Titaaniputken käyttö suolanpoistolaitteissa

Makean veden osuus maapallon vesivaroista on noin 3%. Maailmassa on tärkeä suuntaus saada uusia makean veden resursseja suolanpoiston avulla. Tällä hetkellä suolanpoistosta on tullut tärkein tapa saada vesivaroja Lähi-idän kaltaisilla alueilla, joilla vesivarat ovat vähissä.

Suolanpoisto maailmassa

Vuonna 1993 maailmassa oli 5738 alueella 9014 suolanpoistolaitosta, joiden kokonaiskapasiteetti oli 1,624x107m3/d. Pelkästään Lähi-idän kokonaiskapasiteetti oli 8,91x106m3/d eli 55%, ja Yhdysvaltojen kapasiteetti oli 2,37x106m3/d eli 5%.
Suolanpoistoa on käytetty makean veden tuottamiseen jo 1950-luvulla. Tärkeimmät suolanpoistomenetelmät ovat:

• ① Haihdutusmenetelmä: monivaiheinen salama, yksivaiheinen salama, pystysuora monivaikutus, vaakasuora monivaikutus, upotusputki, höyrynpuristus;
• ② Kalvomenetelmä: elektrodialyysi, käänteisosmoosi;
• ③ Yhdistelmämenetelmä.

Niistä haihdutusmenetelmän osuus on 60%, käänteisosmoosimenetelmän osuus 33% ja elektrodialyysimenetelmän osuus 5,5%.

Titaanin käyttö suolanpoistolaitteissa

Lämpöä johtava putki meriveden suolanpoistolaitteissa

Suolanpoistolaitteiden alkuperäisessä lämpöputkessa käytetään pääasiassa kupariseosputkea, joka on korvattu seuraavasti titaaniputki erittäin luotettava ja huoltovapaa monien puutteidensa vuoksi.

Titaaniputken seinämän paksuus

Lämmönsiirtoputken seinämäpaksuus määräytyy käyttöolosuhteiden, putkilevymateriaalien, laajenevan toiminnan rakennekapasiteetin, putken päässä olevan hitsaustekniikan jne. mukaan.Koska lämmönsiirtoputken halkaisija on pieni ja lujuusvaatimukset eivät ole korkeat, todellisessa käytössä käytetään putkea, jonka seinämäpaksuus on ohuempi, yleensä kupariseosputken seinämäpaksuus on 0,9-1,2 mm; titaaniputken sijasta ohutseinäistä hitsattua putkea, jonka seinämäpaksuus on 0,3 mm, voidaan käyttää paikoissa, joissa on vähemmän korroosiota.

Titaaniputken lämmönjohtavuus

Lämpöä johtavien putkien erilaisten materiaalien vuoksi myös lämmönjohtavuus on erilainen. Esimerkiksi titaani on 17w / (m - K), alumiinimessinki on loow / (m - K), 90 / 10 valkoinen kupari on 47w (m - K), 70 / 30 valkoinen kupari on 29w / (M - K). Siksi lämpöä johtavien putkien lämpöä johtavaa vaikutusta voidaan hallita seinämän paksuuden muutoksella. Edellä mainituista materiaaleista titaanilla on pienin lämmönjohtavuus. Jos esimerkiksi käytetään ohutseinäistä titaanista hitsattua putkea, sen lämmönjohtavuus on huonompi kuin alumiinimessingin, mutta se vastaa 90/10 valkokuparia ja on parempi kuin 70/30 valkokuparia.

Titaaniputken talous

Titaaniputken yksikkömassan hinta on 2-6 kertaa suurempi kuin kupariseoksen hinta, mutta kustannustehokkuuden samanaikaisen tulkinnan mukaan titaaniputken hinta voidaan tasapainottaa kupariseosputken kanssa. Titaanin alhaisen tiheyden ja saman seinämänpaksuuden vuoksi titaaniputki, jolla on sama pituus, on vain 50% kupariseosputkesta. Kun titaaniputken paksuus on 50% kupariseosputkesta, titaaniputki, jolla on sama lämmönsiirtopinta-ala, on vain 1 / 4. kupariseosputkesta, nykyisellä hintatasolla. Ohutseinäisen hitsatun titaaniputken kokonaishinta on sama kuin alumiinikupariputken, joka on halvempi kuin valkoisen kupariputken.

Ohutseinäisen hitsatun titaaniputken kehittäminen ja soveltaminen Japanissa

Titaanikaistaleiden valssaustekniikan menestyksekkäästä kehittämisestä on tullut titaanihitsattujen putkien massatuotannon perusta. 1960-luvulla titaanilankaa käytettiin elohopeapohjaisen ruokasoodan tuotannossa Japanissa. 1990-luvun alussa ruokasoodan tuotantoprosessia parannettiin saastumisen estämiseksi. Kalvomenetelmän käyttöönoton myötä käytettiin yli 700 tonnia titaaniliuskoja. Tätä tilaisuutta hyödyntäen Japani kehitti kuumavalssattujen ja kylmävalssattujen titaaninauhojen jatkuvan tuotannon tekniikan ja perusti teknologian meriveden suolanpoistoon ja voimalaitoksen lauhduttimen ohutseinäisiin hitsattuihin titaaniputkiin. Ohutseinäisten hitsattujen putkien tuotantotekniikka on kehitetty erätuotantojärjestelmän mukaisesti kelan kanssa.
Hitachin, Mitsubishin ja Toshiban valmistamissa voimalaitosten lauhduttimissa käytetään 0,5 millimetrin paksuisia hitsattuja titaaniputkia. Mitsubishin, Kawasakin, Hitachin, Mitsuin ja Kobe Steelin valmistamissa suolanpoistoyksiköissä käytetään 0,5-0,7 mm paksuisia hitsattuja titaaniputkia.
Titaani hitsattu putki on käytetty laajalti meriveden suolanpoistossa, raudanvalmistuksessa, merenkulussa, öljynjalostuksessa, kemianteollisuudessa ja muilla aloilla. Vuonna 1983, 16 vuoden aikana, Japani tuotti 4038 t ohutseinäistä hitsattua titaaniputkea suolanpoistolaitteita varten kaikkialla maailmassa, eikä meriveden korroosio ole vahingoittanut sitä.

Ilmanvaihdon lauhdutin ja suihkukompressori

Todellinen suolanpoistolaitteisto Japanissa on 2650 t/d meriveden suolanpoistolaitteisto, jonka Matsushima Carbon Mine Co., Ltd. rakensi vuonna 1967. Merivedessä olevan Br-korroosion vuoksi laitteen tuuletuslauhduttimien ja suihkukompressorien lämmönsiirtoputkia ja putkilevyjä ei voida valmistaa kupariseoksesta. Titaanin korvaamisen jälkeen korroosio ei aiheuta vikoja.

Lämmönpoistolauhdutin

Monivaiheinen leimahduslauhdutin käyttää merivettä jäähdytysvetenä jäähdyttääkseen leimahduskammioiden tuottaman vesihöyryn kaikilla tasoilla. Koska merivesi on usein sekoittunut sedimenttiin ja mereneläviin, ne kiinnittyvät lämmönsiirtoputkeen ja putken päähän ja rapauttavat kupariseosputkea. Siksi lähes kaikkien MSF-suolanpoistolaitteiden lämmönsiirtolauhduttimissa käytetään titaaniputkia. Erityisesti merivedessä olevien bakteerien tappamiseksi on tarpeen käyttää titaaniputkea, jolla on hyvä korroosionkestävyys, kun happea on syötettävä.

Lämmöntalteenottolauhdutin

Lämmöntalteenotto-osaston lauhduttimen lämmönsiirtopinta-ala on suuri. Taloudellisista syistä johtuen nykyisin käytetään yleensä kupariseosputkia ja titaaniputkia vain erityistapauksissa. Esimerkiksi ammoniakkia tai rikkivetyä sisältävässä väliaineessa kupariseos korrodoituu voimakkaasti. Vuonna 1977 Saksaan viety 3600t / D MSF-tyyppinen suolanpoistolaite valmistettiin kupariseoksen sijasta titaanista, koska se oli ammoniakin lisälaite; rikkihapen korroosion vuoksi Perussa sijaitsevan 3120t / D MSP-tyyppisen suolanpoistolaitteen alumiinimessinkiputki syöpyi vuotta myöhemmin, ja lopulta koko lämmönsiirtoputki korvattiin titaaniputkella.

On raportoitu, että 60000 titaaniputkea käytetään meriveden suolanpoistolaitoksessa, jonka päivittäinen tuotanto on 100 tonnia. Vuosina 1967-1994, viimeisten 30 vuoden aikana, on tuotettu 52 sarjaa lauhduttimia ja 7 sarjaa meriveden suolanpoistolaitteita alkuperäisen energiatason lämpövoiman tuotantoon, yhteensä 11000t titaanihitsattuja putkia.

Käytön ongelmat

Galvaaninen korroosio

Kun titaani on kosketuksissa muiden metallien kanssa, se voi edistää muiden metallien korroosiota. Ehkäisymenetelmänä on, että titaania tai uhrausanodia käytetään sekä lämmönsiirtoputkessa että putkilevyssä. Yli 80 ℃:n lämpötilassa käytetään vetyabsorption estämiseksi fe-90% Ni -seosta uhrausanodina; alle 80 ℃:n lämpötilassa käytetään pinnoitetta tai kumivuorattua teräslevyä.

Interstitiaalinen korroosio

Titaaniputki asennetaan titaaniputkilevyyn laajentamalla putkimenetelmällä, ja interstitiaalinen korroosio voi tapahtua merivedessä, jonka pH-arvo on 8 100 ℃: ssa, mutta kupariseosta käytetään todellisessa vesikammiossa, vaikka meriveden lämpötila saavuttaa 120 ℃, interstitiaalista korroosiota ei tapahdu. Todellisuudessa laitteiden luotettavuuden parantamiseksi käytetään usein putkien päiden hitsausta välinekorroosion estämiseksi, kun lämpötila on yli 100 ℃.

Vedyn imeytyminen

Yli 80 ℃ merivedessä titaani voi absorboida vetyä; kun käytetään katodista suojausta, vety absorboituu, kun käytetään ylisuojausta. Jos uhrianodilevynä käytetään fe-9% NQ -seosta, titaanin vetyabsorptiota ei tapahdu.

Tärinä

Ohuen seinämän vuoksi titaaniputki, putken tärinän aiheuttamiin vaurioihin on kiinnitettävä huomiota kupariseosputkea vaihdettaessa. Tämä ongelma voidaan ratkaista käyttämällä menetelmää, joka on pienempi kuin kupariseosputken.

Lähde: Kiina Titanium Pipe valmistaja: www.titaniuminfogroup.com