Sladká voda predstavuje asi 3 % vodných zdrojov na Zemi. Získavanie nových zdrojov sladkej vody prostredníctvom odsoľovania morskej vody je hlavným trendom svetového využívania vody v budúcnosti. V súčasnosti sa odsoľovanie morskej vody stalo hlavným spôsobom získavania vodných zdrojov v oblastiach s nedostatkom vodných zdrojov, ako je Blízky východ.
1. Stav odsoľovania morskej vody vo svete
Do roku 1993 bolo na svete 9 014 zariadení na odsoľovanie morskej vody v 5 738 regiónoch s celkovou kapacitou 1 624 x 107 m3/d. Celková kapacita len na Blízkom východe dosiahla 8,91 x 106 m3/d, čo predstavuje 55 %, a v Spojených štátoch 2,37 x 106 m3/d, čo predstavuje 5 %.
Už v 50. rokoch 20. storočia sa na výrobu sladkej vody využívalo odsoľovanie morskej vody. Medzi hlavné metódy odsoľovania morskej vody patria:
① Metóda odparovania: viacstupňová záblesková metóda, jednostupňová záblesková metóda, vertikálna viacúčinná metóda, horizontálna viacúčinná metóda, metóda ponornej trubice a metóda kompresie pary;
② Membránová metóda: elektrodialýza, reverzná osmóza;
③ Zložená metóda.
Spomedzi nich predstavuje metóda odparovania 60%, metóda reverznej osmózy predstavuje 33% a metóda elektrodialýzy predstavuje 5,5%.
2. Aplikácia titánu v zariadeniach na odsoľovanie morskej vody
2.1 potrubie na prenos tepla v zariadení na odsoľovanie morskej vody
Rúry zo zliatiny medi sa používajú hlavne ako teplovodivé rúrky v pôvodnom zariadení na odsoľovanie morskej vody. Kvôli mnohým nedostatkom rúrok zo zliatiny medi boli nahradené titánovými rúrami s vysokou spoľahlivosťou a bezúdržbovosťou
(1) Hrúbka steny titánovej rúrky
Hrúbka steny teplonosnej rúry je určená prevádzkovými podmienkami, materiálmi rúrok, konštrukčnou kapacitou prevádzky dilatácie rúr, technológiou zvárania koncov rúry a pod., vzhľadom na malý priemer teplovýmennej rúry a nízke požiadavky na pevnosť sa v skutočnom použití používa rúra s tenšou hrúbkou steny. Vo všeobecnosti je hrúbka steny rúrky zo zliatiny medi 0,9 mm-1,2 mm; Vymeňte za titánovú rúrku. V miestach s nízkou korozívnosťou je možné použiť tenkostennú zváranú rúrku s hrúbkou steny 0,3 mm.
(2) Tepelná vodivosť titánovej trubice
Kvôli rôznym materiálom teplonosnej rúrky je rozdielna aj tepelná vodivosť, napríklad 17w / (m • K) pre titán, nízka / (m • K) pre hliníkovú mosadz, 47w (m • K) pre 90 / 10 bielu meď a 29w / (m • K) pre 70 / 30 bielu meď. Účinok prenosu tepla teplonosnej rúrky je preto možné riadiť zmenou hrúbky steny. Spomedzi vyššie uvedených materiálov má titán najnižšiu tepelnú vodivosť. Napríklad pri použití tenkostenných zváraných rúr z titánu, hoci tepelná vodivosť je horšia ako hliníková mosadz, je ekvivalentná 90/10 bielej medi a lepšia ako 70/30 bielej medi.
(3) Ekonomika titánovej rúrky, jednotková cena titánovej rúrky je 2-6-krát vyššia ako cena rúrky zo zliatiny medi, ale z hľadiska nákladovej výkonnosti môže cena titánovej rúrky konkurovať cene rúrky zo zliatiny medi. Vďaka nízkej hustote titánu a rovnakej hrúbke steny je kvalita titánovej rúrky s rovnakou dĺžkou iba 50% kvality rúrky zo zliatiny medi. Keď je hrúbka steny titánovej rúrky 50 % hrúbky rúrky zo zliatiny medi, titánová rúrka s rovnakou plochou prenosu tepla je len 1/4 rúrky zo zliatiny medi. Simultánna interpretácia celkovej ceny tenkostennej titánovej zváranej rúry je rovnaká ako cena hliníkovej medenej rúry, ktorá je lacnejšia ako medená rúra.
2.2 vývoj a aplikácia tenkostenných titánových zváraných rúr v Japonsku
Úspešný vývoj technológie valcovania titánových pásov sa stal základom hromadnej výroby titánových zváraných rúr. V 60. rokoch 20. storočia sa pri elektrolytickej výrobe ortuťového lúhu v Japonsku používal titánový drôt; Začiatkom 90. rokov 20. storočia sa s cieľom zabrániť znečisteniu zlepšil proces výroby lúhu sodného. S použitím diafragmovej metódy bolo aplikovaných viac ako 700 ton titánového pásu. Japonsko využilo túto príležitosť a študovalo a vyvinulo technológiu kontinuálnej výroby za tepla -valcovaných a za studena- valcovaných titánových pásov a zaviedlo systém dávkovej výroby na odsoľovanie morskej vody a titánové tenko{8}}stenné zvárané rúrky kondenzátora v elektrárni. V súlade s tým sa vyvíja technológia výroby tenkostenných zváraných rúr.
Kondenzátory elektrární vyrábané spoločnosťami Hitachi, Mitsubishi a Toshiba používajú 0,5 mm hrubé titánové zvárané rúry. Jednotky na odsoľovanie morskej vody vyrábané spoločnosťami Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui a Kobe Steel používajú zvárané titánové rúry s hrúbkou 0,5 mm až 0,7 mm.
Titánové zvárané potrubie, ktoré sa používa hlavne v elektrárňach, sa široko používa ako potrubie na prenos tepla pri odsoľovaní morskej vody, výrobe železa, stavbe lodí, rafinácii ropy, chemickom priemysle a ďalších oblastiach. Do roku 1983, za 16 rokov, Japonsko vyrobilo 4 038 t tenkostenných titánových zváraných rúr pre zariadenia na odsoľovanie morskej vody na celom svete. Zatiaľ nedošlo k žiadnym škodám spôsobeným koróziou morskou vodou.
(1) Ventilačný kondenzátor a prúdový kompresor
Skutočným zariadením na odsoľovanie morskej vody v Japonsku je zariadenie na odsoľovanie morskej vody s kapacitou 2650 t/D, ktoré vyrobila spoločnosť Matsushima carbon Mine Co., Ltd. v roku 1967. Kvôli korózii Br - v morskej vode nemôžu rúrky na prenos tepla a rúrky ventilačného kondenzátora a prúdového kompresora jednotky používať zliatinu medi. Po výmene titánu nedošlo k žiadnej poruche spôsobenej koróziou.
(2) Kondenzátor odvodu tepla
Viacstupňový zábleskový kondenzátor využíva morskú vodu ako chladiacu vodu na chladenie vodnej pary generovanej zábleskovými komorami na všetkých úrovniach. Pretože morská voda je často zmiešaná so sedimentmi a morskými organizmami, priľnú v trubici na prenos tepla a na konci trubice a erodujú trubicu zo zliatiny medi. Preto sa titánové rúrky používajú takmer vo všetkých kondenzátoroch na prenos tepla zariadení MSF na odsoľovanie morskej vody. Najmä na zabíjanie baktérií v morskej vode, keď je potrebné vstrekovať kyslík, je potrebné použiť titánové rúrky s dobrou odolnosťou proti korózii.
(3) Kondenzátor rekuperácie tepla
Kondenzátor oddelenia rekuperácie tepla má veľkú plochu prenosu tepla. Z ekonomických dôvodov sa zvyčajne používajú rúrky zo zliatiny medi a rúrky z titánu sa používajú iba pri zvláštnych príležitostiach. Napríklad médium obsahujúce znečisťujúce látky, ako je amoniak alebo sírovodík, má silnú koróziu na zliatine medi. V roku 1977 odsoľovacia jednotka MSF 3600 t/D vyvážaná do Nemecka prijala titán namiesto zliatiny medi, pretože ide o pomocné zariadenie na výrobu amoniaku; V dôsledku korózie sírovodíka bolo zariadenie na odsoľovanie 3120t / DMSP v Peru skorodované po jednom roku používania. Nakoniec boli všetky teplonosné trubice nahradené titánovými trubicami.
Uvádza sa, že 60 000 titánových rúr bolo použitých v zariadeniach na odsoľovanie morskej vody s dennou produkciou 100 ton. Od roku 1967 do roku 1994, za takmer 30 rokov, sa vyrobilo 52 sád kondenzátorov používaných na energetickú-výrobu tepelnej energie a 7 sád zariadení na odsoľovanie morskej vody s celkovým počtom 11 000 t zváraných titánových rúr. 3. Problémy vyžadujúce pozornosť pri používaní
(1) Galvanická korózia: titán má pozitívny potenciál v morskej vode. Pri kontakte s inými kovmi môže podporovať koróziu iných kovov. Metódy prevencie zahŕňajú použitie titánu na teplonosnú rúrku a rúrkovnicu alebo obetnú anódu. Nad 80 stupňov sa ako obetná anóda používa zliatina Fe-90% Ni na zabránenie absorpcie vodíka; Pod 80 stupňov použite potiahnutý alebo pogumovaný oceľový plech.
(2) V prípade intersticiálnej korózie sa titánová rúrka inštaluje na titánovú rúrkovú dosku rozšírením rúrky. Intersticiálna korózia sa môže vyskytnúť v morskej vode s hodnotou pH 8 pri 100 stupňoch. V skutočnej vodnej komore sa však používa zliatina medi a intersticiálna korózia nenastane, aj keď teplota morskej vody dosiahne 120 stupňov. V skutočnosti sa s cieľom zlepšiť spoľahlivosť zariadenia často používa zváranie koncov rúr, aby sa zabránilo korózii medzier, keď sa používa nad 100 stupňov.
(3) Absorpcia vodíka v morskej vode nad 80 stupňov; Titán môže absorbovať vodík; Keď sa použije katódová ochrana, nadmerná ochrana spôsobí absorpciu vodíka. Ak sa ako obetná anódová platňa použije zliatina Fe-9% NQ, nenastane absorpcia vodíka titánu.
(4) Vibrácie. Vzhľadom na tenkú stenu titánovej rúry je potrebné venovať pozornosť aj poškodeniu spôsobenému vibráciami potrubia pri výmene potrubia zo zliatiny medi. Tento problém je možné vyriešiť použitím spôsobu s menším rozostupom, než má rúrková nosná doska z rúrky zo zliatiny medi.
