Slatka voda čini oko 3% vodnih resursa na Zemlji. Dobijanje novih izvora slatke vode desalinizacijom morske vode glavni je trend svjetske upotrebe vode u budućnosti. Trenutno je desalinizacija morske vode glavni način za dobivanje izvora vode u područjima kojima nedostaju vodni resursi kao što je Bliski istok.
1. Stanje desalinizacije morske vode u svijetu
Do 1993. godine postojalo je 9014 opreme za desalinizaciju morske vode u 5738 regija širom svijeta, sa ukupnim kapacitetom od 1.624x107m3/d. Ukupni kapacitet samo na Bliskom istoku dostigao je 8,91x106m3/d, što čini 55%, au Sjedinjenim Državama 2,37x106m3/d, što čini 5%.
Još 1950-ih godina desalinizacija morske vode korištena je za proizvodnju slatke vode. Glavne metode desalinacije morske vode uključuju:
① Metoda isparavanja: višestepena fleš metoda, jednostepena metoda flešovanja, metoda vertikalnog višestrukog efekta, horizontalna metoda sa više efekata, metoda dip cijevi i metoda kompresije pare;
② Membranska metoda: elektrodijaliza, reverzna osmoza;
③ Složena metoda.
Među njima, metoda isparavanja čini 60%, metoda reverzne osmoze 33%, a metoda elektrodijalize 5,5%.
2. Primjena titana u opremi za desalinizaciju morske vode
2.1 cijev za prijenos topline u opremi za desalinizaciju morske vode
Cijevi od legure bakra se uglavnom koriste kao cijevi koje provode toplinu u originalnoj opremi za desalinizaciju morske vode. Zbog mnogih nedostataka cijevi od legure bakra, zamijenjene su cijevima od titanijuma visoke pouzdanosti i bez održavanja.
(1) Debljina zida titanijumske cijevi
Debljina stijenke cijevi za prijenos topline određena je uvjetima rada, materijalima cijevi, konstrukcijskim kapacitetom operacije proširenja cijevi, tehnologijom zavarivanja krajeva cijevi, itd. Zbog malog promjera cijevi za prijenos topline i niskih zahtjeva za čvrstoćom, u stvarnoj upotrebi se koristi cijev s tanjom debljinom stijenke. Generalno, debljina zida cijevi od legure bakra je 0,9 mm-1,2 mm; Zamijenite titanijumskom cijevi. Na mjestima sa malom korozivnošću može se koristiti tankozidna zavarena cijev debljine stijenke od 0,3 mm.
(2) Toplotna provodljivost titanijumske cijevi
Zbog različitih materijala cevi za prenos toplote, toplotna provodljivost je takođe različita, kao što je 17w / (m • K) za titanijum, niska / (m • K) za aluminijumski mesing, 47w (m • K) za 90 / 10 beli bakar i 29w / (m • K) za beli bakar 70 / 30. Stoga se učinak prijenosa topline cijevi za prijenos topline može kontrolisati promjenom debljine stijenke. Među gore navedenim materijalima, titanijum ima najnižu toplotnu provodljivost. Na primjer, koristeći zavarene cijevi od titanijuma sa tankim-stinama, iako je toplotna provodljivost lošija od aluminijskog mesinga, ona je ekvivalentna 90/10 bijelom bakru i bolja od 70/30 bijelom bakru.
(3) Ekonomičnost titanijumske cijevi Jedinična cijena titanijumske cijevi je 2-6 puta veća od cijene cijevi od legure bakra, ali u pogledu troškova, cijena cijevi od titanijuma može biti konkurentna cijeni cijevi od legure bakra. Zbog male gustine titanijuma i iste debljine zida, kvalitet titanijumske cevi iste dužine je samo 50% kvaliteta cevi od legure bakra. Kada je debljina zida titanijumske cevi 50% debljine zida cevi od legure bakra, titanijumska cev sa istom površinom prenosa toplote je samo 1/4 cevi od legure bakra. Simultano tumačenje ukupne cijene zavarene cijevi od titanijuma tankih stijenki je ista kao cijena aluminijske bakrene cijevi, koja je jeftinija od bakarne cijevi.
2.2 razvoj i primjena tankoslojne titanijumske zavarene cijevi u Japanu
Uspješan razvoj tehnologije valjanja titanijske trake postao je osnova masovne proizvodnje zavarenih cijevi od titanijuma. U 1960-im, titanijumska žica je korištena u elektrolitičkoj proizvodnji živine kaustične sode u Japanu; Početkom 1990-ih, kako bi se spriječilo zagađenje, poboljšan je proces proizvodnje kaustične sode. Usvajanjem metode dijafragme uneseno je više od 700 tona titanijumske trake. Koristeći ovu priliku, Japan je proučio i razvio tehnologiju kontinuirane proizvodnje toplo-valjane i hladno-valjane titanijumske trake, te uspostavio sistem serijske proizvodnje za desalinizaciju morske vode i titanijumske tanko{8}}zavarene cijevi kondenzatora u elektrani, shodno tome razvijena je tehnologija proizvodnje tankih{9}}zavarenih cijevi.
Kondenzatori za elektrane koje proizvode Hitachi, Mitsubishi i Toshiba koriste zavarene cijevi od titanijuma debljine 0,5 mm. Jedinice za desalinizaciju morske vode koje proizvode Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui i Kobe Steel koriste titanijumske zavarene cijevi debljine 0,5 mm-0,7 mm.
Uglavnom se koristi u elektranama, zavarene cijevi od titana naširoko se koriste kao cijev za prijenos topline u desalinizaciji morske vode, proizvodnji željeza, brodogradnji, preradi nafte, kemijskoj industriji i drugim poljima. Do 1983. godine, za 16 godina, Japan je proizveo 4038 tona tankih{4}}titanijumskih zavarenih cijevi za opremu za desalinizaciju morske vode širom svijeta. Do sada nije bilo štete uzrokovane korozijom morske vode.
(1) Ventilacijski kondenzator i mlazni kompresor
Prava oprema za desalinizaciju morske vode u Japanu je oprema za desalinizaciju morske vode od 2650t/D koju je izgradio Matsushima carbon Mine Co., Ltd. 1967. Zbog korozije Br - u morskoj vodi, cijevi za prijenos topline i cijevne ploče ventilacijskog kondenzatora i mlaznog kompresora od bakra ne mogu koristiti sve jedinice. Nakon zamjene titanijuma, nije bilo kvarova uzrokovanih korozijom.
(2) Kondenzator za ispuštanje toplote
Višestepeni fleš kondenzator koristi morsku vodu kao rashladnu vodu za hlađenje vodene pare koju stvaraju fleš komore na svim nivoima. Budući da je morska voda često pomiješana s sedimentom i morskim organizmima, oni se prianjaju u cijev za prijenos topline i kraj cijevi i erodiraju cijev od legure bakra. Stoga se titanijske cijevi koriste u gotovo svim kondenzatorima za prijenos topline opreme za desalinizaciju morske vode MSF. Posebno da bi se ubile bakterije u morskoj vodi, kada se mora ubrizgati kisik, potrebnije je koristiti titanijske cijevi s dobrom otpornošću na koroziju.
(3) Kondenzator za povrat topline
Kondenzator odjeljenja za povrat topline ima veliku površinu prijenosa topline. Iz ekonomskih razloga najčešće se koriste cijevi od legure bakra, a cijevi od titana se koriste samo u posebnim prilikama. Na primjer, medij koji sadrži zagađivače kao što su amonijak ili sumporovodik ima jaku koroziju na leguri bakra. Godine 1977. jedinica za desalinizaciju 3600t/D MSF izvezena u Njemačku usvojila je titanij umjesto legure bakra jer je to pomoćna oprema amonijaka; Zbog korozije kiseonika sulfida, oprema za desalinizaciju 3120t / DMSP u Peruu je korodirala nakon godinu dana upotrebe. Konačno, sve cijevi za prijenos topline zamijenjene su cijevima od titana.
Izvještava se da je 60 000 titanskih cijevi korišteno u postrojenjima za desalinizaciju morske vode s dnevnom snagom od 100 tona. Od 1967. do 1994. godine, za skoro 30 godina, proizvedeno je 52 kompleta kondenzatora koji se koriste za proizvodnju toplotne energije-na nivou energije i 7 kompleta opreme za desalinizaciju morske vode, sa ukupno 11000t titanijumskih zavarenih cijevi. 3. Problemi na koje treba obratiti pažnju tokom upotrebe
(1) Galvanska korozija: titanijum ima pozitivan potencijal u morskoj vodi. Kada je u kontaktu sa drugim metalima, može izazvati koroziju drugih metala. Metode prevencije uključuju korištenje titana za cijev za prijenos topline i cijevnu ploču, ili žrtvovanu anodu. Iznad 80 stepeni, legura fe-90% Ni se koristi kao žrtvovana anoda za sprečavanje apsorpcije vodonika; Ispod 80 stepeni koristite obloženu ili gumiranu čeličnu ploču.
(2) Za međuprostornu koroziju, titanijumska cijev se ugrađuje na ploču titanijske cijevi širenjem cijevi. Intersticijska korozija se može javiti u morskoj vodi sa pH vrednošću od 8 na 100 stepeni. Međutim, legura bakra se koristi u stvarnoj vodenoj komori, a međuprostorna korozija se neće pojaviti čak i ako temperatura morske vode dostigne 120 stepeni. U stvarnosti, kako bi se poboljšala pouzdanost opreme, zavarivanje krajeva cijevi se često koristi za sprječavanje korozije zazora kada se koristi iznad 100 stepeni.
(3) Apsorpcija vodonika, u morskoj vodi iznad 80 stepeni; Titanijum može apsorbovati vodonik; Kada se primjenjuje katodna zaštita, prekomjerna zaštita će uzrokovati apsorpciju vodonika. Ako se legura fe-9% NQ koristi kao žrtvovana anodna ploča, neće doći do apsorpcije titanijum vodonika.
(4) Vibracije. Zbog tankog zida titanijumske cijevi, prilikom zamjene cijevi od legure bakra treba obratiti pažnju i na oštećenja uzrokovana vibracijama cijevi. Ovaj problem se može riješiti korištenjem metode s manjim razmakom od nosača cijevi cijevi od legure bakra.