Anwendung von Titanrohren in Entsalzungsanlagen

Auf Süßwasser entfallen etwa 3% der Wasserressourcen der Erde. Es ist ein wichtiger Trend für die Welt, neue Süßwasserressourcen durch Entsalzung zu gewinnen. Gegenwärtig ist die Entsalzung die wichtigste Methode zur Gewinnung von Wasserressourcen in Gebieten wie dem Nahen Osten, wo es an Wasserressourcen mangelt.

Entsalzung in der Welt

1993 gab es weltweit 9014 Entsalzungsanlagen in 5738 Regionen mit einer Gesamtkapazität von 1.624x107m3/d. Allein im Nahen Osten betrug die Gesamtkapazität 8,91x106m3/d, was 55% entspricht, und in den Vereinigten Staaten 2,37x106m3/d, was 5% entspricht.
Bereits in den 1950er Jahren wurde die Entsalzung zur Gewinnung von Süßwasser eingesetzt. Die wichtigsten Methoden der Entsalzung sind:

• ① Verdampfungsmethode: mehrstufiger Flash, einstufiger Flash, vertikaler Multieffekt, horizontaler Multieffekt, Tauchrohr, Dampfkompression;
• ② Membranverfahren: Elektrodialyse, Umkehrosmose;
• ③ Zusammengesetzte Methode.

Davon entfallen auf die Verdampfungsmethode 60%, auf die Umkehrosmose-Methode 33% und auf die Elektrodialyse-Methode 5,5%.

Verwendung von Titan in Entsalzungsanlagen

Wärmeleitende Rohre in Meerwasserentsalzungsanlagen

Die ursprünglichen Wärmerohre von Entsalzungsanlagen verwenden hauptsächlich Rohre aus einer Kupferlegierung, die inzwischen durch Titan-Rohr mit hoher Zuverlässigkeit und wartungsfrei aufgrund seiner vielen Unzulänglichkeiten

Wandstärke des Titanrohrs

Die Wandstärke des Wärmeübertragungsrohrs wird durch die Einsatzbedingungen, die Rohrplattenmaterialien, die Konstruktionskapazität des Expansionsvorgangs, die Schweißtechnik am Rohrende usw. bestimmt. Da der Durchmesser des Wärmeübertragungsrohrs klein ist und die Festigkeitsanforderungen nicht hoch sind, wird in der Praxis ein Rohr mit dünnerer Wandstärke verwendet. Im Allgemeinen beträgt die Wandstärke von Rohren aus Kupferlegierungen 0,9 mm bis 1,2 mm; anstelle von Titanrohren können dünnwandige geschweißte Rohre mit einer Wandstärke von 0,3 mm an Orten mit geringerer Korrosivität verwendet werden.

Wärmeleitfähigkeit von Titanrohren

Aufgrund der unterschiedlichen Materialien der wärmeleitenden Rohre, ist die Wärmeleitfähigkeit auch unterschiedlich. Zum Beispiel ist Titan 17w / (m - K), Aluminium-Messing ist loow / (m - K), 90 / 10 Weißkupfer ist 47w (m - K), 70 / 30 Weißkupfer ist 29w / (M - K). Daher kann die wärmeleitende Wirkung von Wärmeleitrohren durch die Änderung der Wandstärke gesteuert werden. Unter den oben genannten Materialien hat Titan die geringste Wärmeleitfähigkeit. Wenn zum Beispiel dünnwandige geschweißte Titanrohre verwendet werden, ist ihre Wärmeleitfähigkeit schlechter als die von Aluminium-Messing, aber sie ist gleichwertig mit 90/10 Weißkupfer und besser als 70/30 Weißkupfer.

Wirtschaftlichkeit von Titanrohren

Der Stückpreis von Titanrohren ist 2-6 mal höher als der von Kupferlegierungen, aber bei gleichzeitiger Interpretation der Kostenleistung kann der Preis von Titanrohren mit dem von Rohren aus Kupferlegierungen aufgewogen werden. Aufgrund der geringen Titandichte und der gleichen Wandstärke beträgt das Titanrohr bei gleicher Länge nur 50% des Kupferrohrs. Wenn die Dicke des Titanrohrs 50% des Kupferrohrs beträgt, ist das Titanrohr mit der gleichen Wärmeübertragungsfläche nur 1 / 4 des Kupferrohrs, auf dem aktuellen Preisniveau. Der Gesamtpreis des dünnwandigen geschweißten Titanrohrs ist derselbe wie der des Aluminium-Kupferrohrs, was billiger ist als der des weißen Kupferrohrs.

Entwicklung und Anwendung von dünnwandigen geschweißten Titanrohren in Japan

Die erfolgreiche Entwicklung der Technologie des Titanbandwalzens wurde zur Grundlage für die Massenproduktion von geschweißten Titanrohren. In den 1960er Jahren wurde in Japan Titandraht für die Herstellung von Natronlauge auf Quecksilberbasis verwendet; Anfang der 1990er Jahre wurde der Herstellungsprozess von Natronlauge verbessert, um Umweltverschmutzung zu vermeiden. Mit der Einführung der Diaphragma-Methode wurden mehr als 700 Tonnen Titanstreifen verwendet. Bei dieser Gelegenheit entwickelte Japan die Technologie der kontinuierlichen Produktion von warm- und kaltgewalzten Titanbändern und etablierte die Technologie für die Entsalzung von Meerwasser und dünnwandige geschweißte Titanrohre für Kraftwerkskondensatoren Die Produktionstechnologie für dünnwandige geschweißte Rohre wurde nach dem Chargenproduktionssystem mit Spule entwickelt.
In den von Hitachi, Mitsubishi und Toshiba hergestellten Kraftwerkskondensatoren werden 0,5 mm dicke geschweißte Titanrohre verwendet. In den Entsalzungsanlagen von Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui und Kobe Steel werden 0,5 bis 0,7 mm dicke geschweißte Titanrohre verwendet.
Geschweißtes Rohr aus Titan findet breite Anwendung in der Meerwasserentsalzung, der Eisenerzeugung, der Schifffahrt, der Erdölraffination, der chemischen Industrie und anderen Bereichen. Im Jahr 1983 produzierte Japan innerhalb von 16 Jahren 4038 t dünnwandige geschweißte Titanrohre für Entsalzungsanlagen in der ganzen Welt, die nicht durch Meerwasserkorrosion beschädigt wurden.

Lüftungskondensator und Strahlkompressor

Die eigentliche Entsalzungsanlage in Japan ist eine 2650t/D Meerwasserentsalzungsanlage, die 1967 von Matsushima Carbon Mine Co. gebaut wurde. Aufgrund der Korrosion von Br - im Meerwasser, die Wärmeübertragungsrohre und Rohrplatten der Belüftung Kondensatoren und Jet-Kompressoren des Geräts kann nicht aus Kupferlegierung hergestellt werden. Nach dem Ersatz durch Titan gibt es keine korrosionsbedingten Ausfälle mehr.

Kondensator zur Wärmeabgabe

Der mehrstufige Flash-Kondensator verwendet Meerwasser als Kühlwasser, um den von den Flash-Kammern erzeugten Wasserdampf auf allen Ebenen zu kühlen. Da das Meerwasser oft mit Sedimenten und Meerestieren vermischt ist, setzen sich diese in den Wärmeübertragungsrohren und Rohrenden fest und erodieren das Rohr aus Kupferlegierung. Daher werden für die Wärmeübertragungskondensatoren fast aller MSF-Entsalzungsanlagen Titanrohre verwendet. Vor allem um die Bakterien im Meerwasser abzutöten, ist es notwendig, Titanrohre mit guter Korrosionsbeständigkeit zu verwenden, wenn Sauerstoff zugeführt werden muss.

Wärmerückgewinnungskondensator

Die Wärmeübertragungsfläche des Kondensators in der Wärmerückgewinnungsabteilung ist groß. Aus wirtschaftlichen Gründen werden heute in der Regel Rohre aus Kupferlegierungen verwendet, und Titanrohre werden nur in besonderen Fällen eingesetzt. Zum Beispiel hat das Medium, das Ammoniak oder Schwefelwasserstoff enthält, schwere Korrosion auf Kupferlegierung. Im Jahr 1977 wurde die 3600t / D MSF-Entsalzungsanlage, die nach Deutschland exportiert wurde, aus Titan statt aus einer Kupferlegierung hergestellt, weil es sich um eine Zusatzausrüstung für Ammoniak handelte; aufgrund der Korrosion von schwefelhaltigem Sauerstoff korrodierte bei der 3120t / D MSP-Entsalzungsanlage in Peru ein Jahr später das Aluminium-Messingrohr, und schließlich wurde das gesamte Wärmeübertragungsrohr durch ein Titanrohr ersetzt.

Berichten zufolge werden 60000 Titanrohre in Meerwasserentsalzungsanlagen mit einer Tagesproduktion von 100 Tonnen verwendet. In den vergangenen 30 Jahren, von 1967 bis 1994, wurden 52 Kondensatoren und 7 Meerwasserentsalzungsanlagen für die thermische Stromerzeugung auf ursprünglichem Energieniveau mit insgesamt 11000 Tonnen geschweißten Titanrohren hergestellt.

Probleme bei der Nutzung

Galvanische Korrosion

Wenn Titan mit anderen Metallen in Kontakt kommt, kann es die Korrosion anderer Metalle fördern. Zur Vermeidung wird Titan oder eine Opferanode sowohl für das Wärmeübertragungsrohr als auch für die Rohrplatte verwendet. Über 80 ℃, um zu verhindern, Wasserstoffabsorption, fe-90% Ni-Legierung wird als Opferanode verwendet; unter 80 ℃, Beschichtung oder Gummi ausgekleidet Stahlplatte verwendet wird.

Interstitielle Korrosion

Das Titanrohr wird auf der Titanrohrplatte durch die Expansionsrohrmethode installiert, und die interstitielle Korrosion kann im Meerwasser mit einem pH-Wert von 8 bei 100 ℃ auftreten, aber die Kupferlegierung wird in der tatsächlichen Wasserkammer verwendet, selbst wenn die Meerwassertemperatur 120 ℃ erreicht, wird die interstitielle Korrosion nicht auftreten. In der Realität, um die Zuverlässigkeit der Ausrüstung zu verbessern, wird das Schweißen der Rohrenden oft verwendet, um die Spaltkorrosion zu verhindern, wenn die Temperatur mehr als 100 ℃ beträgt.

Wasserstoff-Absorption

In Meerwasser über 80 ℃, Titan kann Wasserstoff absorbieren; wenn kathodischen Schutz angewendet wird, wird Wasserstoff absorbiert werden, wenn über Schutz angewendet wird. Wenn fe-9% NQ-Legierung als Opferanode Platte verwendet wird, Titan Wasserstoff Absorption wird nicht auftreten.

Vibration

Aufgrund der dünnen Wand des Titan-RohrBeim Austausch von Rohren aus Kupferlegierungen sollte auf die durch Rohrvibrationen verursachten Schäden geachtet werden. Dieses Problem kann durch die Verwendung einer Methode gelöst werden, die kleiner ist als die des Kupferrohrs.

Quelle: China Titanium Pipe Hersteller: www.titaniuminfogroup.com