L'aigua dolça representa al voltant del 3% dels recursos hídrics de la Terra. L'obtenció de nous recursos d'aigua dolça mitjançant la dessalinització d'aigua de mar és una tendència important de l'ús d'aigua al món en el futur. Actualment, la dessalinització d'aigua de mar s'ha convertit en la principal via per obtenir fonts d'aigua en zones mancades de recursos hídrics com l'Orient Mitjà.
1. Estat de la dessalinització de l'aigua de mar al món
El 1993, hi havia 9.014 equips de dessalinització d'aigua de mar a 5.738 regions del món, amb una capacitat total d'1.624x107m3/d. La capacitat total només a l'Orient Mitjà va assolir els 8,91x106m3/d, el 55%, i la dels Estats Units va ser de 2,37x106m3/d, el 5%.
Ja a la dècada de 1950, la dessalinització d'aigua de mar s'ha utilitzat per produir aigua dolça. Els principals mètodes de dessalinització d'aigua de mar inclouen:
① Mètode d'evaporació: mètode de flaix multietapa, mètode de flaix d'una -etapa, mètode multiefecte vertical, mètode multiefecte horitzontal, mètode de tub d'immersió i mètode de compressió de vapor;
② Mètode de membrana: electrodiàlisi, osmosi inversa;
③ Mètode compost.
Entre ells, el mètode d'evaporació representa el 60%, el mètode d'osmosi inversa el 33% i el mètode d'electrodiàlisi el 5,5%.
2. Aplicació de titani en equips dessalinitzadors d'aigua de mar
2.1 canonada de transferència de calor en equips de dessalinització d'aigua de mar
Els tubs d'aliatge de coure s'utilitzen principalment com a tubs conductors de calor en l'equip original de dessalinització d'aigua de mar. A causa de moltes deficiències dels tubs d'aliatge de coure, s'han substituït per tubs de titani d'alta fiabilitat i sense manteniment.
(1) Gruix de paret del tub de titani
El gruix de la paret de la canonada de transferència de calor està determinat per les condicions de servei, els materials de la placa de tubs, la capacitat de construcció de l'operació d'expansió de la canonada, la tecnologia de soldadura de l'extrem de la canonada, etc. a causa del petit diàmetre de la canonada de transferència de calor i els baixos requisits de resistència, la canonada amb un gruix de paret més prim s'utilitza en ús real. En general, el gruix de la paret de la canonada d'aliatge de coure és de 0,9 mm-1,2 mm; Substituïu-lo per tub de titani. En llocs amb baixa corrosivitat, es pot utilitzar canonada soldada de parets primes amb un gruix de paret de 0,3 mm.
(2) Conductivitat tèrmica del tub de titani
A causa dels diferents materials de la canonada de transferència de calor, la conductivitat tèrmica també és diferent, com ara 17w / (m • K) per a titani, baix / (m • K) per a llautó d'alumini, 47w (m • K) per a coure blanc 90 / 10 i 29w / (m • K) per a coure blanc 70 / 30. Per tant, l'efecte de transferència de calor de la canonada de transferència de calor es pot controlar mitjançant el canvi de gruix de la paret. Entre els materials anteriors, el titani té la conductivitat tèrmica més baixa. Per exemple, si s'utilitza una canonada soldada de titani de paret fina-, encara que la conductivitat tèrmica és pitjor que el llautó d'alumini, equival a 90/10 de coure blanc i millor que 70/30 de coure blanc.
(3) Economia del tub de titani, el preu de massa unitari del tub de titani és 2-6 vegades superior al del tub d'aliatge de coure, però en termes de rendiment de costos, el preu del tub de titani pot competir amb el del tub d'aliatge de coure. A causa de la baixa densitat de titani i el mateix gruix de paret, la qualitat del tub de titani amb la mateixa longitud és només el 50% de la del tub d'aliatge de coure. Quan el gruix de la paret del tub de titani és del 50% del del tub d'aliatge de coure, el tub de titani amb la mateixa àrea de transferència de calor és només 1/4. del tub d'aliatge de coure. La interpretació simultània del preu global del tub soldat de titani de parets primes és el mateix que el del tub de coure d'alumini, que és més barat que el tub de coure.
2.2 desenvolupament i aplicació de canonades soldades de titani de paret prima al Japó
El desenvolupament reeixit de la tecnologia de laminació de tires de titani s'ha convertit en la base de la producció massiva de canonades de titani soldades. A la dècada de 1960, el filferro de titani es va utilitzar en la producció electrolítica de sosa càustica de mercuri al Japó; A principis dels anys noranta, per tal de prevenir la contaminació, es va millorar el procés de producció de sosa càustica. Amb l'adopció del mètode del diafragma, es van aplicar més de 700 tones de tira de titani. Aprofitant aquesta oportunitat, el Japó va estudiar i va desenvolupar la tecnologia de producció contínua de tires de titani laminades en calent i en fred{{7}, i va establir un sistema de producció per lots per a la dessalinització d'aigua de mar i tubs de condensador de parets fines de titani a la central elèctrica. En conseqüència, es desenvolupa la tecnologia de producció de canonades{9}soldades.
Els condensadors de les centrals elèctriques produïts per Hitachi, Mitsubishi i Toshiba utilitzen tubs de titani de 0,5 mm de gruix. Les unitats de dessalinització d'aigua de mar produïdes per Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui i Kobe Steel utilitzen tubs de titani de 0,5 mm a 0,7 mm de gruix.
S'utilitza principalment a les centrals elèctriques, la canonada soldada de titani s'ha utilitzat àmpliament com a canonada de transferència de calor en la dessalinització d'aigua de mar, la fabricació de ferro, la construcció naval, la refinació del petroli, la indústria química i altres camps. El 1983, en 16 anys, el Japó havia produït canonades de titani de parets fines de 4038 t-per a equips de dessalinització d'aigua de mar a tot el món. Fins ara, no hi ha hagut danys causats per la corrosió de l'aigua de mar.
(1) Condensador de ventilació i compressor de raig
L'equip de dessalinització d'aigua de mar real al Japó és l'equip de dessalinització d'aigua de mar 2650t / D construït per Matsushima carbon Mine Co., Ltd. el 1967. A causa de la corrosió de Br - a l'aigua de mar, els tubs de transferència de calor i les làmines de tubs del condensador de ventilació i el compressor de raig de la unitat no poden utilitzar l'aliatge de coure. Després de substituir el titani, no hi ha hagut cap fallada causada per la corrosió.
(2) Condensador de descàrrega de calor
El condensador de flash multi-fa servir aigua de mar com a aigua de refrigeració per refredar el vapor d'aigua generat per les cambres de flash a tots els nivells. Com que l'aigua de mar sovint es barreja amb sediments i organismes marins, s'adhereixen al tub de transferència de calor i a l'extrem del tub i erosionen el tub d'aliatge de coure. Per tant, els tubs de titani s'utilitzen en gairebé tots els condensadors de transferència de calor dels equips de dessalinització d'aigua de mar MSF. Especialment per matar els bacteris a l'aigua de mar, quan s'ha d'injectar oxigen, és més necessari utilitzar tubs de titani amb bona resistència a la corrosió.
(3) Condensador de recuperació de calor
El condensador del departament de recuperació de calor té una gran àrea de transferència de calor. Per raons econòmiques, normalment s'utilitzen tubs d'aliatge de coure i els tubs de titani només s'utilitzen en ocasions especials. Per exemple, el medi que conté contaminants com l'amoníac o el sulfur d'hidrogen té una corrosió severa a l'aliatge de coure. El 1977, la unitat de dessalinització 3600t / D MSF exportada a Alemanya va adoptar titani en lloc de l'aliatge de coure perquè és un equip auxiliar d'amoníac; A causa de la corrosió del sulfur d'oxigen, l'equip dessalinitzador 3120t / DMSP al Perú es va corroir després d'un any d'ús. Finalment, tots els tubs de transferència de calor es van substituir per tubs de titani.
S'informa que es van utilitzar 60.000 tubs de titani a les plantes dessalinitzadores d'aigua de mar amb una producció diària de 100 tones. De 1967 a 1994, en gairebé 30 anys, es van produir 52 conjunts de condensadors utilitzats per a la generació d'energia tèrmica a nivell d'energia-i 7 jocs d'equips de dessalinització d'aigua de mar, amb un total de 11.000 t de tubs de soldadura de titani. 3. Problemes que necessiten atenció durant l'ús
(1) Corrosió galvànica: el titani té un potencial positiu a l'aigua de mar. Quan està en contacte amb altres metalls, pot promoure la corrosió d'altres metalls. Els mètodes de prevenció inclouen l'ús de titani per a tubs de transferència de calor i placa de tubs, o ànode de sacrifici. Per sobre dels 80 graus, l'aliatge Fe-90% Ni s'utilitza com a ànode de sacrifici per evitar l'absorció d'hidrogen; Per sota dels 80 graus, utilitzeu una placa d'acer recoberta o revestida de cautxú.
(2) Per a la corrosió intersticial, el tub de titani s'instal·la a la placa del tub de titani expandint el tub. La corrosió intersticial es pot produir a l'aigua de mar amb un valor de pH de 8 a 100 graus. Tanmateix, l'aliatge de coure s'utilitza a la cambra d'aigua real i la corrosió intersticial no es produirà fins i tot si la temperatura de l'aigua de mar arriba als 120 graus. En realitat, per tal de millorar la fiabilitat dels equips, la soldadura d'extrems de canonada s'utilitza sovint per evitar la corrosió del buit quan s'utilitza per sobre dels 100 graus.
(3) Absorció d'hidrogen, en aigua de mar per sobre dels 80 graus; El titani pot absorbir hidrogen; Quan s'aplica protecció catòdica, la sobreprotecció provocarà l'absorció d'hidrogen. Si s'utilitza l'aliatge Fe-9% NQ com a placa d'ànode de sacrifici, no es produirà l'absorció d'hidrogen de titani.
(4) Vibració. A causa de la paret fina de la canonada de titani, també s'ha de prestar atenció als danys causats per la vibració de la canonada en substituir la canonada d'aliatge de coure. Aquest problema es pot resoldre utilitzant un mètode amb un espai més petit que la placa de suport del tub del tub d'aliatge de coure.