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      鈦材在海水淡化設備上的應用
      首頁資訊中心行業動態 〉鈦材在海水淡化設備上的應用

      淡水約占地球水資源的3%,通過海水淡化獲取新的淡水資源是今后世界用水的一大趨勢.目前,海水淡化已成為像中東這樣的水資源缺乏地區獲取水源的主要方式。 
      1
      、世界海水淡化狀況

        至1993年,世界各國在5738個地區的海水淡化設備共有9014臺,總容量為1.624X107m3/d,僅中東地區總容量就達8.91X106m3/d,占55%,美國為2.37X106m3/d,占重5%。

        早在50年代,就已采用海水淡化方法生產淡水.海水淡化的主要方法有:

       ?、僬舭l法:多級閃蒸法、單級閃蒸法,立式多效法、橫式多效法、浸管法、蒸氣壓縮法;

       ?、谀しǎ弘娡肝龇?、逆浸透法;

       ?、蹚秃戏?。

        其中,蒸發法占60%,逆浸透法占33%,電透析法占5.5%。

       2、鈦在海水淡化設備中的應用

        2.1海水淡化設備中的導熱管

        原海水淡化設備導熱管主要用銅合金管,由于銅合金管存在很多不足,現已被可靠性高且免于維護的鈦管所替代.

        (1)鈦管的壁厚

        導熱管壁厚由使用條件,管板材料、擴管作業的施工能力、管端的焊接技術等來決定,由于導熱管直徑小,對強度要求不高,因此實際使用中采用壁厚較薄的管材,一般,銅合金管等壁厚為0.9mm-1.2mm;用鈦管代替,在腐蝕性小的地方,可用壁厚為0.3mm的薄壁焊管。

        (2)鈦管的導熱性

        由于導熱管的材質不同,熱導率也不同,如鈦為17W/(m?k),鋁黃銅為lOOW/(m?k),90/10白銅為47W(m?k),70/30白銅為29W/(m?k),因此,可通過壁厚的變化控制導熱管的導熱效果。在以上材料中,鈦的熱導率最?。缡褂帽”阝伜腹?,導熱性雖然比鋁黃銅差,但與90/10白銅相當,比70/30白銅的要好。

        (3)鈦管的經濟性   鈦管的單位質量價格比銅合金貴2-6倍,但從性價比上考慮,鈦管價格可與銅合金管抗衡,由于鈦的密度低,壁厚相同時,同等長度的鈦管質量只是銅合金管的50%,當鈦管壁厚為銅合金管的50%時,相同傳熱面積的鈦管質量僅為銅合金管的1/4.按目前的價格水平,采用薄壁鈦焊管的整體價格與鋁銅管相同,比白銅管還便宜.可見,鈦管在價格方面是有競爭力的。

        2.2日本薄壁鈦焊管的開發和應用

        鈦帶軋制技術的開發成功成為鈦焊管批量生產的基礎。60年代,在水銀法燒堿電解生產中,日本采用了鈦絲;90年代初,為防止污染,對燒堿生產工藝進行了改進,隨著隔膜法的采用,700多噸的鈦帶得以應用,以此為契機,日本研究開發了連續生產熱軋和冷軋鈦帶卷的技術,建立了海水淡化和電站冷凝器鈦薄壁焊管用的帶卷的批量生產體系,相應開發了薄壁焊管的生產技術。

        日立,三菱及東芝生產的電站冷凝器,使用了厚0.5mm的鈦焊管,三菱、川崎、日立,三井以及神戶制鋼等公司生產的海水淡化裝置,使用了厚0.5mm-0.7mm的鈦焊管。

        以電站應用為主,鈦焊管作為海水淡化、煉鐵、船舶、石油精煉、化工等領域的傳熱管已廣泛使用。到1983年,在16年的時間里,日本生產了用于世界各地海水淡化設備的薄壁鈦焊管4038t,至今未發生因海水腐蝕而損壞的現象。

        (1)通風凝結器和噴射壓氣機

        日本真正的海水淡化設備是1967年由松島碳礦株式會社建成的2650t/d海水淡化設備。該裝置的通風凝結器及噴射壓氣機的傳熱管和管板,由于受海水中Br-的腐蝕,不能用銅合金,換用鈦后,沒發生過因腐蝕導致的故障。

        (2)熱放出部冷凝器

        多級閃蒸冷凝器是將海水作冷卻水,冷卻各級閃速室產生的水蒸氣,由于海水?;煊心嗌?、海生物,它們在傳熱管內及管端附著,侵蝕銅合金管。因此,現在幾乎所有的MSF型海水淡化設備的傳熱冷凝器上都使用了鈦管。特別是為了殺死海水中的細菌,不得不注入氧時,更需使用耐蝕性好的鈦管。

        (3)熱回收部冷凝器

        熱回收部冷凝器傳熱面積較大,由于經濟原因,現通常使用銅合金管,僅在特殊場合使用鈦管,如含有氨或硫化氫等污染物的介質對銅合金的腐蝕劇烈。1977年,向德國出口的3600t/d的MSF型淡化裝置,由于它是氨的附屬設備,不能用銅合金,而采用了鈦;由于硫化氧的腐蝕,秘魯的3120t/dMSP型淡化設備,使用1年后鋁黃銅管就發生了腐蝕,最后將全部傳熱管換成了鈦管。

        據報道,日產百噸的海水淡化裝置用鈦管達6萬根.從1967年至1994年,在近30年的時間里,共生產了52套原于能級火力發電用冷凝器和7套海水淡化設備,共計使用鈦焊管11000t。 3、使用時應注意的問題

        (1)電偶腐蝕

        鈦在海水中電位較正,與其它金屬接觸時,可促進其它金屬的腐蝕。防止辦法有傳熱管和管板均采用鈦,或用犧牲陽極的辦法。80℃以上,為防止吸氫,使用Fe-90%Ni合金作犧牲陽極;80℃以下,使用涂層或膠襯鋼板。

        (2)間隙腐蝕

        鈦管采用擴管法安裝在鈦管板上,在100℃,pH值為8的海水中可發生間隙腐蝕.但實際水室中使用了銅合金,即使海水溫度達到120℃,也不會發生間隙腐蝕。在現實中,為了提高設備的可靠性,在100℃以上使用時多采用管端焊接來防止間隙腐蝕。

        (3)吸氫

        在80℃以上的海水中;鈦有可能吸氫;施加陰極保護時,過保護時會引起吸氫。如采用Fe-9%Nq合金作犧牲陽極板時,不會發生鈦吸氫。

        (4)振動

        由于鈦管壁薄,在替換銅合金管時,還應注意管振動引起的破壞??刹捎帽茹~合金管的管支撐板間隔小的方法來解決這一問題。


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