EN
Nước biển có độ mặn cao là một trong những môi trường khắc nghiệt nhất đối với bộ trao đổi nhiệt hàng hải. Tại các khu vực như vịnh Ba Tư, Biển Đỏ và một số đoạn của Địa Trung Hải, độ mặn có thể vượt quá 40ppt, đồng thời nhiệt độ nước cao, hàm lượng oxy hòa tan cao và mức độ hoạt động sinh học mạnh — tất cả những yếu tố này kết hợp làm tăng tốc độ ăn mòn, gia tăng sự hình thành cáu cặn và gây ra mức độ bám cặn đáng kể trên bộ trao đổi nhiệt bản mỏng (PHE). Các chủ tàu vận hành tại những vùng nước khắc nghiệt này không thể dựa vào các thiết kế truyền thống. SME Group, với hơn hai mươi năm kinh nghiệm trong kỹ thuật hàng hải, có thể cung cấp giải pháp đáp ứng yêu cầu này thông qua sự kết hợp các sản phẩm của mình, từ hệ thống bảo vệ điện hóa (ICCP), hệ thống bảo vệ bằng kim loại dễ tan (MGPS), hệ thống xử lý điện phân (SED) và bộ trao đổi nhiệt bản mỏng (PHE), đến thiết kế PHE được tối ưu riêng cho môi trường độ mặn cao.
1. Lựa chọn vật liệu tiên tiến cho điều kiện độ mặn cực cao
Việc lựa chọn vật liệu là nền tảng cho bất kỳ thiết bị trao đổi nhiệt bản mỏng (PHE) nào được thiết kế để vận hành trong môi trường có độ mặn cao. Thép không gỉ 316L có thể phù hợp trong các điều kiện nước biển thông thường, nhưng dễ bị ăn mòn điểm và ăn mòn kẽ hở trong điều kiện độ mặn cao. SME khuyến nghị nên sử dụng titan làm vật liệu lý tưởng cho các bản mỏng của PHE trong các ứng dụng độ mặn cao. Thực tế, lớp màng oxit thụ động trên titan ổn định đến mức ngoại lệ ngay cả trong môi trường clorua ở nhiệt độ cao, do đó titan có tuổi thọ sử dụng về mặt lý thuyết là vô hạn trong nước biển—đồng thời đảm bảo không xảy ra hiện tượng thủng ống nghiêm trọng.
Ở những ứng dụng mà titan quá đắt đỏ, chúng tôi đề xuất sử dụng thép không gỉ siêu-austenit như 254 SMO hoặc hợp kim nền niken như Alloy C-276. Mặc dù điều này giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn cục bộ do clorua, bạn vẫn cần lưu ý cả về nhiệt độ lẫn vận tốc trong quá trình sử dụng. Các kỹ sư của chúng tôi phối hợp cùng từng khách hàng để phân tích từng thiết bị cụ thể dựa trên đặc tính độ mặn, dải nhiệt độ và vận tốc vận hành nhằm lựa chọn giải pháp tối ưu nhất về chi phí. Tại nhà máy sản xuất đạt chứng nhận ISO 9001 trên diện tích 5.000 m² đặt tại Nantong, chúng tôi tuân thủ các đặc tả vật liệu nghiêm ngặt nhất khi chế tạo thiết bị PHE nhằm đáp ứng điều kiện khắc nghiệt nhất trên các tàu hoạt động trong môi trường khó khăn nhất thế giới.
2. Ngăn ngừa bám cặn và quản lý nhiệt
Nhiều muối hơn trong chất lỏng đồng nghĩa với tỷ lệ cao hơn của canxi cacbonat hòa tan, magie hiđroxit và các tác nhân gây cặn khác. Khi nước biển được làm nóng lên ở hai phía của bộ trao đổi nhiệt kiểu bản mỏng (PHE), những chất này kết tủa trên các bản mỏng, tạo thành một lớp cặn làm giảm hiệu suất truyền nhiệt và gây tăng tổn thất áp suất. Nếu để hiện tượng đóng cặn diễn ra mà không kiểm soát, lớp cặn này thực tế sẽ gây tắc nghẽn.
SME giải quyết vấn đề đóng cặn thông qua nhiều phương pháp thiết kế. Các họa tiết gân nổi trên bản mỏng được thiết kế nhằm tạo độ nhiễu cao cho dòng chất lỏng, từ đó gia tăng ứng suất cắt trên bề mặt trao đổi nhiệt để giảm thiểu khả năng bám dính của cặn. Các bản mỏng cũng có các kênh dẫn lưu chất rộng hơn tại những vùng nóng nhất của cụm bản mỏng, giúp giảm hiện tượng quá nhiệt cục bộ nhằm ngăn ngừa sự kết tủa. SME cũng sẽ cung cấp hướng dẫn về nhiệt độ đầu vào của nước làm mát dựa trên nhiệt độ bão hòa kết tủa canxi cacbonat theo vùng khai thác.
Trong các môi trường có điều kiện nước biển đặc biệt khắc nghiệt, SME có thể chỉ định các bộ trung hòa PHE tự làm sạch hoặc đề xuất các quy trình làm sạch hóa chất phù hợp, an toàn khi sử dụng trên vật liệu bản mỏng của chúng tôi. Kết hợp với hệ thống ngăn ngừa sự phát triển sinh học trên tàu (MGPS – Marine Growth Prevention System) nhằm kiểm soát sự phát triển sinh học – yếu tố có thể làm trầm trọng thêm hiện tượng đóng cặn – người vận hành sẽ có giải pháp hiệu quả nhất để duy trì hiệu suất truyền nhiệt trong các môi trường biển khắc nghiệt.
3. Giảm vận tốc dòng chảy và kiểm soát xói mòn
Những vận tốc dòng chảy cao này sẽ phần nào làm giảm hiện tượng bám cặn, nhưng mặt khác lại làm tăng tốc độ ăn mòn do xói mòn. Trong các nguồn nước có độ mặn cao, nơi ion clorua tấn công mạnh mẽ, vấn đề này có thể đặc biệt nghiêm trọng. SME thiết kế sản phẩm nhằm đạt được sự cân bằng hài hòa giữa việc đảm bảo tốc độ truyền nhiệt hợp lý và tránh vận hành quá mức gây hao mòn nhanh các tấm bản lề. Các thông số có thể điều chỉnh để cân bằng giữa vận tốc cao và ăn mòn do xói mòn phù hợp hơn nhiều với các tấm titan so với thép không gỉ.
Chúng tôi sử dụng mô hình hóa CFD đối với các mẫu dòng chảy qua cụm bản mỏng để xác định xem có bất kỳ vùng nào trong cụm bản mỏng có thể chịu vận tốc dòng chảy cao tại những điểm cụ thể hay không. Sau đó, các chuyên gia SME sẽ dựa trên kinh nghiệm của chúng tôi về hình học bản mỏng, kích thước cổng và cấu hình gioăng để tối ưu hóa phân bố dòng chảy nhằm giảm xói mòn đồng thời đảm bảo vận tốc vẫn đủ cao để kiểm soát hiện tượng bám sinh vật. Điều này giúp giảm số lượng bản mỏng trong các tàu hoạt động ở khu vực có độ mặn cao, nơi hiện tượng bám sinh vật có thể gây ra vấn đề.
4. Bảo vệ chống ăn mòn tích hợp nhằm đảm bảo độ tin cậy cho toàn bộ hệ thống
Ngay cả các vật liệu tấm chất lượng cao nhất cũng có thể bị suy giảm do sự tấn công bắt nguồn từ vị trí khác trên thân tàu, gây ra bởi hiện tượng điện hóa khi nước có độ mặn cao tiếp xúc với đường ống, phụ kiện và mối nối. Dòng điện lạc phát sinh từ hệ thống bảo vệ catốt, sự cố điện hoặc thậm chí từ các điện thế được tạo ra bởi trục truyền động có thể xâm nhập vào hệ thống đường ống chứa nước biển và gây ra hiện tượng ăn mòn nhanh chóng ở các bộ phận của bộ trao đổi nhiệt, bất kể loại vật liệu tấm nào được sử dụng.
Các rủi ro được giải quyết bằng cách tiếp cận bảo vệ tích hợp của SME. Việc bảo vệ vỏ tàu được thực hiện một cách chính xác nhờ hệ thống ICCP (Bảo vệ catốt bằng dòng điện cưỡng bức), đảm bảo không có dòng điện lạc từ vỏ tàu xâm nhập vào thiết bị PHE và gây ảnh hưởng đến chúng. Việc tích tụ điện tích tĩnh trên trục do quay có thể tạo ra mức điện áp gây ăn mòn mạch làm mát bằng nước biển. Thiết bị nối đất trục (SED) khử điện tích tĩnh trên trục, từ đó ngăn chặn các dòng điện ăn mòn tiềm ẩn này đi vào nước biển qua trục, máy phát điện trục và cuối cùng thoát ra nước biển qua vỏ ngoài của máy phát điện trục. Khi kết hợp với hệ thống MGPS (ngăn ngừa sự bám sinh vật trên bề mặt, vốn có thể tạo ra tế bào vi điện cực do sự chênh lệch thông khí trên các bề mặt kim loại), hệ thống tổng hợp này hiệu quả chống lại cả mối đe dọa từ tác nhân ăn mòn lẫn sinh học trong điều kiện độ mặn cao.
Đội ngũ hỗ trợ kỹ thuật của SME làm việc cùng quý khách để phân tích toàn bộ thân tàu, bao gồm vật liệu ống, hệ thống nối đẳng thế và các biện pháp bảo vệ hiện có, từ đó thiết kế giải pháp toàn diện nhằm tối đa hóa tuổi thọ của các thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE). Với hơn 500 dự án mới và đang triển khai mỗi năm cùng đội ngũ hơn 100 kỹ sư điện và cơ khí, Tập đoàn SME ở vị trí lý tưởng nhất để phát triển giải pháp PHE tùy chỉnh dành riêng cho quý khách — ngay cả trong môi trường nước mặn khắc nghiệt nhất và mang lại sự an tâm tuyệt đối. Cùng SME, giải pháp của quý khách sẽ vượt xa những lo lắng thông thường.