Prosjektering av Ferskvannsgenerator

Transkript

1 Prosjekterng av Ferskvannsgenerator Bacheloroppgave utført ved Høgskolen Stord/Haugesund Stude for ngenørfag Maskn, Energ- og Prosessteknkk Av: Kalla Kleppe Kanddat nr. 45 Haugesund Våren 007

2 - I -

3 FOROR So sste del av en treårg ngenørutdannng på studeretnngen prosess og energteknkk ved Høyskolen Stord/Haugesund skal det gjennoføres et hovedprosjekt so teller 15 studepoeng. Oppgaven kan gå ut på en problestllng so studenten selv har forulert eller so blr tldelt ved en bedrft. Etter endt arbed skal det avlegges en rapport so dokuenterer det arbedet so er bltt gjort. Målet ed denne oppgaven er at studenten skal vse at en kan bruke den kunnskapen an ha tlegnet seg gjenno studet, og at an er stand tl å fnne og nytte den nforasjonen an trenger for å løse problestllngen. Oppgaven so skulle løse fkk jeg tldelt av Fjell ndustres A/S so hører tl på Sotra utenfor Bergen. en gkk ut på å prosjektere en ferskvannsgenerator for bruk på en offshorenstallasjon. enne oppgaven var et prosjekt so var veldg reell for hvordan en jobbhverdag for en ngenør vl være. Oppgaven tok for seg ateralvalg, terske beregnnger og opptegnng av systeet. Rapporten vl hovedsak rette seg ot ansatte ved Fjell ndustrer, en kan også være av nteresse for andre so vl ha et nnblkk hvordan en ferskvannsgenerator fungerer. Jeg vl takke alle so har hjulpet eg ed å gjennoføre denne hovedoppgaven En spesell takk tl Jon Alsaker, ekstern veleder ved Fjell Industres. Haugesund 4. a 007 Kalla Kleppe - I -

4 SAMMENRAG enne rapporten handler o å prosjektere en ferskvannsgenerator so skal kunne produsere 0 /døgn ferskvann. Ferskvannsgeneratoren skal være av type flashnndaper, so er ndre utsatt for beleggdannelse saenlgnet ed alternatvet, stgerørskokeren. Følgende drftsparaetere er valgt so utgangspunkt for densjonerng: Avdapnngen skjer ved en teperatur på 60 C, og tlsvarende undertrykk (0, bar). Sjøvannsteperaturen er 10 C. Sjøvannet fra kondensator føres vdere nn systeet ed en teperatur på 0 C. et antas at det er nok tlgjengelg spllvare på nstallasjonen tl oppvarng av sjøvannet for ferskvannsproduksjonen for av vart vann ved 90 C. Noralt saltkonsentrasjon sjøvann:,5 % (,5 gra salt oppløst 100 gr sjøvann). Oppgave er gtt av fraet Fjell Industrs. e ønsker å koe nn på arkedet for ferskvannsgeneratorer ed flashnndaper der det dag er hovedsakelg kun en leverandør. Rapporten tar for seg koponent og systebeskrvelse og vurdernger angående nstallasjon og bruk av en ferskvannsgenerator. et er også gjort vurdernger ved ateral valg og laget P&I dagra og tegnnger av systeet et å optalsere en ferskvannsgenerator er koplsert. ette er på grunn av at an har ange varerende paraeter. Forandrnger på en kan det ha nnvrknnger på andre koponenter anlegget. Tl beregnnger ble derfor en del paraeter fastsatt for å kke ha for ange varable. - II -

5 INNHOLSREGISTER INNLENING BAKGRUNN OG HISTORIKK MÅLSETNING OG BEGRENSNINGER FOR OPPGAVEN FJELL INUSTRIES [ 7].... KOMPONENT OG SYSTEMBESKRIVELSE SYSTEMBESKRIVELSE PUMPER [ 1] KONENSATOR [ ] VARMEVEKSLER [ ] FLASH TANK OG RÅPEUTSKILLER VENTILER MÅLEAPPARATER VURERINGER VE INSTALLASJON OG BRUK AV FERSKVANNSGENERATOR VANNBEHOV FORELER/ULEMPER FERSKVANNSGENERATOR KONTRA LEVERING ME SUPPLYBÅT ØKONOMISKE VURERINGER Konklusjon GENERELLE BETRAKTNINGER ANGÅENE MASSEBALANSER Prnspp for ferskvannsgenerator uten gjenbruk av kjølevann Prnspp for ferskvannsgenerator ed gjenbruk av kjølevann Valg av utgangsteperatur på kjølevannet fra kondensator GRUNNLEGENE VURERINGER Kondensatoren Saltkonsentrasjon Flashnndaperen Rør densjoner MATERIALVALG SYREFAST STÅL UPLEX MO (54 SMO) KOBBER NIKKEL LEGERING (CUNI10FE) ALUMINIUM BRONSE LEGERING TITAN VALG AV METALL KONKLUSJON KONENSATOR VARMEVEKSLER ALTERNATIVT XPLATEVARMEVEKSLER PUMPER FLASH TANK SIGNALGIVERE VENTILER SKI ELEKTROPAKKE KOSTNA FOR Å KONSTRUERE FERSKVANNSGENERATORENI III -

6 6. VELEGG VALG AV TEMPERATUR UT AV KONENSATOR Forandrngen heteflate arealet ved det ulke utgangsteperaturene Massestrøen ved det ulke utgangsteperaturene KONENSATOR BEREGNINGER Energbehov Kjølevannsengden Heteflate arealet Antall rør og pass SALTKONSENTRASJON BEREGNINGER Maks væske dupng Varernng av dupngsengden FLASHINNAMPER BEREGNINGER Srkulasjonsengde Blandngsteperatur nn vareveksleren Energbehov tl vareveksleren Heteflate areal behovet tl vareveksleren Antall rør og pass Massestrøen tl vareedet vareveksleren Flash tanken RØR IMENSJONER BEREGNINGER KOSTNA LEVERING AV VANN KONTRA PROUSERT VANN ALTERNATIVE PLATEVARMEVEKSLERE PUMPER KILEREGISTER IV -

7 1. INNLENING 1.1 Barunn og hstorkk På en offshorenstallasjon trengs det store engder vann tl konsu og hygenske forål. Vann skaffes dag tl plattforene på to åter: leverng bunkers fra land eller bruk av ferskvannsgeneratorer på nstallasjonen. Sjøvann fnnes naturlg nok engdevs ved en offshore nstallasjon og en ferskvannsgenerator bruker dette sjøvannet tl å lage ferskvann. Ferskvannsgeneratoren fungerer prnsppet ved at an varer opp sjøvann tl en teperatur slk at det begynner å fordape. enne dapen er ren. eretter ledes dapen tl en kondensator hvor den blr kondensert tlbake tl vann. I prakss benyttes lavere teperaturer enn 100 C fordapnngsprosessen, noe so krever at systeet settes under vakuu. e fleste offshorenstallasjoner, sat en del båter har ulghet tl å bruke spllvare fra andre nterne prosesser, oftest kjølevann fra otoren, tl å vare opp sjøvannet. ette er energ so ellers vlle gå tl splle. et er derfor naturlg en ferskvannsgenerator at an benytter denne grats varen tl å produsere ferskvann tl eget bruk. Ferskvannsgeneratorene so er bltt brukt opp gjenno årene har hatt ulk suksess. ette er est på grunn av at an har hatt store probleer ed korrosjon og beleggdannelse. Beleggdannelsen koer av at når sjøvannet blr varet opp begynner saltet sjøvannet å danne krystallgnende belegg på heteflatene. enne beleggdannelsen gjør at vareoverførngen blr svekket og an får redusert produksjon, og tl slutt kan rørene bl helt tette av belegg. en est brukte typen ferskvannsgeneratoren opp gjenno tdene er de såkalte stgerørskokere. Her koker saltvannet vertkale rør. Grunnet den statske høyden er der ngen kokng nederst rørene. Sden dannelsen av belegg øker både ed angel på bevegelse og saltkonsentrasjon, har denne typen ferskvannsgenerator hatt store drftsprobleer, hovedsakelg på grunn av beleggdannelse på heteflater. På grunn av dsse probleene går trenden ot bruk av såkalte flashnndapere ferskvannsgeneratorene. I en flashnndaper undertrykkes kokngen ved at trykket, helt tl et vsst punkt, holdes høyere enn kokepunktet. a er kokepunktet ved det aktuelle trykket høyere enn vannteperaturen geneartoren. Ved plutselg trykkavlastnng eksepelvs ved en ventl eller strupeplate, vl kokepunktet øyeblkkelg tlpasse seg trykket ed den følge at en del væske oentant vl flashe av. enne typen har vst seg å ha betydelgere bedre egenskaper ot beleggdannelse enn stgerørskoker, ford pupngen skrer kontnuerlg bevegelse uten kokng ved heteflatene. Sden en ferskvannsgenerator opererer ed sjøvann har an store probleer ed korrosjon. erfor har an de sste årene brukt etaller so er er korrosjonsotstandg. et å senke teperaturen har også en nnvrknng på hvor fort et etall korroderer, og bruk av en flashnndaper hjelper derfor også ot korrosjonsprobleene. Sde av 80

8 På dagens arked er det hovedsaklg én leverandør so selger ferskvannsgeneratorer etter dette prnsppet, og Fjell Industres ønsker derfor å prosjektere sn egen odell for å delta dette arkedet. 1. Målsetnng og begrensnnger for oppgaven Målet ed denne oppgaven var å prosjektere en ferskvannsgenerator ed en kapastet tl å produsere0 ferskvann per døgn. For å gjennoføre dette, åtte det foretaes vurdernger av økonosk karakter ved bruk og produksjon av ferskvannsgeneratoren, gjøre ateralvalg og asseberegnnger for å optalsere ferskvannsgeneratoren forhold tl økono og det vareteknske. er er også laget P&I dagra og tegnnger av systeet. I denne oppgaven antar an at an har nok tlgjengelg spllvare på nstallasjonen og behøver dered kke å ta hensyn tl det. et er kun utført detaljerte beregnnger på hovedkoponentene so kondensator, vareveksler og flash tank so skal konstrueres ved bedrften. et er også gjort beregnnger på rør densjoner. Puper og eventuelt platevareveksler blr bestlt fra leverandør og er dered kke utført beregnnger på. 1. Fjell Industres [7] enne oppgaven er utført ved Fjell Industrer so lgge på Sotra utenfor Bergen. Fjell ndustres er en ekansk bedrft so sden 1980 har levert produkter og tjenester so: Varevekslere Rekondsjonerng og obyggng av varevekslere Trykkbeholdere Inndapngsanlegg Prosessapparater og utstyr Fabrkasjon av rørsysteer Løfteutstyr (nkl beregnnger) Generelt platearbed, svesearbed og asknerng Servce Hovedfokus har vert varevekslerer og trykkbeholdere hvor de også utvkler og patenterer egne produkter. I 00 overtok Fjell Industres bedrften Stord Bartz AS so desgnet og leverte prosessutstyr tl bedrfter nnen slandustr, fskeelndustr, kjøtt benelsndustr, alkohol og stvelse ndustr og andre prosessndustrer. Fjell Industres ønsker å vdereføre denne vrksoheten og leverer dag tjeneste også nnen dsse ndustrene. Sde av 80

9 . KOMPONENT OG SYSTEMBESKRIVELSE En ferskvannsgenerator består av følgende hovedkoponenter (Fgur 1): Puper (6 og 8) (vakuupupe, ferskvannspupe på Fgur, kke vst Fgur 1) Kondensator (5) Varevekslere (1 og )(her vst so platevarevekslere) Flashnndaper (kobnert trykk reduksjon og dråpeutskller) (4) verse ventler verse sgnalgvere, ålenstruenter og regulatorer Fgur 1. Prnsppsksse for hvordan en ferskvannsgenerator kan se ut.1 Systebeskrvelse En ferskvannsgenerator fungerer prnsppet ved at sjøvann kokes og dapen fra kokngen, so er ren, kondenseres. Noralt blr sjøvann pupet gjenno en kondensator der sjøvannet tar opp vare fra dapen so skal kondenseres tl vann. ette gjør at sjøvannet blr forvaret før det går nn og blr oppvaret vareveksleren. I vareveksleren bruker an spllvare fra en annen prosess tl å vare opp sjøvannet yterlgere. Herfra går sjøvannet nn en flashnndaper. I daputskllerdelen av denne hersker det et trykk, typsk 0, 0,5 bar. ette edfører at all væske so har høyere teperatur enn C ved nngangen tl daputsklleren vl begynne å fordape. apen blr ledet ut toppen av daputsklleren og ført tl kondensatoren der den blr kondensert tlbake tl vann. Resten av sjøvannet, so nå har en høyere konsentrasjon av salt enn det ferske sjøvannet, blr ført ut bunnen. Ved 0, bar trykk daputsklleren vl dette vannet holde en teperatur på 60 C. eretter blr det pupet nn vareveksleren gjen, lag ed nytt sjøvann. Grunnen tl at an bruker o gjen noe av vannet, er at an ønsker å få kostnadene ned ved å benytte en nst ulg heteflate på vareveksleren. Hvor ye nytt vann so behøves å koe nn er avhengg av hvor stor saltkonsentrasjonen er. Sde 4 av 80

10 . Puper [1] En pupe sn oppgave er å forflytte en væske fra et lavere nvå tl et høyere nvå (stllngsenerg), eller å øke væskens hastghet (bevegelsesenerg). ette gjøres ved å tlføre elektrsk energ tl en otor so drver pupen. Sden noen av pupene skal transportere sjøvann er det vktg å velge en pupe so er konstruert for dette ed hensyn på korrosjon/erosjon og andre forurensnnger. I vårt anlegg trenger v følgende puper (Fgur ): 1. Sjøvannspupe (pupe sjøvannet nn systeet). Srkulasjonspupe (srkulere væsken flashnndaper kretsen). Vakuupupe (danne vakuu flashnndaperen tanken) 4. Ferskvannspupe (pupe ut det produserte ferskvannet) --- Fgur. Prnsppsksse over puper anlegget. Kondensator [] I denne ferskvannsgeneratoren skal det brukes en horsontal kondensator. En kondensator er en vareveksler so kondenserer dap tl væske. en fungerer ved at dap koer nn på toppen av en tank so nneholder ange rør ed kjøleedu. apen kondenserer dered på utsden av det kalde rørene og blr ført ut bunnen. I vårt syste er kjøleedet sjøvann. Sden kondensatoren skal bruke sjøvann so kjøleedet er det vktg å lage den ut av et etall so har god korrosjonsotstand dette ljøet. Etterso den skal nstalleres på en offshorenstallasjon er det også vktg å ta hensyn tl størrelsen og vekt. Prnsppet for en kondensator er vst Fgur. Fgur. Prnsppsksse over en kondensator Sde 5 av 80

11 .4 Vareveksler [] En vareveksler (Fgur 4) overfører vare fra et flud tl et annet flud uten at fludene blandes. et forutsetter at det ekssterer en teperaturforskjell ello fludene. Varetransporten ello de to fludene skjer på følgende åter: 1. Konveksjon. Konduksjon. Strålng Fgur 4. Prnsppsksse over en vareveksler Når v skal velge hva type vareveksler so vl g optale vareteknske og økonoske resultater ulke stuasjoner å an ta hensyn tl følgende paraetere: Trykk og teperatur nvå Volustrøer Fludegenskaper Vareovergang Beleggdannelse Korrosjon/ateralvalg Antall fluder enhet Skkerhetskrav Krav tl størrelse Økono Erfarng en est brukte vareveksleren er rørvareveksleren. en består av en rørsats so er plassert nn en antel. enne typen vareveksler er robust og relatvt kopakt også ved store heteflate areal. Når trykket stger over ~0 bar og 60 C er det ofte bare denne typen varevekslere so kan brukes. et er denne typen vareveksler so er bltt beregnet denne rapporten. Vareveksleren det alternatvt skal bruke er av typen platevareveksler. En platevareveksler vl utgangspunktet ha et høyere vareovergangstall enn en rørvareveksler og kan dered bl ndre og bllgere. en reduserte størrelsen (og vekt) kan være et vktg arguent for systeer so skal plasseres på en offshorenstallasjon. Sde 6 av 80

12 en har dlertd begrensnnger når det gjelder beleggdannelse. Et alternatv for å overkoe dette kan være å benytte to stk vekslere, én aktvt tjeneste og en reserve, eller tl vask. (Fgur 1 s. 4).5 Flash tank og dråpeutskller En flashnndaper er saensatt av en vareveksler, en strupnngsanordnng, en daputskller og en srkulasjonspupe sat rør. Strupeanordnngen er satt nn ello vareveksleren og flash tanken for å skape en trykkdfferanse ello dsse. Fordapnngen undertrykkes vareveksleren grunnet trykket, en oppstår plutselg ved nngangen tl daputsklleren ved trykkavlastnng..6 Ventler Ventler benyttes tl å åpne/stenge, eventuelt kontrollere væske og gass-strøer. e kan være anuelt eller autoatsk opererte..7 Måleapparater V har flere koponenter for å g sgnal o aktuelt prosessnvå, kontrollere, sat styre systeet so: Nvået på væske flashnndaper Saltnnhold ved ulke plassernger Trykkålere Teperaturålere --- På sde 5 er der vedlagt P&I (Prosess og Instruent agra) ed overskt over alle koponenter. Sde 7 av 80

13 . VURERINGER VE INSTALLASJON OG BRUK AV FERSKVANNSGENERATOR I dette kaptelet blr det utført betraktnnger ved bruk av ferskvannsgenerator og det blr begrunnet hvorfor de ulke beregnngene er gjort. Behovet for ferskvann på en offshorenstallasjon er også undersøkt, sat fordeler og uleper ved benyttelse av ferskvannsgenerator kontra leverng av vann fra land. I tllegg er det gjort økonoske vurdernger ved bruk av en ferskvannsgenerator..1 Vannbehov På en offshorenstallasjon er det bruk for store engder ferskvann tl konsu og hygenske forål. For eksepel Statfjord A, so er en ellostor oljeplattfor ed ca 40 personer o bord, bruker gjennosntt ca ferskvann per dag. I tllegg benyttes også ferskvannsgeneratorene tl å lage ndustrvann so brukes tl spylng og lknede.. Fordeler/uleper ferskvannsgenerator kontra leverng ed supplybåt Fordelene ed bruk av en ferskvannsgenerator er at kvalteten på vannet er bra og an stor grad slpper å klore vannet. Kobnasjonen av kloret vann og sjøvann kan forårsake at ulke typer etall begynner å korrodere. Uleper ed ferskvannsgenerator opp gjenno årene er blant annet at det har vært en del vedlkeholdskostnader på grunn av korrosjon og beleggdannelse på heteflater. Begrong kan forårsake dårlg vareoverførng og gjøre at effekten av generatoren avtar. et utgjør også et korrosjonsproble. Fjell Industres ottar hvert år ange slke apparater tl overhalng og reparasjon. I noen tlfeller har vedlkeholdskostnadene vært så store og an har gått over tl å forsyne rggene ed vann fra land. Fordeler ed båtleverng er at an har stable kostnader og leveranse forhold tl en ferskvannsgenerator. Man får kke uforutsgbare utgfter so vedlkehold og reparasjonskostnader. Ulepen ed båtleveranse er at leveransen kan bl forhndret av dårlg vær, og kvalteten på vannet er kke lke bra so fra en ferskvannsgenerator. Man å også klore vannet større grad før det blr sendt ut på drkkevannsnettet, noen an helst vl unngå. erso an kan bruke spllvare fra andre prosesser tl å vare opp vannet tl ferskvannsgeneratoren kan leverng av vann fra land bl ye dyrere forhold tl vann so er produsert av en ferskvannsgenerator. 1 E-al fra K Pedersen, Statol E-al fra K Pedersen, Statol Sde 8 av 80

14 . Økonoske vurdernger Ferskvannsgeneratorer so kan bruke spllvare fra andre prosesser på nstallasjonen kan nyttegjøre energ, so ellers vlle gå tapt. et so avgjør og o det lønner seg ed en ferskvannsgenerator er hvor store vedlkeholds og reparasjonsutgfter an har. --- Vedlkeholds og reparasjonsutgftene er forårsaket hovedsakelg av to grunner, korrosjon og beleggdannelse. Velger an et aterale so har gode korrosjonsegenskaper kan an redusere dsse utgftene betraktelg. Mengden av belegg so dannes er avhengg av teperaturen og hvor stor saltkonsentrasjon sjøvannet holder. Tl å bekjepe beleggdannelse tlsettes det en avlerngsheer ferskvannsgeneratoren av typen nøytralsert polykarboksylsyre (SI-470). Man har den senere td begynt å gå over tl å bruke ferskvannsgeneratorer ed flashnndapere, noe so også har hjulpet betraktelg på dannelsen av belegg. a plattforene Statfjord A/B/C, Gullfaks A/C og Veslefrkk B ko produksjon henholdsvs begynnelsen og slutten av 1980, ble det nstallert ferskvannsgeneratorer for å produsere ferskvann tl eget bruk. Nedenfor redegjøres det for hva probleer det ulke plattforene har hatt opp gjenno årene. Statfjord A a Statfjord feltet ko produksjon 1979 ed plattforen Statfjord A, ble det nstallert stk 1 trnns SERCK evaporatorer. Rørene dsse ferskvannsgeneratorene var stort sett vært av alunu bronse, et etall so har en ddels otstand ot sjøvannskorrosjon og so er ddels bra å svese. Etter kort td ble det regstrert lav tlgjengelghet og det korrektve vedlkeholdskostnadene overskred lloner kr årlg. sse kostnadene skyldes ye tlsyn og servce, og det var store ateralprobleer rørsysteer, ventler og ejektorer. På grunn av høy teperatur på vareedet tl fordaperne, ble det ye beleggdannelse vareveksleren. e åtte derfor jevnlg bores opp, rør ble dered ødelagt og åtte pluggest. sse ferskvannsgeneratorene ble skrapet kun 7 år senere ] I 1987 ble det nstallert nye 1 trnns evaporatorer fra Alfa Laval av typen Nrex JWP-6-C- 00. enne evaporatoren ble laget gode korrosjonsotstandsdyktge aterale so 6 MO, ttan og onell. Med denne ferskvannsgeneratoren har an erfart høy tlgjengelghet, ddels vedlkeholdskostnaser, tlsyn og servce, høy kapastet og kvaltet. I peroden 1990 tl 1994 hadde dsse ferskvannsgeneratorene gjennosnttelge vedlkeholdskostnader på kr per år. Sden hver at dsse kan produsere aks 100 /døgn hver, betyr at de kan produsere vann tl en prs av ca. 5 kr/ [4]. et sste 5 årene er det brukt, lloner 4 kr på vedlkehold på alle evaporatorene, noe so gr vedlkeholdskostnader på ca kr per evaporator per år. Selv o ferskvannsgeneratorene på Statfjord A er konstruert for å klare en produksjon 100 /døgn, blr det dag aks produsert 80 /døgn. ette grunnes at når an prøver å produsere opp ot 90 /døgn begynner systeet å bl ustablt. Men selv o an produserer ndre E-al.01.07, K Pedersen, Produksjons sjef Statfjord A, Statol 4 E-al.01.07, K Pedersen, Produksjons sjef Statfjord A, Statol Sde 9 av 80

15 ferskvann stger kke prsen på vann over 5 vedlkeholdskostnader. kr/ på grunn av lavere årlge Statfjord B/C Tl Statfjord B/C so ko produksjon 198/1985 ble det kjøpt nn sae typen evaporatorer so tl Statfjord A. rftserfarngene ble veldg lk so det på Statfjord A og noen peroder ble tlgjengelgheten så lav at an åtte bunkre vann. Etter at det korrektve vedlkeholdskostnadene ko opp 4,5 lloner årene 1990/1991, ble de skrapet ] I 199 ble det også her kjøpt nn nye 1 trnns evaporatorer fra Alfa Laval. Fra tl 1995 var dsse evaporatorene rapportert felfre. sse evaporatorene har vst høy tlgjengelghet, lave korrektv vedlkeholdskostnader, lav grad av tlsyn og servce og ddels kapastet og kvaltet. 4] Gullfaks A Gullfaks A ble utstyrt ed stk Serck evaporatorer ed en kapastet på 10 /døgn når den ko produksjon Man opplevde tdlg drftsprobleer på grunn av ateralprobleer, og allerede 1988 erfarte an lav tlgjengelghet, høy korrektve vedlkeholdskostnader, høy grad av tlsyn og servce og lav kapastet og kvaltet. Korrosjon og tærng på utstyr og koponenter var en stor del av årsaken tl probleene. I 1989 og 1990 ble en del utstyr og koponenter byttet ut. Ulke ventler og ejektorer so var støpt bronse ble skftet tl 6MO og rør kobber alunu legerng (CuZn0AlF4) ble skftet tl glassfberarerterør. Rørsatsen kondensatoren, so var laget av kobber snk legerng (CuZn0AlF4), ble gjennotæret. Trekkng og pluggng av dsse rørene ble så dyrt at ny rørsats av ttan ble nstallert. Sden har den vert problefr. råpefanger onell og dråpefangerrstene kopper nkkel legerng ble skftet tl nconell på grunn av tærng. sse odfksajonene og vedlkehold fra 1987 tl 199 utgjorde en kostnad på 6, lloner NOK. I oktober 9 var tallet på generert vann 468 fordelt på evaporatorer. Bruker v dette so et representatvt tall vl an ha denne peroden en kostnad 5 kr/ for ferskvannet. 4] Gullfaks C a Gullfaks C ko produksjon 1989 ble det kjøpt nne ferskvannsgeneratorer av sae type so tl Gullfaks A. På grunn av erfarngene so var bltt gjort på Gullfaks A ble ejektorene bytter fra bronse tl 6MO før oppstart. I 1991 og 199 ble de sae odfkasjonene so ble gjort på Gullfaks A utført på rørsysteet før det ble for ye tærng systeet. Rørsatsene er kke skftet en det er prøvd å forlenge levetden ved å sette nn nylonhylser hullene rørsatsplaten. Fra 1989 tl 199 ble det brukt,658 lloner NOK på vedlkehold på Gullfaks C. erso an går ut fra at det ble produsert noen lunde den sae engden vann på Gullfaks C so på Gullfaks A, vl prsen på produsert vann bl ~16 kr/. ette vser at det var en god nvesterng å gå tl nnkjøp av er korrosjonsotstandg aterelle. [4] Sde 10 av 80

16 Veslefrkk B På Veslefrkk B ble det nstallert stk trnns Nrex evaporatorer fra Alfa Laval 1989 da produksjonen startet. Kapasteten er på 65 /døgn pr. enhet. Evaporatorene har fungert grett de perodene det har vert drft, en på grunn av tl tder lte tlgjengelg spllvare på nstallasjonen har det kke alltd vært lønnsot å produsere vann obord. For å generere dap tl ett tonn vann koster det, ed deselkostnader og CO avgfter, ca 160 kr (1995 prser). et har vert relatvt lave vedlkeholdskostnader på evaporatorene, en tl tross for lten drftstd fra tl 199 ble det regstrert en del ateralprobleer. Evaporatorskallene so nnvendg var beskyttet ed polyester og forsterket ed glassfber, løsnet og det begynte dered å korrodere. råpefangeren av alunu-essng legerng ble byttet ut ]..1 Konklusjon Man kan ha vedlkeholdsutgfter på opp ot 10 lloner kr per år (Fgur 5) for det kke lenger lønne seg ed en ferskvannsgenerator. Grunnen tl det er at prsen for å levere vann tl offshorenstallasjoner kan koe opp så eget so 400 kr/ 5. et so nngår denne prsen er kjøp av vann, lee av båt og personell. et er også strenge krav tl rengjørng av tanker og utstyr, noe so forårsaker en del ekstra arbed ed rengjørng av tanker og testng av vannkvalteten. et er dered slk at o an har en drftskker ferskvannsgenerator ed lte vedlkeholdsutgfter kan an produsere ferskvann tl en gunstg prs I dagraet (Fgur 5) er det tatt utgangspunkt en ferskvannsgenerator so har en kapastet på 100 /døgn. et er tatt ed nnkjøpsprs, so er 5 lloner, vedlkeholdskostnader og prs (~10 kr/ ) 6 for kjekaler ved bruk av en ferskvannsgenerator. etaljert nforasjon sjå vedlegg 6.6 Kostnad produsert vann kontra levert vann Prs vann kr/ Produsert vann 50 Levert vann Mlloner Vedlkehold kr/ Fgur 5. agra over hvor ye vedlkeholdskostnader an kan ha før det kke lenger lønner seg ed en ferskvannsgenerator. 5 Telefonsatale ed Lasse Mjøs (basesjef CCB) og Karl Ove Kleppe, Statol 6 Telefonsatale ed Johannes Rosnes, M-I Producton Checals Sde 11 av 80

17 .4 Generelle betraktnnger angående assebalanser Prosjekterngen av en slk ferskvannsgenerator vl ta stt utgangspunkt dverse assebalanser. Med barunn dsse assebalansene kalkuleres og vurderes deretter størrelse og konstruksjon på hovedkoponentene og tl slutt settes det hele saen tl et syste ed ventler, rør og puper. --- For at ferskvannsgeneratoren skal være balanse å engde væske nn systeet være lk engde væske ut. Med dette so utgangspunkt kan v se på ferskvannsgenerator systeet på to prnspelle åter: 1. Inntak av kjølevann (sjøvann) tl kondensatoren er uavhengg av flashnndaper kretsen.. Kjølevannet (sjøvann) fra kondensatoren blr brukt flashnndaper kretsen tl produksjon av ferskvann..4.1 Prnspp for ferskvannsgenerator uten gjenbruk av kjølevann. Her vl kke sjøvannet so brukes so kjølevann kondensatoren gå vdere nn systeet en bl dupet etter bruk. et er eget nntak av sjøvannet tl flashnndaper kretsen for produksjon av ferskvann. I dette prnsppet er (Fgur 6): A. Mengde energ (kw) nn er lk engde ut. B. Mengde kjølevann nn kondenser er lk engde kjølevann ut av kondenser. C. Mengde sjøvann nn er lk engde produsert ferskvann pluss dupet engde ved ventl før srkulasjonspupe på Fgur 6. Fgur 6 Prnsppsksse av anlegg uten gjenbruk av sjøvann fra kondensator ette anlegget er ulg å bruke og har bltt brukt, en er kke så gunstg. Grunnen er at v dette systeet kke drar nytte av oppvarngen av sjøvann kondensatoren. Når an kke får forvaret sjøvannet so skal nn flashnndapere kretsen, vl det edføre en unødvendg stor vareveksler flashnndaperen. ette på grunn av stor teperatur dfferanse på væsken so koer nn og væsken so går ut. et er også behov for en ekstra pupe dette anlegget. Sde 1 av 80

18 .4. Prnspp for ferskvannsgenerator ed gjenbruk av kjølevann. ette er det anbefalte systeet. Her bruker an kjølevannet tl kondensatoren, so er sjøvann, vdere nn flashnndaper kretsen tl produksjon av ferskvann. ette sjøvannet er nå bltt forvaret, noe so gjør at teperaturen på sjøvannet nn vareveksleren vl bl hevet. I dette prnsppet er (Fgur 7): A. Mengde energ (fra en annen klde) nn er lk engde energ ut B. Mengde sjøvann nn er lk Mengde produsert (150 /) Pluss dupet sjøvann før flashnndaper krets (ventl 1 på Fgur 7) Pluss dupet sjøvann flashnndaper krets før vareveksleren (ventl på Fgur 7) --- Fgur 7 Prnsppsksse for anlegg ved gjenbruk av sjøvann fra kondensator.4. Valg av utgangsteperatur på kjølevannet fra kondensator Utgangspunktet for kondenserngen er gtt på skallsden. et skal kondenseres 150 dap/ og kjøle det ned tl 0 C. ette kan skje ved å benytte store engder kjølevann (sjøvann) so kun vares opp ltt eller så engder so vares opp ye. Typsk teperatur dfferanse, for kjølevannet på kondensatoren, når an bruker store engder sjøvann kan være en ΔT 10 C og for så engder sjøvann ΔT 0 C For å fnne hva utgangsteperatur so var est fornuftg å bruke tar an utgangspunkt teperaturer ello ΔT 10 C og ΔT 0 C på kjølevannet ut av kondensatoren. Teperaturen på sjøvannet nn kondensatoren ble satt tl 10 C. På grunn av dette vl utgangsteperaturen bl henholdsvs 0 C, 5 C og 0 C vårt tlfelle. sse teperaturene har følgende nnvrknng på anlegget: Med en utgående kjølevannsteperatur på 0 C, vl kjølevannsengden bl eget stor ens kondensatoren blr relatvt lten, da U-verd og T for kjølevannet blr store. Sde 1 av 80

19 ette delvs oppvarede sjøvannet (eller deler av det) benyttes vdere flashnndaperen og vareveksleren, og jo lavere nngangsteperaturen er, jo større blr dsse. På den annen sde vl en valgt utgående sjøvannsteperatur på eksepelvs 0 C g en større kondensator enn ved 0 C, en satdg vl flashnndaper og vareveksler bl ndre. Over 0 C ut er vanskelg, da an vl få probleer ed å kjøle kondensatet ned tl 0 C. I tllegg vl ateralvalget da begynne å splle nn, da deler av kondensatoren kke kan lages 16 og å eventuelt lages et dyrere aterale. Beregnnger (vedlegg 6.1.1) vser at heteflate arealet kondensoren kke vl stge ye ed en teperatur øknng fra 0 C tl 0 C på kjølevannet ut. Ved 0 C vl an få et heteflate areal på ~0 og ved 0 C ~5 Masse strøen tl kjølevannet vl også nke når en har en høyere utgangsteperatur. Ved 0 C har an en kjølevannsstrø på 75,5 og ved 0 C 7,76. Har an en ndre assestrø kan det benyttes ndre puper. (Beregnet vedlegg 6.1.) Sden vareveksleren selve flashnndaperen vl åtes lages ttan, er det ønskelg å få den nst ulg på grunn av en ye høyere prs på ttan forhold tl 16 so kondensatoren skal lages av. På grunnlag av dette og det andre nevnte grunnene er det vareveksleren so blr densjonerende og an ønsker å bruke høyest ulg teperatur ut av kondensatoren. 0 C er derfor valgt ut av kondensatoren. Sde 14 av 80

20 .5 Grunnlegende vurdernger Bass for densjonerng og valg/desgn av ternske koponenter en ferskvannsgenerator skjer ed følgende bass: 1. På grunnlag av tlgjengelg energ/plass/vekt.. På grunnlag av nvesterngskostnader. På grunnlag av vedlkeholdskostnader Ferskvannsgeneratoren so skal densjonere er tenkt benyttet på en offshorenstallasjon der spll vare energ fra andre prosesser blr brukt tl å vare opp hetelegee vareveksleren.. et er vareveksleren so krever est energ og energforbruket tl andre koponenter spller derfor lten rolle for densjonerngen. Avgjørende for densjonerng av ferskvannsgeneratoren blr derfor nvesterngskostnader og vedlkeholdskostnader. Her under koer ateralvalg, størrelsen på de ulke koponentene og prs fra leverandør. Størrelse å også taes hensyn tl sden det er begrenset ed plass på en offshore nstallasjon. Når an skal regne på assebalanser en ferskvannsgenerator er der også en del grunnprnspper so etterstrebes: Optale vareteknske resultat Gjøre den est ulg økonosk og kopakt Saltkonsentrasjon nnenfor angtt oråde Verder for vskostet og spesfkk varekapastet for sjøvann vl varere etter hvlken teperatur an har. I vareveksleren og kondensatoren vl derfor dsse varere gjenno hele koponenten. et er derfor for enkelhetens skyld bare brukt et gjennosntt av dsse verdene..5.1 Kondensatoren Kondensatoren so skal bruke denne ferskvannsgeneratoren, skal konstrueres ved Fjell Industres. en skal lages rustfrtt stål 16 og skal ha en kapastet på 0 døgn ferskvann. ensjonerngen begynner derfor ed kondensatoren, so er det sste leddet ferskvannsproduksjonen. Beregnngene er vst Vedlegg 1, sde 8 tl 46. For å kunne utfør dsse beregnngen åtte an sette opp noen valgte paraeter: Teperatur på sjøvann nn 10 C Teperatur på sjøvann ut 0 C Teperatur på dap nn 60 C Teperatur på kondensat ut 0 C ensjonen på rørene ble valgt tl Ø19,05 Sde 15 av 80

21 Kondenserng av ferskvann skjer på skallsden, ens sjøvann tl kjølng strøer rørene. Grunnen tl det er at sjøsden har est begrong og å koe tl for å rengjøre. En kondensator so skal plasseres på offshore nstallasjon å være kopakt på grunn av plassbegrensnng. et forårsaker at rørene er plassert nært hverandre og det er vanskelg å rengjøre på utsden av dsse. Har an anlegg ed høyt trykk, skjer kondenserngen ofte på nnsden av rørene. ette er for å få en ndre å lettere kondensator sden v da kke trenger et så tykt skall. et første so ble beregnet var hvor ye energ so krevdes for å kondensere og kjøle ned det produserte ferskvannet tl 0 C. Energbehovet for å kondensere dapen ble beregnet tl å være 78 kw, ens for nedkjølngen var der bare 58 kw. en totale energen so kreves er da 841 kw. [vedlegg 6..1] Inngangsteperaturen og utgangsteperaturen på sjøvannet ble henholdsvs valgt tl 10 C og 0 C. For å fnne kjølevannsengden so kreves tar an utgangspunkt at energ avgtt er lk energ tatt opp. Beregnnger vser da at an får en assestrø 7,76 / [vedlegg 6..]. Når an har beregnet energbehovet og assestrøen so behøves kan v fnne heteflate arealet tl kondensatoren. Nede bunnen av kondensatoren vl en del av rørene bl brukt tl å kjøle ned ferskvannet. et er derfor et annet vareovergangstall her enn øverst kondensatoren der det blr kondensert dap på utsden av rørene. Vareovergangstallet og den dlere teperaturdfferansen er derfor ulk for kondenserngen og nedkjølngen, og heteflate arealene å beregnes hver for seg. Sden det er vanskelg å beregne hva vareovergangstallet avkjølngsdelen blr, på grunn av at det vl varerer en del etter hvor an er kondensatoren og alt etter hvor ange rør so er dekket av væske, er det erfarngsessg satt tl 50 W. K Tl kondenserngen kreves det et heteflate areal på 5 og for nedkjølngen 1 totale heteflate arealet so da kreves er 8 [vedlegg 6...].. et Når v beregner heteflate arealet tl kondensatoren legges det tl en foulng faktor når vareovergangstallet U skal beregnes. ette er en faktor so ser noe o beleggdannelsen på heteflatene. Beleggdannelse vl redusere vareoverførngskapasteten og denne faktoren legges derfor tl for å forskre oss o at v har tlstrekelg ed heteflate areal selv o det skulle danne seg en del belegg. Foulng faktoren lgger ello 0,0001, for ren sde, og 0,005 for sktten sde. Vskosteten vl forandre seg gjenno hele kondensatoren. et brukes derfor et gjennosntt ello vskosteten for nngangsteperaturen og for utgangsteperaturen. Beregnnger blr således kke helteksakt. I dag blr det brukt dataprograer tl å beregne kondensatorer, dsse ntegrerer langs rørene for å få et er nøyaktg resultat. Etter an har valgt hva teperatur an ønsker ut av kondensatoren og har funnet heteflate behovet kan an fnne ut hvor ange pass og antall rør an trenger. Sden denne kondensatoren skal plasseres på en skd, har an begrensnnger på hvor lang kondensatoren kan være. en bør kke være lengre enn. Rør daeteren ble satt tl en standard størrelse på 19,05. Når an har ange så rør vl an få et stort heteflate areal. Beregnnger Sde 16 av 80

22 vser, når an har rør ed en daeter på 19,05 og en lengde på, trengs det 11 rør for å få en stor nok heteflate. Erfarngsessg ønsker an, grunnet vareteknske og erosjonsessge forhold en hastghet so lgger rundt 1 /s nne dsse rørene. For å få denne hastgheten blr rørene delt nn såkalte pass. Pass er nndelng av rørene, dess flere pass, dess færre antall rør per pass. et forårsaker at væsken har ndre plass å fordele seg på og so gjen gjør at hastgheten øker. Ved 6 pass får v en hastghet på 1,05 /s hvert rør. ette er så nært den ønskede hastgheten at v velger å konstruere kondensatoren ed denne nndelngen. Hvordan pass nndelnger fungerer er vst på Fgur 8 s.17 Fgur 8 Prnspp sksse for en kondensator ed 4 pass.5.. Saltkonsentrasjon V har so vst forrge avsntt, tl nå bestet oss for en sjøvannsteperatur på 0 C ut av kondensatoren, noe so gr en assestrø på 8 /. ette sjøvannet går vdere nn flashnndaper kretsen saen ed sjøvannet so kke blr fordapet fra flash tanken. Sjøvannet ut fra flash tanken vl holde en teperatur på 60 C. For å kke kjøle ned dette sjøvannet er en nødvendg og får å få en høyest ulg teperatur på sjøvannet nn vareveksleren, ønsker v å dupe en del sjøvann før det koer nn flashnndaper kretsen. Hvor ye sjøvann so kan dupes er avhengg av hva saltkonsentrasjonen blr. I en ferskvannsgenerator er det erfarngsessg ønskelg ed en saltkonsentrasjon so kke er høyere en 6 7 % 7. ette på grunn av at dess høyere saltkonsentrasjon er, dess er korrosjonsprobleer og beleggdannelse vl an få. Beregnngene er vst vedlegg 6. s V vet at det koe nn 8 / og v skal dape av 1,5 /. For at ferskvannsgeneratoren skal være balanse å engde væske nn være lk engde væske ut. et betyr at v totalt å dupe 6,75 /. upngen skjer to steder, før flashnndaper kretsen (ventl 1 på Fgur 9) og flashnndaper kretsen før vareveksleren (ventl på 7 Oppgtt fra Jon Alsaker, teknsk sjef ved Fjell Industres Sde 17 av 80

23 Fgur 9). upngen ved ventl 1 avgjør hvor høy saltkonsentrasjonen blr, dess er sjøvann an duper dess høyere blr saltkonsentrasjonen. Ventl å dupe det resterende sjøvannet for å holde systeet balanse. Fgur 9. Prnsppsksse på hvor sjøvannet blr dupet For å vse effekten på saltkonsentrasjonen ved å dupe ye vann ventl 1, er det gjennoført en worst case. enne bestod at alt sjøvannet fra kondensatoren uteno 150 / ble dupet. et betyr av v duper 100 % av den totale engden ved ventl 1. Sden sjøvann nneholder,5 % salt, vl det gå 4,75 / salt nn flashnndaper kretsen. Vss v da antar at v har 1500 lter sjøvann, ed henholdsvs 5,5 / salt, so srkulerer flashnndaper kretsen, vl saltkonsentrasjonen allerede etter en te øke tl 6,4 %. I dette tlfellet vl saltkonsentrasjonen øke og øke sden saltet so koer nn flashnndaper kretsen kke koer ut gjen. ette vl derfor kke være ulg å gjennoføre. erfor ble det så beregnet hvor ye sjøvann so åtte dupes ved hver ventl avhengg av hva saltkonsentrasjonen ble ved ulke fordelnger. Utgangspunktet var at derso saltkonsentrasjonen skulle holdes konstant, åtte engde salt so ko nn flashnndaper kretsen være den sae so gkk ut. et so vl skje er at dess ndre sjøvann v slpper gjenno dess ndre sjøvann blr dupet flashnndaper kretsen. Utfallet av dette er at når v deler saltengden so koer nn på en ndre engde sjøvann so går ut ved ventl, vl saltkonsentrasjonen stge. Etter en del beregnnger bestete jeg derfor å dupe 90 % ved ventl 1 og det resterende 10 % ved ventl. et betyr at det er 4,109 / sjøvann, ed henholdsvs 17, / salt, so går vdere nn systeet, noe so gr en saltkonsentrasjon flashnndaper tanken på 4,76 % og 4,70 vareveksleren. So dagraet (Fgur 10) vser, er det først når an får så engder ed nytt sjøvann nn flashnndaper kretsen at saltkonsentrasjonen stger over ønsket nvå. Sde 18 av 80

24 Saltkonsentrasjon 9,50 Saltkonsentrasjon 8,50 7,50 6,50 5,50 4,50 Sere1, Sjøvann so går vdere % Fgur 10 agraet vser hvordan saltkonsentrasjonen endre seg etter hvor ye nytt sjøvann so slpper nn flashnndaper kretsen Selv o v har satt en grense på 6 7 % saltkonsentrasjon ønsker an kke å operere ed et slk høyt nvå. V ønsker et ltt lavere nvå for å være på den skre sden at det kke danner seg så ye belegg og for å unngå korrosjonsprobleer. Sde 19 av 80

25 .5. Flashnndaperen Flashnndaper kretsen består av en vareveksler, strupeanordnng, flashnndaper tank og en srkulasjonspupe (Fgur 11). Fgur 11. Prnsppsksse over flashnndaperen For å kunne beregne på flashnndaperen å v velge noen faste paraeter: Vareveksler Teperatur på vartvann nn 90 C Teperatur på vartvann ut 80 C Flashnndaper tank Teperatur på dap ut 60 C Teperatur på kondensat ut 60 C Beregnngene er vst vedlegg 6.4, sde Fordapnng oppnåes, so nevnt tdlgere ved at an varer opp sjøvannet veksleren tl en teperatur over teperaturen flashtanken (I vårt tlfelle 60 C) Ved plutselg trykkavlastnng vl en del av den overopphetet væsken flashe av. et er erfarngsessng vanlg å ha en teperatur på sjøvannet ut av varevekslerdelen av flashnndaperen so er ello 5 10 grader over den teperaturen so det flashes ned tl (60 C vårt tlfelle) erso teperaturen på sjøvannet nn flashnndaperen nærer seg t grader over teperaturen v har flashnndaper tanken, er det fare for at det kan begynne å koke nnover røret so går tl vareveksleren. Har an lten teperatur dfferanse derot vl det kreves ye er sjøvann for å klare å fordape 1,5. Sde 0 av 80

26 Valgte henhold tl dette en teperatur på sjøvannet nn flashnndaperen etter oppvarng vareveksleren so var ello 6 C og 68 C for å undersøke hvor ye vann so trengs ved det ulke teperaturene. Teperaturen på saltlaken ut av flashnndaperen var bltt satt tl henholdsvs 60 C og teperaturen ut på dapen var bltt satt tl 60 C. ette styres av trykket flashnndaperen. Hvordan engden ed væske so å srkulere flashnndaper kretsen varerte ed teperaturen på sjøvannet nn, er frestlt [Tabell 1] Tabell 1 Endrngen srkulasjonsengde Teperatur o C Massestrø /,80 175,7 140,9 116,90 100,74 87,68 For å være på den skre sden at det kke begynner å koke nnover røret fra flashnndaperen tl vareveksleren, en satdg at kke væskeengden blr veldg stor, velger v derfor en teperatur på 67 C ut av vareveksleren. et betyr at v å srkulere 100,74 / flashnndaperen kretsen for å klare å dape av 0 /. [vedlegg 6.4.1] et er klart at derso an hadde hatt et ndre vakuu flashnndaperen, og sjøvannet dered hadde kokt ved en høyere teperatur, vlle behovet for sjøvann so å srkulere flashnndaper kretsen vert ye ndre. Probleet v da for, so nevnt tdlgere, er større beleggdannelse og korrosjonsprobleer, og hele poenget ed en flashnndaper var jo å unngå nettopp dette. V har tl nå bestet oss for hvor ye nytt vann so koe nn flashnndaper kretsen og hvor ye sjøvann so srkulere systeet. V kan da fnne ut hva teperaturen (Fgur 1) på sjøvannet nn vareveksleren blr. enne teperaturen er en blandngsteperatur ello sjøvannet so koet fra kondensatoren (punkt Fgur 1) og fra sjøvannet so koer fra flashnndaperen tanken (punkt 1 Fgur 1). Fgur 1. Hvordan blandngsteperaturen nn vareveksleren oppstår Sde 1 av 80

27 Grunnen tl at v fører sjøvannet fra flash tanken tlbake tl kretsen er at denne væsken holder en teperatur på 60 C. et gjør at teperaturen på sjøvannet nn vareveksleren blr hevet, noe so gjen fører tl et ndre heteflate areal for vareveksleren. erso systeet var laget slk at sjøvannet fra flashnndaperen kke ble ført tlbake tl systeet, vlle an kastet ye energ for av vare. V bruker heller denne energen tl å vare opp sjøvannet so koer fra kondensatoren ytterlgere før det blr ført nn vareveksleren. Teperaturen på sjøvannet fra flashnndaperen tanken holder 60 C og teperaturen på kjølevannet fra kondensatoren holder 0 C. Beregnnger vser [vedlegg 6.4.] at blandngsteperaturen nn vareveksleren blr da 58,59 C. erso v kke hadde ført sjøvannet fra flashnndaper tanken tlbake flashnndaper kretsen, vlle teperaturen nn vareveksler delen vert den sae so teperatur på sjøvannet fra kondensatoren, kun 0 C. Med en nngangsteperatur og utgangsteperatur på henholdsvs 58,59 C tl 67 C vareveksleren og en assestrø på 100,74 / blr beregnet [vedlegg 4.6.] energbehovet 98,7 kw. For å klare å overføre denne energengden behøver an et heteflate areal på ~100 [vedlegg 6.4.4] Når v beregner heteflate arealet tl vareveksleren, legger vl her også tl en foulng faktor slk so beregnnger for kondensatoren. et resulterer et lavere varegjennogangstall og dered en større heteflate. Henskten er å være forskret ot at det er tlstrekelg ed heteflate areal selv o det oppstå begrong på heteflatene. So for kondensatoren er det hastgheten på sjøvannet so avgjør hvor ange rør og pass an skal ha vareveksleren. Hastgheten tl sjøvannet ønsker v å holde rundt 1 /s. Med det so utgangspunkt trenger an 554 rør og en nndelng på 6 pass. et gr en hastghet på 1,06 /s på sjøvannet rørene. et er så nært at v velger å konstruere vareveksleren ed 6 pass. [vedlegg 6.4.5] I denne oppgaven har v antatt ubegrenset tlgang tl vareedet. Men for å vte hvordan an skal konstruere vareveksleren er det behov for å beregne hvor stor assestrø av vareedet det kreves. Beregnnger vser at det er behov for en assestrø på ~ / [vedlegg 6.4.6] Henskten ed en flashtank er å sklle dråpene fra dapen, slk at dråpene kke følger dapstrøen. En dråpe vl være utsatt for to krefter (tar kke hensyn tl sentrfugalkreftene), oppadgående krefter so skyldes oppstuvng av dap og tyngekraften. For at dråpen skal falle ned å derfor fallhastgheten tl dråpen so skyldes tyngdekraften, være større en hastgheten den får fra det oppadgående kreft. Hastgheten dråpen å ha kalles den krtske hastgheten. Beregnnger vser at flash tanken å ha en daeter på 0,88 for at hastgheten på dapen kke skal overskrde det punkt at dråpene følger ed dapen oppover. Høyden tl en flash tank er vanlgvs xdaeteren. Så vårt tlfelle skal flash tanken være 1,76. [vedlegg 6.4.7] Sde av 80

28 .5.4 Rør densjoner et so er avgjørende hvor stor daeter an skal ha på rørene er hva hastghet an får på fludet. V ønsker en hastghet på rundt 1 /s anlegget unntatt røret hvor dapen fraktes, der ønsker v en hastghet på rundt 5 /s. Sden det er ulke volustrøer anlegget å an derfor ha ulke rør densjoner. Beregnede densjoner vl est sannsynlg kke treffe på en standard størrelse. Hovedregelen er da at an går opp tl næreste standard størrelse på sugesden (dette for å unngå for kavtasjon) og ned tl næreste standard på trykksden. Fgur 1 vser en sksse over anlegget ed fargekoder for rørene, alt etter hvor stor volustrøen er det ulke rørene. Fgur 1. Prsnppsksse over hovedrørene anlegget I henhold tl Fgur 1 blr rør densjonene so følger: Blå rør (sugesde) Volustrø: 6,94 / Rør densjon: 115,5 Standard rør densjon: N 15 Gule rør (trykksde) Volustrø: 105,64 / Rør densjon: 19, Standard rør densjon: N 00 Røde rør (trykksde) Volustrø: 100,74 / Rør densjon: 188,75 Standard rør densjon: N 150 Oransje rør (sugesde) Volustrø: 99,49 / Rør densjon: 187,58 Standard rør densjon: N 00 Sde av 80

29 Grønne rør (sugesde) Volustrø: 961 / Rør densjon: 16 Standard rør densjon: N 15 Turkse rør (sugesde) Volustrø: 1,5 / Rør densjon: 1 Standard rør densjon: N 0 Sde 4 av 80

30 4. MATERIALVALG Korrosjonsskader utgjør store økonoske tap for ndustren hvert året. Valg av rktg aterale tl ulke bruksoråder er derfor vktg. I en ferskvannsgenerator koer ange av koponentene kontakt ed sjøvann. Sden sjøvann er korrosvt, er det dette ljøet vktg å lage koponenter so har gode egenskaper ot korrosjon. ette for å gjøre systeet drftsskkert og for unngå store vedlkeholdsutgfter. et er flere ulke typer korrosjon. Skal her g en kort beskrvelse av noen av det est vanlge typene [18]: Generell korrosjon Oppstår når det pasfserende oksydsjktet delvs eller helt blr brutt ned. eretter utbrer korrosjonen seg jevnt over hele overflaten ed en hastghet so er avhengg av det korrosve ljøet og hvlket etall det er. Gropkorrosjon (punktkorrosjon) Er en for for lokal korrosjon og er karaktersert so angrep på så oråder eller et punkt på etalloverflaten. Grop korrosjon oppstår speselt på rustfrtt stål når det har bltt utsatt for klorløsnnger, også så engder. ette er på grunn av at klor bryter opp det passvserende oksydsjktet slk at etallet under blr angrepet. enne foren kan g store skader sden korrosjonen kan være stor dt nn etallet, ens det på overflaten bare ser ut so et lte hull. Sprekk korrosjon (spaltkorrosjon) enne typen korrosjon er også en for for lokal korrosjon. erso an har en sprekk på overflaten so det trenger væske nn, kan det oppstå ujevnt oksygennnhold denne væsken. I sprekken kan det danne seg en høy konsentrasjon av syre ed påfølgende lav ph. Interkrystallnsk korrosjon (korngrensekorrosjon) Interkrystallnsk korrosjon er korrosjon so oppstår korngrensene stålet. Korrosjon korngrensen hos rustfrtt stål oppstår når krorke karbder ved vsse teperaturer utsklles korngrensene og danner en sal sone so er utarert på kro. Vanlgvs leveres austentsk rustfrtt stål oppløsnngsbehandlet tlstand og karbonet er da løst for. Skulle stålet bl varet opp gjen tl teperaturer på C, so for eksepel ved svesng kan det oppstå utskllelse av korngrensekarbder. For å unngå denne typen korrosjon bør an bruke rustfre stålkvalteter so har et lavt nnhold av karbon (C < 0,05 %), eller so er stablsert ed ttan eller Galvansk korrosjon Når to etaller ed ulk spennngspotensal blr elektrsk koblet saen ed hverandre ved hjelp av en elektrolytt, vl det est uedle etallet bl anode og det edleste katode. et betyr at anoden vl ofre seg og korrodere først og vl tldels beskytte katoden ot korrosjon. Avgjørende for korrosjonshastgheten og størrelsen på orådet so blr angrepet sat ofanget av korrosjonen er: Forskjellen spennngspotensal Elektrolyttens lednngsevne Arealet på de etallene so er kontakt ed hverandre. Galvansk korrosjon kan bl benyttet aktvt ot korrosjonsbekjepelse, ved at an plasserer et bllgere og ndre edelt etall tl å beskytte et dyrere og er edelt etall. Sde 5 av 80

31 Spennngskorrosjon enne korrosjonstypen oppstår når et etall er utsatt for kobnasjonen av strekkspennng, høy teperatur og kloroner et korrosvt ljø. I koponenter av karbonstål, er det hardheten ateralet so avgjør hvor følsot det er for spennngskorrosjon. Har an legert stål ed ye kro reduseres følsoheten ved høye hardhetsnvå. Nkkel er det legerngsenet so størst grad reduserer følsoheten for spennngskorrosjon. Skal det være helt ufølsot å nnholdet av nkkel være over 5-40 %, en det fleste tlfeller gr 5 % nkkel tlstrekkelg ed beskyttelse. et fleste legernger er sårbare for spennngskorrosjon et eller annet ljø, og de eneste etallene so er noenlunde une, er rene etall. Uteno det rene etallene er ferrtske rustfre kvalteter og uplex er eller ndre ufølsoe for spennngskorrosjon. Oppgjenno årene forbndelse ed benyttelse av utstyr for sjøvann er det bltt brukt ulke typer etall ed ulke erfarnger. Her er en kort beskrvelse av noen av de est benyttede etallene og deres egenskaper: 4.1 Syrefast stål 16 Rustfrtt stål har austenttsk struktur og er felles betegnelsen for etall so stor grad generelt er korrosjonsbestandg og vedlkeholdsfre. ette oppnåes ved å tlsette bare kro (vanlgvs 1 % Cr) eller kro og nkkel (vanlgvs 18 % Cr og 8 % N) tlegg tl karbon. Hvor korrosjonsbestandg det ulk legerngene av rustfrtt stål er, avhenger av hva koponenter det er saensatt av og hva ljø det blr utsatt for. et v kaller syrefast stål (16) er en type rustfrtt stål so tlegg nneholder olybden. ette gjør at syrefast stål også er korrosjonsbestandg ot ange syrer og er bedre rustet ot grop og sprekk korrosjon. Syrefast stål 16 består av følgende koponenter [5]: Koponent C Cr Fe Mo Mn N N P S S Max Mello Mello Mello Max Max Mello Max Max Max Wt % 0, , ,045 0,0 0,75 Mot unfor korrosjon er syrefast stål 16 karaktersert so god ange organske og kke organske ljøer. et vl s (Klde: Outokupu.co) at korrosjonen er ndre enn 0,1 /år. Syrefast stål er godt egnet ot grop korrosjon so an øter ljø der sjøvann er tlstede. enne typen rustfrtt stål er speselt god ot korrosjon av syrer. Men har an en kobnasjon av strekk spennnger, teperaturer over 50 C og vsse løsnnger, speselt de so nneholder klor, er syrefast stål lett utsatt for spennngskorrosjon. Sden rustfrtt stål nneholder en lav engde ed karbon er nterkrystallnsk korrosjon vanlgvs kke et proble. [1] Sde 6 av 80