عقوبة الوزن للمعادن البحرية
تفرض المنصات البحرية ميزانيات وزن صارمة على جميع المعدات. يتطلب كل كيلوغرام من معدات الجانب العلوي فولاذًا هيكليًا لدعمه. يضيف هذا الفولاذ وزنًا أكبر، ويتطلب المزيد من هيكل المنصة. تعمل سلسلة الوزن على تضخيم تأثير المعدات الثقيلة بما يتجاوز كتلة المكون.
تُستخدم المبادلات الحرارية من النحاس-والنيكل على نطاق واسع في أنظمة حقن المواد الكيميائية البحرية. يقاوم النحاس- النيكل 90/10 التآكل الناتج عن مياه البحر ويتحمل درجات الحرارة المعتدلة للتسخين الكيميائي. كما أنها كثيفة-حوالي 8900 كجم/م3. يبلغ وزن المبادل الحراري-و-الأنبوب المصنوع من النحاس-النيكل لتسخين الحقن الكيميائي بقدرة 50 كيلووات 400-600 كجم اعتمادًا على ضغط التصميم والتكوين.
PTFE عند 2200 كجم/م3 يمثل ربع كثافة النحاس-النيكل. ملف الغمر PTFE لنفس المهمة بقدرة 50 كيلووات، يتم تركيبه مباشرة في خزان المواد الكيميائية، ويزن 40-60 كجم بما في ذلك إطار الدعم. وفورات الوزن ما يقرب من 90٪.
سلسلة الدعم الهيكلي
يتراكم فرق الوزن من خلال هيكل الدعم. يتطلب مبادل النحاس-النيكل والنحاس بوزن 500 كجم إطارًا هيكليًا من الفولاذ، ومنصات تثبيت ملحومة بسطح المنصة، وربما تعزيز السطح إذا لم تكن نقطة التثبيت مصممة للأحمال المركزة. قد يساوي إجمالي الكتلة الهيكلية المرتبطة بتركيب المبادل 30-50% من وزن المعدات - 150-250 كجم أخرى.
يتطلب ملف PTFE بوزن 50 كجم الحد الأدنى من الدعم. يتم توصيل إطار دعم PVDF أو FRP خفيف الوزن بحافة خزان المواد الكيميائية أو يتم تعليقه من الهيكل الحالي. الكتلة الهيكلية الإجمالية لا تذكر. تبلغ ميزانية وزن المنصة التي يتم توفيرها حوالي 500-700 كجم لكل تركيب لمبادل حراري.
بالنسبة للمنصات ذات أنظمة الحقن الكيميائي المتعددة-مثبطات التآكل، ومانع الترسبات الكلسية، وتسخين الميثانول-، يمكن أن يصل إجمالي التوفير في الوزن من مواصفات PTFE إلى عدة أطنان. يمكن إعادة تخصيص هذا الوزن لمعدات الإنتاج أو إزالته ببساطة من الحمل الهيكلي للمنصة.
الجدول 1: الوزن-إلى-مقارنة الأداء لرسوم تسخين الحقن الكيميائي بقدرة 50 كيلووات
| المعلمة | نحاس-نيكل 90/10 غلاف-و-أنبوب | لفائف الغمر PTFE |
|---|---|---|
| الوزن الجاف للمبادل الحراري (كجم) | 450-550 | 45-55 |
| كثافة المواد (كجم/م3) | 8,900 | 2,200 |
| وزن هيكل الدعم (كجم) | 150-250 | 5-10 |
| إجمالي الوزن المركب (كجم) | 600-800 | 50-65 |
| الوزن-إلى-نسبة الحرارة (كجم/كيلوواط) | 12-16 | 1.0-1.3 |
| متطلبات رفع التثبيت | رافعة أو دافيت | يدوي (شخصين) |
| متطلبات مساحة السطح (م²) | 1.5-2.5 | 0.3-0.5 (داخل الخزان) |
| مقاومة التآكل بمياه البحر | جيد (إمكانية الحشف الحيوي) | ممتاز (خامل) |
| توافق سائل الحقن الكيميائي | محدودة بالأمونيا والكبريتيدات | عالمي |
لوجستيات التثبيت البحرية
يؤثر الوزن على لوجستيات التثبيت بشكل مباشر. يتطلب مبادل النحاس-النيكل والنحاس بوزن 500 كجم رافعة أو رافعة للرفع على المنصة. تتضمن عمليات الرفع البحرية تصاريح ونوافذ الطقس وموظفين متخصصين. يمكن أن يتم حمل ملف PTFE بوزن 50 كجم يدويًا-على سلالم المنصة بواسطة اثنين من الفنيين وتركيبه بدون معدات الرفع.
يتم وضع ملف الغمر PTFE المدمج داخل مخزن المواد الكيميائية أو الخزان النهاري. لا يتم استهلاك أي بصمة خارجية. يشغل الغلاف النحاسي-النيكل-و-مبادل الأنابيب مساحة السطح التي يجب تخصيصها وبشرها وتزويدها بإمكانية الوصول للصيانة. في المنصات ذات المساحة المحدودة-، يؤدي تركيب PTFE-داخل الخزان إلى تحرير مساحة سطح السفينة للمعدات الأخرى.
يتبع الوصول إلى الصيانة نفس النمط. يتطلب مبادل النحاس-النيكل خلوصًا لاستخراج حزمة الأنابيب، والتي قد تكون عبارة عن عدة أمتار من المساحة الخالية في أحد الأطراف. يتطلب ملف PTFE الوصول العلوي فقط إلى الخزان لإجراء الفحص البصري الدوري.
مقاومة التآكل في الغلاف الجوي البحري
يقاوم النيكل النحاسي- التآكل الناتج عن مياه البحر من خلال تكوين طبقة واقية من أكسيد النحاسوز. يتطلب هذا الفيلم التعرض لمياه البحر النظيفة المؤكسجة لتكوينه والحفاظ عليه. في الظروف الراكدة، تحت الرواسب، أو في المياه الملوثة التي تحتوي على كبريتيدات، ينهار الفيلم ويبدأ التآكل.
الغلاف الجوي للمنصة البحرية-يهاجم رذاذ الملح والرطوبة العالية والضباب الهيدروكربوني في بعض الأحيان-النحاس-النيكل من الخارج بينما يهاجم سائل الحقن الكيميائي من الداخل. ويضيف التآكل الخارجي للهيكل والشفاه والمسامير عبء الصيانة حتى عندما تظل الأنابيب نفسها سليمة.
PTFE خامل لمياه البحر، ورذاذ الملح، والهيدروكربونات، ومجموعة كاملة من سوائل الحقن الكيميائية. لا يوجد تآكل خارجي، ولا تآكل داخلي، ولا يوجد طبقة حماية للمحافظة عليها. تظل المادة دون تغيير خلال عقود من التعرض للبحر.
ملخص
تبلغ ميزة الوزن-إلى-أداء المبادلات الحرارية PTFE مقارنة بالنيكل النحاسي- للحقن الكيميائي البحري حوالي 10:1 عند مقارنة إجمالي الوزن المركب لكل كيلووات من واجب التسخين. يتم تخفيض الوزن بنسبة 90% من خلال توفير هيكل الدعم، وتبسيط لوجستيات التثبيت، وتقليل متطلبات مساحة السطح.
يعمل PTFE على التخلص من آليات التآكل الداخلي والخارجي في البيئة البحرية، مما يزيل عبء الصيانة في المواقع التي يكون الوصول إليها مكلفًا ويعتمد على الطقس-. يعمل التثبيت المدمج داخل الخزان-على توفير مساحة على سطح السفينة لمعدات الإنتاج.
يتوفر التحليل الهندسي لوزن المبادل الحراري PTFE وتقييم التثبيت في تطبيقات بحرية محددة عند تقديم تركيبة سائل الحقن الكيميائي، وواجب التسخين، وأبعاد الخزان المتاحة، وقيود ميزانية وزن المنصة.
