EN
Woda morska o wysokiej zawartości soli to jedno z najtrudniejszych środowisk pracy dla morskich wymienników ciepła. W takich miejscach jak Zatoka Arabska, Morze Czerwone oraz niektóre obszary Morza Śródziemnego zawartość soli w wodzie może przekraczać 40 ppt, a dodatkowo występują wysoka temperatura wody, duże stężenie rozpuszczonego tlenu oraz intensywne działanie biologiczne – wszystkie te czynniki wspólcznie przyspieszają korozję, zwiększają osadzanie się kamienia i powodują znaczne zakurzanie wymiennika ciepła płytowego (PHE). Operatorzy statków kursujących w tych trudnych warunkach nie mogą polegać na tradycyjnych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Grupa SME, posiadająca ponad dwadzieścia lat doświadczenia w inżynierii morskiej, oferuje rozwiązania spełniające te wymagania dzięki połączeniu własnych produktów – od systemów ICCP, MGPS, SED i PHE po specjalnie zaprojektowane dla wody o wysokiej zawartości soli wymienniki PHE.
1. Zaawansowany dobór materiałów do warunków ekstremalnej zawartości soli
Wybór materiału stanowi podstawę konstrukcji każdego wymiennika ciepła płytowego (PHE) przeznaczonego do eksploatacji w warunkach wysokiej zasolenia. Stal nierdzewna 316L może być wystarczająca w typowych warunkach wody morskiej, ale łatwo ulega korozji punktowej i szczelinowej w warunkach wysokiego zasolenia. SME zaleca tytan jako optymalny materiał na płyty PHE w zastosowaniach o wysokim zasoleniu. W rzeczywistości pasywna warstwa tlenkowa na powierzchni tytanu jest tak wyjątkowo stabilna nawet w obecności chlorków w wysokiej temperaturze, że teoretyczny czas życia tytanu w wodzie morskiej jest nieskończony – a ryzyko katastrofalnego przebicia rur jest całkowicie wykluczone.
Tam, gdzie tytan byłby zbyt drogi w niektórych zastosowaniach, proponujemy użycie stali nierdzewnych superaustenitycznych, takich jak 254 SMO, lub stopów niklowych, takich jak Alloy C-276. Choć zapewni to lepszą odporność na lokalne korozję wywoływaną chlorkami, należy zachować ostrożność zarówno w zakresie temperatury, jak i prędkości przepływu w trakcie eksploatacji. Nasi inżynierowie współpracują z każdym klientem indywidualnie przy projektowaniu każdego zbiornika, uwzględniając parametry takie jak zawartość soli, zakres temperatur oraz prędkości pracy, aby dokonać najbardziej opłacalnego doboru materiału. W naszej fabryce w Nantong, o powierzchni 5000 m² i certyfikowanej zgodnie z normą ISO 9001, stosujemy najbardziej rygorystyczne specyfikacje materiałowe przy budowie wymienników ciepła PHE, aby spełnić wymagania ekstremalnych warunków eksploatacji statków działających w najbardziej surowych środowiskach na świecie.
2. Zapobieganie osadom i zarządzanie ciepłem
Więcej soli w cieczy oznacza wyższy udział rozpuszczonego węglanu wapnia, wodorotlenku magnezu oraz innych substancji powodujących powstawanie osadów. Podczas nagrzewania się wody morskiej po obu stronach wymiennika płytowego (PHE) te substancje wytrącają się na płytach, tworząc warstwę osadu, która utrudnia wymianę ciepła i zwiększa straty ciśnienia. Jeśli osad nie jest usuwany, może doprowadzić do całkowitego zablokowania przepływu.
SME zapobiega powstawaniu osadów poprzez kilka rozwiązań konstrukcyjnych. Wzory falistości płyt zaprojektowano tak, aby zapewnić wysoką turbulencję cieczy, co zwiększa naprężenie ścinające na powierzchni wymiany ciepła i minimalizuje prawdopodobieństwo przywierania osadu. Płyty mają również poszerzone kanały przepływowe w najgorętszych obszarach zestawu płyt, co ogranicza lokalne przegrzewanie i zapobiega wytrącaniu się osadów. SME dostarcza także wytycznych dotyczących temperatury wody chłodzącej na wejściu, opartych na temperaturze nasycenia wytrącania węglanu wapnia w strefie żeglugowej.
W warunkach szczególnie surowych, związanych z wodą morską, SME może określić samoczyszczące się wymienniki ciepła płytowe (PHE) lub zaproponować odpowiednie procedury chemicznego czyszczenia, które są bezpieczne dla naszych materiałów płytowych. W połączeniu z systemem zapobiegania rozrostowi organizmów morskich (MGPS – Marine Growth Prevention System), który kontroluje wzrost biologiczny mogący nasilać zjawisko osadzania się skałek, operator uzyskuje najskuteczniejszą metodę utrzymania wydajności cieplnej w surowych środowiskach morskich.
3. Zmniejszona prędkość przepływu i kontrola erozji
Te wysokie prędkości przepływu częściowo zmniejszają zakurzanie, ale z drugiej strony zwiększają szybkość erozji–korozji. W wodach o wysokiej zawartości soli, gdzie jony chlorkowe działają szczególnie intensywnie, może to stanowić istotny problem. SME projektuje te elementy tak, aby osiągnąć optymalny kompromis między uzyskaniem satysfakcjonującej szybkości wymiany ciepła a uniknięciem nadmiernego obciążenia, które prowadziłoby do zbyt szybkiego zużycia płyt. Parametry, które można dostosować w celu zrównoważenia wysokiej prędkości przepływu i erozji–korozji, są znacznie bardziej elastyczne w przypadku płyt tytanowych niż w przypadku stali nierdzewnych.
Wykorzystujemy modelowanie CFD wzorów przepływu przez zestaw płyt, aby sprawdzić, czy w jakichkolwiek obszarach zestawu płyt mogą występować wysokie prędkości przepływu w określonych punktach. Następnie eksperci techniczni wykorzystują swoje doświadczenie w zakresie geometrii płyt, wymiarowania otworów oraz konfiguracji uszczelek w celu zoptymalizowania rozkładu przepływu tak, aby zmniejszyć erozję, jednocześnie zapewniając, że prędkość przepływu pozostaje wystarczająco wysoka do ograniczania zanieczyszczenia biologicznego. Dzięki temu zmniejsza się liczbę płyt w urządzeniach eksploatowanych w regionach o wysokiej zawartości soli, gdzie zanieczyszczenie biologiczne może stanowić problem.
4. Zintegrowana ochrona przed korozją zapewniająca niezawodność całego systemu
Nawet materiały płyt najwyższej klasy mogą zostać podkopane przez atak wywołany w innym miejscu kadłuba, spowodowany procesami elektrochemicznymi wynikającymi z kontaktu rurociągów, armatury i połączeń z wodą o wysokiej zawartości soli. Prądy błądzące pochodzące z systemów ochrony katodowej, usterek elektrycznych lub nawet potencjałów generowanych przez wały napędowe mogą przedostać się do przewodów zawierających wodę morską i powodować szybki korozję części wymienników ciepła, niezależnie od materiału płyt.
Ryzyka, które są eliminowane przez zintegrowane podejście do ochrony małych i średnich przedsiębiorstw (SME). Dokładnie skierowana ochrona kadłuba zapewniana jest przez system ICCP (Impressed Current Cathodic Protection), który zapobiega przepływowi prądów rozproszonych z kadłuba do urządzeń PHE i ich wpływowi na nie. Gromadzenie się ładunku statycznego na wałach napędowych w wyniku obrotu może prowadzić do poziomów napięcia powodujących korozję obiegu chłodzenia wodą morską. Urządzenie SED (Shaft Earthing Device) neutralizuje ładunek statyczny na wałach napędowych, zapobiegając tym samym przepływowi potencjalnych prądów korozyjnych do wody morskiej poprzez wał napędowy i generator wałowy, a następnie przez zewnętrzną obudowę generatora wałowego do wody morskiej. W połączeniu z systemem MGPS (zapobiegającym zarastaniu biologicznemu powierzchni, które może powodować powstawanie ogniw różnicowych aerozolowych na powierzchniach metalowych) ten zintegrowany system skutecznie przeciwdziała zagrożeniom zarówno czynnikami korozyjnymi, jak i biologicznymi w warunkach wysokiej zawartości soli.
Zespół wsparcia technicznego firmy SME współpracuje z Państwem w celu analizy całej konstrukcji statku, w tym materiałów rurociągów, połączeń oraz istniejącej ochrony, projektując kompleksowe rozwiązanie zapewniające maksymalny okres użytkowania Państwa wymienników ciepła typu PHE. Dzięki ponad 500 nowym i istniejącym projektom rocznie oraz ponad 100 inżynierom elektrycznym i mechanicznym firma SME Group jest idealnie przygotowana do opracowania indywidualnego rozwiązania dla Państwa wymienników ciepła typu PHE – nawet w najbardziej ekstremalnych środowiskach słonowodnych – oraz zapewnienia spokoju ducha, którego potrzebują Państwo. Współpracując z nami, uzyskują Państwo rozwiązanie wykraczające poza same troski.