고객에게 제공되는 혜택
지난 20년 동안 액체 질소(LIN)를 사용한 토양 동결은 많은 불확실성을 가지고 있는 신형 가스 적용에서부터 불안정 토양 및 누출을 처리하는 표준 절차에 이르기까지 개발되었습니다.
이 공정을 린데의 전문성과 함께 사용하면 다음과 같이 많은 이점을 얻을 수 있습니다.
많은 양의 전문 하드웨어가 비축되어 있기 때문에 LIN 동결 장치를 신속하게 설립할 수 있습니다.
LIN 동결 장치의 투자는 브라인 동결 장치의 설치에 소요되는 금액의 일부일 뿐입니다.
동토의 기온은 브라인 동결 장치의 사용과 비교할 때 훨씬 낮으며, 안전성을 높입니다.
LIN의 낮은 온도(-196°C 또는 -320.80oF)는 필시 한 달이 소요될 수 있는 브라인 동결 공정보다 훨씬 더 빠른 약 4 ~ 7일 내에 동결을 가능하게 합니다.
환경 친화적인 공정으로 유해 물질, 진동, 지하수 오염 또는 누출이 없습니다.
자동으로 작동하는 공정
동토 설계의 유연성
실링 및 고정 지지의 결합
토양 습도(5 ~ 100%)에 대한 높은 내성
동토는 100% 물이 새지 않으므로 누출이 없습니다.
동토의 경도는 콘크리트에 비교될 수 있습니다.
토양의 응결은 단지 일시적입니다. LIN 공급을 중지한 후 몇 주 내에 토양은 녹습니다.
액체 질소
액체 질소(LIN)는 공기 분리 장치에서 생산됩니다. LIN은 -196°C(-320.80oF)이며 10.000리터 부피로 진공 단열 용기에 저장됩니다.
공정 기술 설치
표준 직경 54mm의 구리 동결 파이프는 평균 0.5 ~ 0.8미터 간격을 두고 설치됩니다. 내부에는 수직 홈통(직경 10 ~ 12mm)이 설치됩니다.
동결
LIN은 단열 공급 라인을 통해 파이프로 공급됩니다. LIN이 기화되고, 1kg의 LIN은 냉각되어 동결되는 주변 토양으로부터 약 200kJ의 에너지를 추출합니다.
배출 가스라고도 하는 기화된 차가운 GAN(기체 질소)은 토양으로부터 약 100kJ을 추가적으로 추출합니다. 배출 가스의 온도는 솔레노이드 밸브를 제어하는 데 사용됩니다. 이를 통해 LIN의 가장 효율적인 사용 및 안정정직 유량을 보장합니다.
잠시 후 동결 파이프 주변의 증가하는 동결 영역이 접촉, 병합되어 마침내 물이 새지 않는 폐쇄된 벽처럼 늘어나게 됩니다. 약 1주일 내에 이 공정을 통해 약 직경 1미터의 동결 벽이 형성됩니다.
소위 구축 단계라고 하는 이 과정은 일반적으로 4 ~ 6일 지속됩니다. 이 기간의 총 LIN 소모량은 동토 1m³당 약 1500 ~ 2500리터입니다. 지질학적 영향(열원, 유수량 등)이 이 값에 영향을 줄 수 있습니다.
동결 유지 관리
이후 유지 관리 단계에서 LIN 공급이 감소되면 동토는 증가를 멈추고 부피를 유지합니다. 1m³의 동토를 유지 관리하려면 일일 약 90리터의 LIN이 소요됩니다.
동결 중단
LIN 공급이 중단되면 동결된 부분이 녹기 시작하고 몇 주 내에 다 녹아버립니다.
동결 위치 설계
고정 지지 및/또는 실링 목적으로 동결 설계를 할 경우 많은 매개 변수를 고려해야 합니다.
달성해야 할 두 개의 주요 목표는 다음과 같습니다.
- 안전성 최대화
- LIN 소비 최소화
지난 30년 동안의 많은 기초 연구와 100개 이상의 동결 프로젝트를 통한 경험을 바탕으로 린데는 최고의 솔루션을 제공할 수 있습니다.
다양한 서비스 구성
린데는 액체 질소뿐만 아니라 다양한 서비스를 공급합니다. 고객의 요구 사항에 따라 린데는 다음을 제공합니다.
- 고정 계산
- 시추
- 설치
- 유지관리
전 세계 지사의 지원
린데는 전문화된 산업 서비스 그룹과 함께 전 세계적으로 품질을 보장할 수 있습니다. 싱가포르에서 진행 중인 프로젝트는 벌써 5개에 이르며 매우 어려운 상황(표면 아래 45m, 토양 온도 26°C(978.80oF), 터널 내 발파)에도 불구하고 일정에 따라 수행되고 있습니다.
사례 연구
독일의 빌레펠트에서 여러 개의 다른 지질학적 층을 통과해야 하는 터널이 있었습니다.
한 부분에서 터널 지붕은 4번째 층을 부분적으로 통과했으며, 해당 층에 포화 실트질 세사토로 구성된 충적토 그루브가 나타났습니다. 길이 약 50m의 이 불완전한 구역은 질소 동결의 보호 아래 진행되었습니다.
고려해야 했던 점은 오래된 오크 나무가 있는 공원을 가로질러야 한다는 것이었습니다. 또한 단지 7m의 소규모 덧씌우기와 토양의 배수 기능을 유지하는 것이 질소 동결 사용을 결정하는 데 영향을 준 중요한 사실이었습니다.
동결 설계로 지붕과 유사한 형태가 선택되었습니다. 경사는 45°였습니다. 동결 파이프는 물이 새지 않는 빙력 점토까지 연결되었습니다. 성에 손상으로부터 오크 나무의 뿌리를 보호하기 위해 동결 파이프의 상부를 단열 처리했습니다. 또한 이렇게 하면 동토의 부피를 줄이고 액체 질소의 양을 감소시킵니다.
안전성을 높이기 위해 5개의 격벽을 설계했습니다. 이로 인한 각 10m 길이의 5개 구획은 제어 회로 수를 줄였습니다. 한 구획에는 지붕에 약 24개의 동결 파이프가 있고, 격벽에 약 8개의 동결 파이프가 있습니다.
이 32개의 제어 회로는 린데의 특별 설계된 용기에 들어 있는 공정 제어 시스템에 의해 처리되고 기록됩니다.
굴착 공정과 더불어 동결 설치 장비는 터널 공사용 셸터를 구축하기 위해 한 구획에서 옆 구획으로 이동됩니다. 충적토 그루브를 통과한 후 동결 장비는 제거되었습니다. 지금 오래된 나무가 있는 이 공원에서는 이렇게 어려운 건설 공사의 흔적을 찾아볼 수 없습니다 .