Zastosowanie tytanowej rurki w urządzeniach odsalających

Słodka woda stanowi około 3% zasobów wodnych Ziemi. Głównym trendem na świecie jest pozyskiwanie nowych zasobów słodkiej wody poprzez odsalanie. Obecnie odsalanie stało się głównym sposobem pozyskiwania zasobów wodnych na obszarach takich jak Bliski Wschód, gdzie brakuje zasobów wodnych.

Odsalanie na świecie

Do 1993 roku istniało 9014 urządzeń odsalających w 5738 regionach świata, o łącznej wydajności 1,624x107m3/d. Całkowita wydajność na samym Bliskim Wschodzie wynosiła 8,91x106m3/d, co stanowiło 55%, a w Stanach Zjednoczonych 2,37x106m3/d, co stanowiło 5%.
XX wieku odsalanie było wykorzystywane do produkcji świeżej wody. Główne metody odsalania to:

• ① Metoda odparowywania: wielostopniowa lampa błyskowa, jednostopniowa lampa błyskowa, wielostopniowy efekt pionowy, wielostopniowy efekt poziomy, rurka zanurzeniowa, kompresja pary;
• ② Metoda membranowa: elektrodializa, odwrócona osmoza;
• ③ Metoda złożona.

Wśród nich metoda odparowywania stanowi 60%, metoda odwróconej osmozy stanowi 33%, a metoda elektrodializy stanowi 5,5%.

Zastosowanie tytanu w urządzeniach odsalających

Rura przewodząca ciepło w urządzeniach do odsalania wody morskiej

Oryginalna rura cieplna sprzętu do odsalania wykorzystuje głównie rurę ze stopu miedzi, która została zastąpiona przez tytanowa rura z wysoką niezawodnością i bezobsługowością z powodu wielu niedociągnięć

Grubość ścianki rury tytanowej

Ponieważ średnica rury przenoszącej ciepło jest mała, a wymagania wytrzymałościowe nie są wysokie, rura o cieńszej grubości ścianki jest używana w rzeczywistym zastosowaniu, ogólnie grubość ścianki rury ze stopu miedzi wynosi 0,9 mm-1,2 mm; zamiast rury tytanowej, cienkościenna spawana rura o grubości ścianki 0,3 mm może być używana w miejscu o mniejszej korozyjności.

Przewodność cieplna rurki tytanowej

Ze względu na różne materiały rur przewodzących ciepło, przewodność cieplna jest również inna. Na przykład tytan ma 17 W / (m - K), mosiądz aluminiowy ma loow / (m - K), 90 / 10 biała miedź ma 47 W (m - K), 70 / 30 biała miedź ma 29 W / (M - K). Dlatego efekt przewodzenia ciepła rur przewodzących ciepło można kontrolować poprzez zmianę grubości ścianki. Spośród powyższych materiałów tytan ma najmniejszą przewodność cieplną. Na przykład, jeśli używana jest cienkościenna spawana rura tytanowa, jej przewodność cieplna jest gorsza niż w przypadku mosiądzu aluminiowego, ale jest równoważna białej miedzi 90/10 i lepsza niż biała miedź 70/30.

Ekonomia tytanowej rury

Jednostkowa cena masowa rury tytanowej jest 2-6 razy większa niż stopu miedzi, ale jednocześnie interpretując wydajność kosztową, cena rury tytanowej może być zrównoważona rurą ze stopu miedzi. Ze względu na niską gęstość tytanu i taką samą grubość ścianki, tytanowa rura o tej samej długości to tylko 50% rury ze stopu miedzi. Gdy grubość rury tytanowej wynosi 50% rury ze stopu miedzi, rura tytanowa o tym samym obszarze wymiany ciepła wynosi tylko 1/4 rury ze stopu miedzi, przy obecnym poziomie cen. Ogólna cena cienkościennej spawanej rury tytanowej jest taka sama jak aluminiowej rury miedzianej, która jest tańsza niż biała rura miedziana.

Rozwój i zastosowanie cienkościennych rur spawanych z tytanu w Japonii

Pomyślny rozwój technologii walcowania taśm tytanowych stał się podstawą masowej produkcji tytanowych rur spawanych. W latach 60-tych drut tytanowy był używany w produkcji sody kaustycznej na bazie rtęci w Japonii; na początku lat 90-tych, w celu zapobiegania zanieczyszczeniom, proces produkcji sody kaustycznej został ulepszony. Wraz z przyjęciem metody membranowej zastosowano ponad 700 ton pasków tytanowych. Korzystając z okazji, Japonia opracowała technologię ciągłej produkcji taśm tytanowych walcowanych na gorąco i na zimno oraz ustanowiła technologię odsalania wody morskiej i cienkościennych spawanych rur tytanowych skraplacza elektrowni Technologia produkcji cienkościennych rur spawanych została opracowana zgodnie z systemem produkcji wsadowej z cewką.
Skraplacze elektrowni produkowane przez Hitachi, Mitsubishi i Toshiba wykorzystują spawane rury tytanowe o grubości 0,5 mm. Jednostki odsalania produkowane przez Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui i Kobe Steel wykorzystują spawane rury tytanowe o grubości 0,5 mm-0,7 mm.
Rura spawana z tytanu jest szeroko stosowany w odsalaniu wody morskiej, produkcji żelaza, żegludze, rafinacji ropy naftowej, przemyśle chemicznym i innych dziedzinach. W 1983 r., w ciągu 16 lat, Japonia wyprodukowała 4038 ton cienkościennych tytanowych rur spawanych do urządzeń odsalających na całym świecie, które nie zostały uszkodzone przez korozję wody morskiej.

Skraplacz wentylacyjny i sprężarka strumieniowa

Prawdziwym urządzeniem odsalającym w Japonii jest urządzenie do odsalania wody morskiej 2650 t / D zbudowane przez Matsushima Carbon Mine Co., Ltd. w 1967 roku. Ze względu na korozję Br - w wodzie morskiej, rury przenoszące ciepło i płyty rurowe skraplaczy wentylacyjnych i sprężarek strumieniowych urządzenia nie mogą być wykonane ze stopu miedzi. Po zastąpieniu ich tytanem nie występuje awaria spowodowana korozją.

Skraplacz uwalniający ciepło

Wielostopniowy skraplacz typu flash wykorzystuje wodę morską jako wodę chłodzącą do chłodzenia pary wodnej wytwarzanej przez komory typu flash na wszystkich poziomach. Ponieważ woda morska jest często mieszana z osadami i stworzeniami morskimi, są one przymocowane do rurki przenoszącej ciepło i końca rurki, powodując erozję rurki ze stopu miedzi. Dlatego tytanowe rurki są stosowane w skraplaczach przenoszących ciepło w prawie wszystkich urządzeniach do odsalania MSF. Zwłaszcza w celu zabicia bakterii w wodzie morskiej, konieczne jest użycie tytanowej rurki o dobrej odporności na korozję, gdy trzeba wstrzyknąć tlen.

Skraplacz z odzyskiem ciepła

Powierzchnia wymiany ciepła skraplacza w dziale odzysku ciepła jest duża. Ze względów ekonomicznych obecnie zwykle stosuje się rury ze stopu miedzi, a rury tytanowe są używane tylko w specjalnych przypadkach. Na przykład medium zawierające amoniak lub siarkowodór powoduje silną korozję stopu miedzi. W 1977 r. urządzenie odsalające typu MSF 3600 t / D eksportowane do Niemiec zostało wykonane z tytanu zamiast stopu miedzi, ponieważ było to dodatkowe wyposażenie amoniaku; z powodu korozji zasiarczonego tlenu urządzenie odsalające typu MSP 3120 t / D w Peru rok później skorodowało aluminiową mosiężną rurkę i ostatecznie zastąpiło całą rurkę przenoszącą ciepło rurką tytanową.

Podaje się, że 60000 rur tytanowych jest używanych w zakładach odsalania wody morskiej o dziennej wydajności 100 ton. W latach 1967-1994, w ciągu ostatnich 30 lat, wyprodukowano 52 zestawy skraplaczy i 7 zestawów urządzeń do odsalania wody morskiej do wytwarzania energii cieplnej na pierwotnym poziomie energii, w sumie 11000 ton tytanowych rur spawanych.

Problemy w użytkowaniu

Korozja galwaniczna

Gdy tytan jest w kontakcie z innymi metalami, może sprzyjać korozji innych metali. Metoda zapobiegania polega na tym, że tytan lub anoda protektorowa jest używana zarówno do rury przenoszącej ciepło, jak i płyty rurowej. Powyżej 80 ℃, aby zapobiec absorpcji wodoru, jako anodę protektorową stosuje się stop Fe-90% Ni; poniżej 80 ℃ stosuje się powłokę lub płytę stalową wyłożoną gumą.

Korozja śródmiąższowa

Tytanowa rura jest instalowana na tytanowej płycie rurowej metodą rozszerzania rury, a korozja śródmiąższowa może wystąpić w wodzie morskiej o wartości pH 8 przy 100 ℃, ale stop miedzi jest używany w rzeczywistej komorze wodnej, nawet jeśli temperatura wody morskiej osiągnie 120 ℃, korozja śródmiąższowa nie wystąpi. W rzeczywistości, w celu poprawy niezawodności sprzętu, spawanie końców rur jest często stosowane w celu zapobiegania korozji szczelinowej, gdy temperatura jest wyższa niż 100 ℃.

Absorpcja wodoru

W wodzie morskiej o temperaturze powyżej 80 ℃ tytan może absorbować wodór; po zastosowaniu ochrony katodowej wodór zostanie zaabsorbowany po zastosowaniu nadmiernej ochrony. Jeśli stop fe-9% NQ zostanie użyty jako anoda protektorowa, absorpcja wodoru przez tytan nie wystąpi.

Wibracje

Ze względu na cienką ściankę tytanowa rurkaPodczas wymiany rurki ze stopu miedzi należy zwrócić uwagę na uszkodzenia spowodowane drganiami rurki. Problem ten można rozwiązać, stosując metodę mniejszą niż w przypadku rurki ze stopu miedzi.

Źródło: Chiński producent rur tytanowych: www.titaniuminfogroup.com