Tímarit Verkfræðingafélags Íslands - 01.12.1963, Síða 6

100
TlMARIT VFl 1963
Skilveggurinn milli skautanna í sellunum hindrar sam-
blöndun lofttegundanna eftir myndun, en blanda vatns-
efnis og súrefnis getur verið mjög hættuleg vegna þess
hve sprengifim slík blanda er. Er því gætt mikillar
varúðar við framleiðslu vatnsefnis af þessum sökum og
þess vandlega gætt, að vatnsefnið, sem framleitt er, sé
ávallt af tilskildum hreinleika.
Svo sem greint var frá fyrr í þessu erindi, var þegar
á árinu 1942 bent á hagkvæmni þess að nota afgangs-
orku til framleiðslu vatnsefnis hér á landi. Þegar áburð-
arverksmiðjan var í undirbúningi hjá hinum bandarísku
verkfræðingum, var þessi hugmynd enn á ný athuguð
gaumgæfilega, og var komizt að þeirri niðurstöðu, að
með afgangsorkufyrirkomulagi yrði á mjög hagkvæm-
an hátt séð fyrir orkuþörf slíkrar verksmiðju, og var
verksmiðjan því skipulögð á þeim grundvelli. 1 stórum
dráttum felst eftirfarandi í afgangsorkufyrirkomulag-
inu: verksmiðjan fær stöðugt ákveðið magn af svokall-
aðri grunnorku eða 3 100 kW og því til viðbótar allt að
18 000 kW af þeirri orku, sem fyrir hendi er hverju
sinni frá Sogsvirkjuninni, eftir að orkuþörf almennings-
veitnanna á SV-landi hefur verið fullnægt. 1 reynd getur
verksmiðjan hins vegar ekki nýtt orkuna með meira
en 18 100 kW afli alls, þ.e. 3 100 kW af grunnorku og
15 000 kW af afgangsorku.
Nú er það svo, að afgangsorkan er að sjálfsögðu mest
á nóttunni og þeim tímum á daginn, þegar notkun al-
menningsveitnanna er minnst. Tekur verksmiðjan þá
allt að 18 100 kW. Sveiflur eru hins vegar oft miklar á
orkuframboðinu, og fyrir kemur, að engin afgangsorka
er fyrir hendi, þegar notkunin hjá almenningsveitunum
er mest, og fær verksmiðjan þá grunnorkuna eina eða
3 100 kW. Eins er það magn, sem verksmiðjan fær af
orku hverju sinni breytilegt eftir árstíðum, þannig að
meira er af orku á sumrin en vetrum af augljósum
ástæðum. Sömleiðis er orkuframboðið nokkuð háð veð-
urfari í þeim skilningi, að úrkomusöm tíð leiðir af sér,
að öðru jöfnu, meiri afgangsorku en þurrviðri.
Ljóst er af þvi, sem nú hefur verið rakið, að báðir
aðilar, þ.e.a.s. orkuframleiðandinn, sem er Sogsvirkjunin,
og Áburðarverksmiðjan njóta góðs af þessu fyrirkomu-
lagi á orkusölunni. Fyrir Sogsvirkjunina þýðir fyrir-
komulagið betri nýtingu vélakosts þeirra og auk þess
sölu á miklu magni af viðbótarorku, sem tiltölulega lítið
kostar að framleiða og trúlega hefði annars ekki verið
markaður fyrir. Áburðarverksmiðjan, aftur á móti, fær
orkuna á lægra verði en verið hefði, ef reist hefði verið
sérstök rafstöð til þess að sjá fyrir orkuþörf verk-
smiðjunnar, þar sem sú staðreynd, að afgangsorkuna
má taka af verksmiðjunni fyrirvaralítið, þegar þörf al-
menningsveitnanna krefst þess, leiðir af sér, að verð af-
gangsorkunnar er lægra en verð venjulegrar fastrar orku.
Um skiptingu raforkunnar, sem verksmiðjan fær, er
það að segja, að af allri þeirri orku, sem til verksmiðj-
unnar kemur, eru 87% notuð til rafgreiningar vatnsins.
Sé árið 1961 tekið sem dæmi um það magn af orku, sem
hér er um ræða, þá notuðu verksmiðjurnar allar það
ár 141 400 MWh. Til rafgreiningarinnar fóru 123 100 MWh,
en 18 300 MWh til allra annarra þarfa. Þessar 123100
MWh, sem í rafgreininguna fóru, skiptust svo þannig,
að rúml. 114 000 MWh voru afgangsorka, en tæpl. 9 000
MWh grunnorka. Hin tiltölulega ódýra afgangsorka sá
því sem sagt fyrir 92,8% af vatnsefnisframleiðslunni, og
er ljóst af þeirri tölu, hversu mjög mikilvæg hugmyndin
um not afgangsorku til vatnsefnisframleiðslu var og er.
Svo sem greint var frá hér á undan, er jafnstraumur
notaður við rafgreininguna. Þar sem nú raforkan kemur
öll til verksmiðjunnar sem riðstraumur, þarf að breyta
allri rafgreiningarorkunni úr riðstraum í jafnstraum.
Þetta er gert í afriðlum, sem segja má, að vinni eins og
einstefnulokar á rafmagnið, þannig að straumurinn, sem
í gegnum þá kemst, er allur i sömu átt, þ.e.á.s. jafn-
straumur.
Að lokum skal þess getið í sambandi við framleiðslu
vatnsefnis, að árið 1961 voru framleiddir rúml. 21 millj.
m3 af vatnsefni í Gufunesi á 355 fr.amleiðsludögum eða
að meðaltali 59 500 m3 á sólarhring. Um leið framleiddust
rúmlega 10 millj. m3 af súrefni, sem eins og áður segir,
er ekki nýtt. 1 þessu sambandi má einnig benda á, að
framleiðslan — starfsemi verksmiðjanna — fer fram all-
an sólarhringinn alla daga ársins og er ekki stöðvuð
nema til nauðsynlegra viðgerða og endurbóta. Á þetta
við um allar deildir verksmiðjunnar.
Köfnunarefnisframleiðslan.
Framleiðsla vatnsefnis hefur nú verið skýrð að nokkru,
og verður þá næst gerð nokkur grein fyrir framleiðslu
hins hráefnisins, sem nauðsynlegt er til framleiðslu
ammoníaks, þ.e.a.s. framleiðslu köfnunarefnis.
Köfnunarefnið er, eins og áður er sagt, unnið úr and-
rúmsloftinu. Andrúmsloftið er blanda nokkurra loftteg-
unda, sem er samsett þannig, að það inniheldur um 79%
að rúmmáli af köfnunarefni, tæp 21% súrefni og auk
þess argon, koldíoxíð, og nokkrar aðrar lofttegundir i
litlu magni. Hin tvö aðalefni andrúmsloftsins, köfnunar-
efni og súrefni, sjóða við mismunandi hitastig. Þannig
sýður köfnunarefni við —196 “C eða 77 °K við venjulegan
loftþrýsting, en súrefni —183 °C eða 90 °K. Þessi suðu-
marksmunur er notaður til þess að skilja köfnunarefni
frá hinum lofttegundunum í andrúmsloftinu, og þá fyrst
og fremst súrefninu, með þvi að eima fljótandi loft, þ.e.
loft, sem hefur verið kælt það mikið niður undir vægum
þrýstingi, að það hefur þétzt og orðið að vökva. Eiming
er algeng aðferð til þess að aðskilja vökva, er hafa mis-
munandi suðumark, og eru saman í blöndu. Sé slík blanda
hituð upp, gufar fyrst upp það efnið, sem hefur lægst
suðumark. Nú sýður köfnunarefni við 77°K, en súrefni
við 90 °K. Sé því blanda af fljótandi köfnunarefni og
súrefni, þ.e. fljótandi loft, eimuð, rýkur köfnunarefnið
úr blöndunni, en súrefnið verður eftir.
Þetta er framkvæmt þannig á iðnaðarmælikvarða, að
loft undir um 15 atm. þrýstingi, sem úr hefur verið
hreinsað allt koldíoxíð og raki, er kælt niður, þar til það
verður fljótandi. Kælingln er framkvæmd í fyrsta lagi
með köldu köfnunarefni og súrefni í millihitara og í öðru
lagi með því að láta hið þannig kælda loft framkvæma
vinnu með því að reka stimpilvél, svonefnda þensluvél.
Þenst það þá út og kólnar nægilega mikið niður til þess
að verða fljótandi við þann þrýsting, sem það hefur, er
það hefur farið gegnum þensluvélina, en hann er um 3
atm. Hið fljótandi loft er síðan leitt inn í háan turn —
eimingartum — þar sem aðskilnaður köfnunarefnisins
og súrefnisins fer fram með eimingu. Köfnunarefnið og
súrefnið koma endanlega út sem lofttegundir frá eim-
ingartuminum. Eru þau þá fyrst látin fara gegnum
millihitarann, sem áður er minnzt á, til að kæla hið inn-
komandi loft, en síðan er köfnunarefninu safnað á geymi,
en súrefnið er látið fara yfir í saltpéturssýruverksmiðj-
una og notað í framleiðsluna þar. Að endingu skal þess
getið, að köfnunarefni, sem svona er framleitt, næst