钛材料在海水淡化设备上的应用方法有以下几种:
(1)海水淡化设备中的导热管
海水淡化设备的导热管最早主要采用铜合金管,但由于铜合金管存在很多不足之处,现已被可靠性高且又免于维护的钛管所代替。
(2)通风凝结器和喷射压气机
日本真正的海水淡化设备是1967年由松岛碳矿株式会社建成的2650吨/天的海水淡化设备。该设备的通风凝结器和喷射压气机的传热管和管板,由于受海水的腐蚀,不能用铜合金,换成钛管后,没有发生过因腐蚀导致的故障。
(3)热放出部的冷凝器
多级闪蒸冷凝器采用海水作冷却水,冷却各级闪速室产生的水蒸气,由于海水中混有的泥沙和海生物易在传热管内和管端附着,侵蚀铜合金管。因此,目前几乎所有的多级闪蒸型海水淡化设备的传热冷凝器上都使用了钛管,特别是为了杀死海水中的细菌,在不得不注入氧时,更需使用耐蚀性好的钛管。
(4)热回收部的冷凝器
热回收部的冷凝器传热面积较大,由于经济原因,现通常使用铜合金管,仅在特殊场合使用钛管。如,铜合金管在含有氨或硫化氢等污染物的介质中会发生剧烈腐蚀,这种场合就会采用钛管。
(5)电站锅炉水的脱盐装置
不论电渗析淡化还是蒸馏法除盐,钛设备和钛阳极均是理想的材料。在凝聚沉降法除去水中胶体杂质系统中也成功地使用了钛制溶解槽和加热器。
在国外,海水淡化装置的主要生产国是美国和日本。
早在50年代,就已采用海水淡化方法生产淡水.海水淡化的主要方法有:
①蒸发法:多级闪蒸法、单级闪蒸法,立式多效法、横式多效法、浸管法、蒸气压缩法;
②膜法:电透析法、逆浸透法;
③复合法。
其中,蒸发法占60%,逆浸透法占33%,电透析法占5.5%。
方法 |
饮用水所占比例 |
工业用水所占比例 |
逆浸透法 |
42% |
56% |
电透析法 |
37% |
18% |
蒸发法 |
21% |
26% |
海水淡化设备中的导热管
原海水淡化设备导热管主要用铜合金管,由于铜合金管存在很多不足,现已被可靠性高且免于维护的钛管所替代.
(1)钛管的壁厚
导热管壁厚由使用条件,管板材料、扩管作业的施工能力、管端的焊接技术等来决定,由于导热管直径小,对强度要求不高,因此实际使用中采用壁厚较薄的管材,一般,铜合金管等壁厚为0.9mm-1.2mm;用钛管代替,在腐蚀性小的地方,可用壁厚为0.3mm的薄壁焊管。
2)钛管的导热性
由于导热管的材质不同,热导率也不同,如钛为17w/(m·k),铝黄铜为loow/(m·k),70/30白铜为29w/(m·k),因此,可通过壁厚的变化控制导热管的导热效果。在以上材料中,钛的热导率最小.如使用薄壁钛焊管,导热性虽然比铝黄铜差,但与90/10白铜相当,比70/30白铜的要好。
(3)钛管的经济性
钛管的单位质量价格比铜合金贵2—6倍,但从性价比上考虑,钛管价格可与铜合金管抗衡,由于钛的密度低,壁厚相同时,同等长度的钛管质量只是铜合金管的50%,当钛管壁厚为铜合金管的50%时,相同传热面积的钛管质量仅为铜合金管的1/4.按目前的价格水平,采用薄壁钛焊管的整体价格与铝铜管相同,比白铜管还便宜.可见,钛管在价格方面是有竞争力的。
使用时应注意的问题
(1)电偶腐蚀
钛在海水中电位较正,与其它金属接触时,可促进其它金属的腐蚀。防止办法有传热管和管板均采用钛,或用牺牲阳极的办法。80℃以上,为防止吸氢,使用fe-90%ni合金作牺牲阳极;80℃以下,使用涂层或胶衬钢板。
(2)间隙腐蚀
钛管采用扩管法安装在钛管板上,在100℃,ph值为8的海水中可发生间隙腐蚀.但实际水室中使用了铜合金,即使海水温度达到120℃,也不会发生间隙腐蚀。在现实中,为了提高设备的可靠性,在100℃以上使用时多采用管端焊接来防止间隙腐蚀。