Aplicarea tubului de titan în echipamentul de desalinizare

Apa dulce reprezintă aproximativ 3% din resursele de apă ale planetei. Este o tendință majoră pentru lume să obțină noi resurse de apă dulce prin desalinizare. În prezent, desalinizarea a devenit principala modalitate de a obține resurse de apă în zone precum Orientul Mijlociu, care nu dispun de resurse de apă.

Desalinizarea în lume

În 1993, existau 9014 echipamente de desalinizare în 5738 regiuni din lume, cu o capacitate totală de 1,624x107m3/d. Capacitatea totală numai în Orientul Mijlociu era de 8,91x106m3/d, reprezentând 55%, iar cea din Statele Unite era de 2,37x106m3/d, reprezentând 5%.
Încă din anii 1950, desalinizarea a fost utilizată pentru producerea de apă dulce. Principalele metode de desalinizare sunt:

• ① Metoda de evaporare: flash în mai multe etape, flash într-o singură etapă, efect vertical multiplu, efect orizontal multiplu, tub de imersie, compresie de vapori;
• ② Metoda membranară: electrodializă, osmoză inversă;
• ③ Metoda compusă.

Dintre acestea, metoda evaporării reprezintă 60%, metoda osmozei inverse reprezintă 33%, iar metoda electrodializei reprezintă 5,5%.

Aplicarea titanului în echipamentele de desalinizare

Țeavă conductoare de căldură în echipamentul de desalinizare a apei de mare

Conducta termică originală a echipamentului de desalinizare utilizează în principal țevi din aliaj de cupru, care au fost înlocuite de țeavă de titan cu fiabilitate ridicată și fără întreținere din cauza numeroaselor sale neajunsuri

Grosimea peretelui tubului de titan

Grosimea peretelui tubului de transfer de căldură este determinată de condițiile de utilizare, materialele foii de tub, capacitatea de construcție a operației de expansiune, tehnologia de sudare la capătul tubului etc. Deoarece diametrul tubului de transfer de căldură este mic și cerințele de rezistență nu sunt ridicate, tubul cu grosimea peretelui mai subțire este utilizat în utilizarea reală, în general, grosimea peretelui tubului din aliaj de cupru este de 0,9 mm-1,2 mm; în loc de tubul de titan, tubul sudat cu pereți subțiri cu grosimea peretelui de 0,3 mm poate fi utilizat în locul cu o corozivitate mai mică.

Conductivitatea termică a tubului de titan

Datorită diferitelor materiale ale tuburilor conductoare de căldură, conductivitatea termică este, de asemenea, diferită. De exemplu, titanul este 17w / (m - K), alama de aluminiu este loow / (m - K), 90 / 10 cupru alb este 47w (m - K), 70 / 30 cupru alb este 29w / (M - K). Prin urmare, efectul conducător de căldură al tuburilor conductoare de căldură poate fi controlat prin modificarea grosimii peretelui. Dintre materialele de mai sus, titanul are cea mai mică conductivitate termică. De exemplu, dacă se utilizează țevi sudate din titan cu pereți subțiri, conductivitatea sa termică este mai slabă decât cea a alamei de aluminiu, dar este echivalentă cu 90 / 10 cupru alb și mai bună decât 70 / 30 cupru alb.

Economia tubului de titan

Prețul unitar de masă al țevii de titan este de 2-6 ori mai mare decât cel al aliajului de cupru, dar interpretarea simultană a performanței costurilor, prețul tubului de titan poate fi contrabalansat cu tubul din aliaj de cupru. Din cauza densității scăzute a titanului și a aceleiași grosimi a peretelui, tubul de titan cu aceeași lungime este doar 50% din tubul din aliaj de cupru. Atunci când grosimea tubului de titan este de 50% din tubul din aliaj de cupru, tubul de titan cu aceeași suprafață de transfer de căldură este de numai 1 / 4. din tubul din aliaj de cupru, la nivelul actual al prețurilor. Prețul total al țevii sudate din titan cu pereți subțiri este același cu cel al țevii de cupru din aluminiu, care este mai ieftin decât cel al țevii de cupru alb.

Dezvoltarea și aplicarea țevilor sudate din titan cu pereți subțiri în Japonia

Dezvoltarea cu succes a tehnologiei de laminare a benzilor de titan a devenit baza producției în masă de țevi sudate din titan. În anii 1960, sârma de titan a fost utilizată în producția de sodă caustică pe bază de mercur în Japonia; la începutul anilor 1990, pentru a preveni poluarea, procesul de producție a sodei caustice a fost îmbunătățit. Odată cu adoptarea metodei diafragmei, au fost aplicate mai mult de 700 de tone de benzi de titan. Profitând de această oportunitate, Japonia a dezvoltat tehnologia de producție continuă a benzilor de titan laminate la cald și la rece și a stabilit tehnologia pentru desalinizarea apei de mare și a tuburilor de titan sudate cu pereți subțiri ale condensatorului centralei electrice Tehnologia de producție a tuburilor sudate cu pereți subțiri este dezvoltată în conformitate cu sistemul de producție discontinuă cu bobină.
Condensatoarele centralelor electrice produse de Hitachi, Mitsubishi și Toshiba utilizează țevi sudate din titan cu grosimea de 0,5 mm. Unitățile de desalinizare produse de Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui și Kobe Steel utilizează țevi sudate din titan cu grosimea de 0,5 mm-0,7 mm.
Țeavă sudată din titan a fost utilizat pe scară largă în desalinizarea apei de mare, fabricarea fierului, transportul maritim, rafinarea petrolului, industria chimică și alte domenii. În 1983, în 16 ani, Japonia a produs 4038t de țevi sudate din titan cu pereți subțiri pentru echipamente de desalinizare din întreaga lume, care nu au fost deteriorate de coroziunea apei de mare.

Condensator de ventilație și compresor cu jet

Echipamentul real de desalinizare din Japonia este un echipament de desalinizare a apei de mare de 2650t / D construit de Matsushima carbon Mine Co., Ltd. în 1967. Datorită coroziunii Br - în apa de mare, tuburile de transfer de căldură și plăcile tubulare ale condensatoarelor de ventilație și compresoarelor cu jet ale dispozitivului nu pot fi realizate din aliaj de cupru. După înlocuirea titanului, nu există defecțiuni cauzate de coroziune.

Condensator de eliberare a căldurii

Condensatorul flash multietajat utilizează apa de mare ca apă de răcire pentru a răci vaporii de apă produși de camerele flash la toate nivelurile. Deoarece apa de mare este adesea amestecată cu sedimente și creaturi marine, acestea sunt atașate în tubul de transfer termic și în capătul tubului, erodând tubul din aliaj de cupru. Prin urmare, tuburile de titan sunt utilizate pe condensatoarele de transfer de căldură ale aproape tuturor echipamentelor de desalinizare MSF. În special pentru a ucide bacteriile din apa de mare, este necesar să se utilizeze tuburi de titan cu o bună rezistență la coroziune atunci când trebuie injectat oxigen.

Condensator de recuperare a căldurii

Suprafața de transfer termic a condensatorului în departamentul de recuperare a căldurii este mare. Din motive economice, tuburile din aliaj de cupru sunt de obicei utilizate în prezent, iar tuburile din titan sunt utilizate doar în ocazii speciale. De exemplu, mediul care conține amoniac sau hidrogen sulfurat are o coroziune severă pe aliajul de cupru. În 1977, dispozitivul de desalinizare de tip MSF de 3600t / D exportat în Germania a fost fabricat din titan în loc de aliaj de cupru, deoarece era un echipament accesoriu de amoniac; din cauza coroziunii oxigenului sulfurat, dispozitivul de desalinizare de tip MSP de 3120t / D din Peru a corodat tubul de alamă din aluminiu un an mai târziu și, în cele din urmă, a înlocuit întregul tub de transfer de căldură cu tub de titan.

Se raportează că 60000 de tuburi de titan sunt utilizate în instalația de desalinizare a apei de mare cu o producție zilnică de 100 de tone. Din 1967 până în 1994, în ultimii 30 de ani, au fost produse 52 de seturi de condensatoare și 7 seturi de echipamente de desalinizare a apei de mare pentru generarea de energie termică cu nivel energetic original, cu un total de 11000t de tuburi sudate din titan.

Probleme în utilizare

Coroziune galvanică

Atunci când titanul este în contact cu alte metale, acesta poate favoriza coroziunea altor metale. Metoda de prevenire constă în utilizarea titanului sau a anodului sacrificial atât pentru tubul de transfer de căldură, cât și pentru placa tubului. Peste 80 ℃, pentru a preveni absorbția hidrogenului, aliajul fe-90% Ni este utilizat ca anod de sacrificiu; sub 80 ℃, se utilizează o placă de oțel acoperită cu cauciuc.

Coroziunea interstițială

Tubul de titan este instalat pe placa tubului de titan prin metoda tubului expandat, iar coroziunea interstițială poate apărea în apa de mare cu pH de 8 la 100 ℃, dar aliajul de cupru este utilizat în camera de apă reală, chiar dacă temperatura apei de mare atinge 120 ℃, coroziunea interstițială nu va apărea. În realitate, pentru a îmbunătăți fiabilitatea echipamentului, sudarea capătului țevii este adesea utilizată pentru a preveni coroziunea interstițială atunci când temperatura este mai mare de 100 ℃.

Absorbția hidrogenului

În apa de mare peste 80 ℃, titanul poate absorbi hidrogen; atunci când se aplică protecția catodică, hidrogenul va fi absorbit atunci când se aplică supraprotecția. Dacă aliajul fe-9% NQ este utilizat ca placă anodică sacrificială, absorbția hidrogenului de titan nu va avea loc.

Vibrații

Datorită peretelui subțire al tub de titan, deteriorarea cauzată de vibrațiile tubului ar trebui să fie acordată atenție atunci când se înlocuiește tubul din aliaj de cupru. Această problemă poate fi rezolvată prin utilizarea unei metode mai mici decât cea a tubului din aliaj de cupru.

Sursa: China Producător de țevi de titan: www.titaniuminfogroup.com