 kg/m³. Ένας εναλλάκτης θερμότητας{10}}και-σωλήνας κατασκευασμένος από χαλκό-νικέλιο για θέρμανση με έγχυση χημικών 50 kW ζυγίζει 400-600 kg ανάλογα με την πίεση σχεδιασμού και τη διαμόρφωση.
Το PTFE στα 2.200 kg/m³ είναι το ένα-τέταρτο της πυκνότητας του χαλκού-νικελίου. Ένα πηνίο εμβάπτισης από PTFE για την ίδια ισχύ 50 kW, τοποθετημένο απευθείας στη δεξαμενή χημικών, ζυγίζει 40-60 kg συμπεριλαμβανομένου του πλαισίου στήριξης. Η εξοικονόμηση βάρους είναι περίπου 90%.
Ο Καταρράκτης Δομικής Υποστήριξης
Η διαφορά βάρους ενώνεται μέσω της δομής στήριξης. Ένας χάλκινος-εναλλάκτης νικελίου 500 kg απαιτεί δομικό χαλύβδινο πλαίσιο, επιθέματα στερέωσης συγκολλημένα στο κατάστρωμα πλατφόρμας και πιθανώς ενίσχυση του καταστρώματος εάν το σημείο εγκατάστασης δεν έχει σχεδιαστεί για συγκεντρωμένα φορτία. Η συνολική δομική μάζα που σχετίζεται με την εγκατάσταση του εναλλάκτη μπορεί να ισούται με το 30-50% του βάρους του εξοπλισμού - άλλα 150-250 kg.
Ένα πηνίο PTFE 50 kg απαιτεί ελάχιστη υποστήριξη. Ένα ελαφρύ πλαίσιο στήριξης PVDF ή FRP συνδέεται στο χείλος της δεξαμενής χημικών ή κρέμεται από την υπάρχουσα κατασκευή. Η συνολική δομική μάζα είναι αμελητέα. Ο προϋπολογισμός βάρους πλατφόρμας που εξοικονομείται είναι περίπου 500-700 kg ανά εγκατάσταση εναλλάκτη θερμότητας.
Για πλατφόρμες με πολλαπλά συστήματα έγχυσης χημικών-αναστολέα διάβρωσης, αναστολέα αλάτων, θέρμανση μεθανόλης-η συνολική εξοικονόμηση βάρους από τις προδιαγραφές PTFE μπορεί να φτάσει αρκετούς τόνους. Αυτό το βάρος μπορεί να ανακατανεμηθεί στον εξοπλισμό παραγωγής ή απλά να αφαιρεθεί από το δομικό φορτίο της πλατφόρμας.
Πίνακας 1: Σύγκριση βάρους-σε-απόδοσης για 50 kW χημική έγχυση θέρμανσης
| Παράμετρος | Copper-Nickel 90/10 Shell-και-Tube | Πηνίο εμβάπτισης PTFE |
|---|---|---|
| Εναλλάκτης θερμότητας ξηρό βάρος (kg) | 450-550 | 45-55 |
| Πυκνότητα υλικού (kg/m³) | 8,900 | 2,200 |
| Βάρος δομής στήριξης (kg) | 150-250 | 5-10 |
| Συνολικό εγκατεστημένο βάρος (kg) | 600-800 | 50-65 |
| Αναλογία βάρους-προς-θερμότητα (kg/kW) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| Απαίτηση ανύψωσης εγκατάστασης | Γερανός ή δαβίτος | Εγχειρίδιο (2 άτομα) |
| Απαίτηση χώρου στο κατάστρωμα (m²) | 1.5-2.5 | 0,3-0,5 (εντός δεξαμενής) |
| Αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού | Καλό (δυνατή βιορρύπανση) | Εξαιρετικό (αδρανές) |
| Συμβατότητα χημικού υγρού έγχυσης | Περιορίζεται από αμμωνία, σουλφίδια | Παγκόσμιος |
Logistics υπεράκτιων εγκαταστάσεων
Το βάρος επηρεάζει άμεσα την εφοδιαστική εγκατάσταση. Ένας εναλλάκτης νικελίου 500 kg χαλκού-χρειάζεται γερανό ή ράβδο για ανύψωση στην πλατφόρμα. Οι υπεράκτιες εργασίες ανύψωσης περιλαμβάνουν άδειες, παράθυρα καιρού και αφοσιωμένο προσωπικό. Ένα πηνίο PTFE 50 κιλών μπορεί να μεταφερθεί με το χέρι-από δύο τεχνικούς και να τοποθετηθεί χωρίς ανυψωτικό εξοπλισμό.
Το συμπαγές πηνίο εμβάπτισης PTFE χωράει μέσα στη δεξαμενή αποθήκευσης χημικών ή ημέρας. Δεν καταναλώνεται εξωτερικό αποτύπωμα. Ο εναλλάκτης χάλκινου-νικελίου-και-σωλήνων καταλαμβάνει χώρο στο κατάστρωμα που πρέπει να εκχωρηθεί, να τριφτεί και να παρέχεται πρόσβαση για συντήρηση. Σε-πλατφόρμες περιορισμένου χώρου, η εγκατάσταση PTFE στη δεξαμενή-απελευθερώνει την περιοχή του καταστρώματος για άλλο εξοπλισμό.
Η πρόσβαση στη συντήρηση ακολουθεί το ίδιο μοτίβο. Ένας χαλκός-εναλλάκτης νικελίου απαιτεί διάκενο για την εξαγωγή δέσμης σωλήνων, το οποίο μπορεί να είναι αρκετά μέτρα ελεύθερου χώρου στο ένα άκρο. Ένα πηνίο PTFE απαιτεί μόνο πρόσβαση από την κορυφή στη δεξαμενή για περιοδική οπτική επιθεώρηση.
Αντοχή στη διάβρωση στη θαλάσσια ατμόσφαιρα
Ο χαλκός-νικέλιο αντιστέκεται στη διάβρωση του θαλασσινού νερού μέσω του σχηματισμού μιας προστατευτικής μεμβράνης οξειδίου του χαλκού. Αυτό το φιλμ απαιτεί έκθεση σε καθαρό, οξυγονωμένο θαλασσινό νερό για να σχηματιστεί και να διατηρηθεί. Σε στάσιμες συνθήκες, κάτω από εναποθέσεις ή σε μολυσμένα νερά που περιέχουν σουλφίδια, η μεμβράνη διασπάται και ξεκινά η διάβρωση με κοιλότητες.
Η ατμόσφαιρα υπεράκτιας πλατφόρμας-ψεκασμός αλατιού, υψηλή υγρασία, περιστασιακή ομίχλη υδρογονανθράκων-επιτίθεται στο χαλκό-νικέλιο από το εξωτερικό ενώ το υγρό έγχυσης χημικών επιτίθεται από το εσωτερικό. Η εξωτερική διάβρωση του κελύφους, των φλαντζών και του μπουλονιού προσθέτει βάρος συντήρησης ακόμη και όταν οι ίδιοι οι σωλήνες παραμένουν άθικτοι.
Το PTFE είναι αδρανές στο θαλασσινό νερό, στο σπρέι αλατιού, στους υδρογονάνθρακες και σε όλο το φάσμα των υγρών έγχυσης χημικών. Δεν υπάρχει εξωτερική διάβρωση, εσωτερική διάβρωση και προστατευτική μεμβράνη για συντήρηση. Το υλικό παραμένει αμετάβλητο κατά τη διάρκεια δεκαετιών υπεράκτιας έκθεσης.
Περίληψη
Το βάρος-σε-πλεονέκτημα απόδοσης των εναλλάκτη θερμότητας PTFE έναντι του χαλκού-νικελίου για την υπεράκτια έγχυση χημικών είναι περίπου 10:1 όταν συγκρίνετε το συνολικό εγκατεστημένο βάρος ανά κιλοβάτ δασμού θέρμανσης. Η μείωση βάρους κατά 90% καταρράκτη μέσω της εξοικονόμησης στη δομή στήριξης, της απλοποιημένης εφοδιαστικής εγκατάστασης και των μειωμένων απαιτήσεων χώρου στο κατάστρωμα.
Το PTFE εξαλείφει τόσο τους εσωτερικούς όσο και τους εξωτερικούς μηχανισμούς διάβρωσης στο θαλάσσιο περιβάλλον, αφαιρώντας το φόρτο συντήρησης σε τοποθεσίες όπου η πρόσβαση είναι ακριβή και εξαρτώνται από τις καιρικές συνθήκες-. Η συμπαγής εγκατάσταση σε-δεξαμενή ελευθερώνει χώρο στο κατάστρωμα για εξοπλισμό παραγωγής.
Η μηχανική ανάλυση για το βάρος του εναλλάκτη θερμότητας PTFE και την αξιολόγηση της εγκατάστασης σε συγκεκριμένες υπεράκτιες εφαρμογές είναι διαθέσιμη με την υποβολή της σύνθεσης του χημικού υγρού έγχυσης, του καθήκοντος θέρμανσης, των διαθέσιμων διαστάσεων της δεξαμενής και των περιορισμών του προϋπολογισμού του βάρους της πλατφόρμας.
