Vörnin gegn brennisteini: Hvernig sameindasíur verja rafeindabúnað í grennd við jarðvarmavirkjanir

Íslensk jarðvarmaorka er ein hreinasta orka sem völ er á, en henni fylgir áskorun sem tæknifólk í orkugeiranum þekkir vel: brennisteinsvetni ($H_2S$). Þótt styrkur þess í andrúmslofti sé oft undir hættumörkum fyrir menn, er hann nógu hár til að valda stórfelldu tjóni á örskammri stund í viðkvæmum rafeindabúnaði. Án réttrar loftsíunar tærist kopar og silfur í stýribúnaði, sem leiðir til dýrrar rekstrarstöðvunar og skemmda. Með sameindasíum (e. Molecular Filtration) frá Mann+Hummel er hægt að hlutleysa þessa ógn með efnafræðilegum hætti.

Í þessari grein förum við yfir eðlisfræðina á bak við brennisteinstæringu, ISA S71.04 staðalinn og hvernig sérhæfður búnaður frá Íshúsinu (ishusid.is) tryggir öruggan rekstur í grennd við virkjanir.

Hvers vegna er $H_2S$ svona hættulegt?

Brennisteinsvetni er mjög hvarfgjarnt gas. Þegar það kemst í snertingu við kopar (sem er í öllum rafrásum og tölvubúnaði) á sér stað efnahvarf sem myndar koparsúlfíð. Þetta ferli er kallað „gas-phase corrosion“.

Efnahvarfið má sýna einfaldað svona:

$$2Cu + H_2S + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow Cu_2S + H_2O$$

Þetta veldur því að leiðni rofnar, viðnám eykst og að lokum „brenna“ rafrásirnar yfir. Á svæðum eins og Hellisheiði, Nesjavöllum eða í grennd við Reykjanesvirkjun getur óvarinn tölvubúnaður bilað á örfáum mánuðum ef loftræstingin er ekki sérstaklega hönnuð til að fanga gasmengun.

ISA S71.04-2013: Mælikvarði á tæringarhættu

Alþjóðlegi staðallinn ISA S71.04 flokkar umhverfi eftir því hversu hratt kopar og silfur tærast. Fyrir gagnaver og stjórnherbergi virkjana er markmiðið alltaf að vera í flokki G1 (Mild).

Flokkur Tæringarhraða (Kopar) Lýsing á ástandi
G1 (Mild) < 300 Å / mánuði Öruggt fyrir viðkvæman rafeindabúnað.
G2 (Moderate) < 1000 Å / mánuði Tæring er mælanleg, hætta á bilunum.
G3 (Harsh) < 2000 Å / mánuði Mikil tæring, búnaður mun bila hratt.
GX (Severe) > 2000 Å / mánuði Aðeins sérvarinn búnaður þolir þetta.

Lausnin: Mann+Hummel sameindasíun

Hefðbundnar ryksíur (eins og ePM1) stöðva ekki gas. Til þess þarf Molecular Filtration. Mann+Hummel býður upp á kerfi sem nota virkt kolefni eða sérhæfð efnamiðil (chemical media) sem eru húðuð með kalíumpermanganati ($KMnO_4$) til að oxa og hlutleysa brennisteinsvetnið.

  • Carbo-Pac: Pokasíur eða rammastýrðar síur sem fanga lykt og væga gasmengun.
  • Honeycomb síur: Þéttriðnar síur með hámarks yfirborðsflatarmáli fyrir mikla gasmengun en lágt þrýstifall.
  • Deep Bed kerfi: Stór hýsingarbox fyllt með efnafræðilegum perlum (pellets) sem þola mjög háan styrk mengunar yfir langan tíma.

Vöktun er lykilatriði: Tæringarpróf (Corrosion Coupons)

Hvernig vitum við hvort síurnar séu að virka? Íshúsið mælir með notkun á Corrosion Coupons. Þetta eru litlar kopar- og silfurplötur sem settar eru í rýmið í 30 daga. Þær eru síðan sendar í greiningu þar sem tæringarlagið er mælt í Angstrom (Å). Þetta gefur raunhæfa mynd af því hvort loftræstikerfið sé að skila G1 umhverfi.

„Í nágrenni jarðvarmavirkjana er loftsía ekki valkostur heldur líftíma-trygging fyrir dýran tækjabúnað.“

Af hverju Mann+Hummel fyrir íslenskar virkjanir?

Ástæðan fyrir því að Mann+Hummel leiðir markaðinn er tækniþekking þeirra á Multi-stage síun. Í umhverfi þar sem bæði er mikið af raka og gasi, þarf kerfi sem getur fyrst fjarlægt rakann, svo rykið og loks gasið. Ef sameindasían blotnar, hættir hún að virka. Mann+Hummel kerfin eru hönnuð til að verja efnamiðilinn svo hann nýtist 100% gegn brennisteininum.