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鈦及鈦合金在海水淡化中的應(yīng)用TA1、Ti75、Ti31、Ti631
海水淡化已成為中東等水資源缺乏地區(qū)獲取淡水的主要方式。在海水淡化生產(chǎn)方法中,應(yīng)用最多的是多級(jí)閃蒸法,該方法的設(shè)備主要由海水加熱、熱回收部冷凝器、熱輸出部冷凝器、通風(fēng)凝結(jié)器和噴射壓氣機(jī)等部分構(gòu)成,熱交換部位使用了大量的傳熱管,原用銅合金管,由于銅合金不耐腐蝕,目前已被鈦管所代替。其中板式換熱器、熱交換器行業(yè)板片常用的材料主要有奧氏體不銹鋼、鈦及鈦合金、鎳及鎳合金等冷軋薄板。工業(yè)純鈦127用于板式換熱器,工業(yè)純鈦276和鈦合金345用于管式換熱器。與列管式換熱器相比用TA1鈦板制造的板式換熱器有許多優(yōu)點(diǎn),在市場(chǎng)上有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,主要用于化工、石油、艦船、海水淡化等熱交換系統(tǒng)。隨著中東與亞洲電力及海水淡化市場(chǎng)的開拓,薄壁鈦焊管的需求量也將逐漸增加,從而帶動(dòng)鈦的市場(chǎng)需求,形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
鈦是海水淡化設(shè)備換熱器的首選材料。目前,鈦主要應(yīng)用于海水淡化設(shè)備中的導(dǎo)熱管。多級(jí)閃蒸海水淡化裝置技術(shù)成熟,能源利用率高,世界上78%的淡水造水量是采用蒸發(fā)法。國(guó)產(chǎn)MSF裝置的開發(fā)成功,必將使其成為近期沿海電廠首選的鍋爐補(bǔ)給水設(shè)備。海水淡化裝置中的蒸發(fā)器接觸高溫海水,蒸發(fā)后鹽度增加。鈦合金耐高溫離子腐蝕,可廣泛用于海水淡化裝置的蒸發(fā)器,同時(shí),鈦對(duì)氯具有很強(qiáng)的抗腐蝕性,是海水淡化設(shè)備換熱器的首選材料。在鈦材料選擇方面,應(yīng)用最廣泛的是工業(yè)純鈦ASTMGrade2,事實(shí)表明Grade1和Grade2等工業(yè)純鈦在天然水、海水和各種氯化物中具有特殊的抗應(yīng)力腐蝕裂紋影響的能力;而溫度比較高的海水加熱器使用有較高抗腐蝕性的Grade7或者Grade12;Grade16具有更高的抗腐蝕能力,但是成本比較貴。另外,在海水流速為3~5m/s的鈦制海水淡化設(shè)備中,生物污堵現(xiàn)象是最輕微的,鈦換熱器的污堵系數(shù)約為0.95~0.99。選用工業(yè)純鈦TA1無縫管做閃蒸器的冷凝管和鹽水加熱器的熱交換管,管板選用了TA1+16MnR+316L雙面復(fù)合鋼板。使用鈦復(fù)合鋼板可以減少鈦的使用量,且能滿足使用要求,降低裝置造價(jià)。我國(guó)西北有色金屬研究院、北京有色金屬研究總院等單位先后開發(fā)出了一系列海洋工程用耐蝕鈦合金,如Ti75、Ti31和Ti631。
鈦板式換熱器應(yīng)用于海水淡化裝置上。鈦板式換熱器主要有汽-液型鈦板冷凝器和液-液型鈦板換熱器兩類。各種型號(hào)換熱器有相應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格系數(shù),依其技術(shù)性能可供選擇。在型號(hào)規(guī)格方面,我國(guó)業(yè)已制造出大型單片換熱面積1.28m2、1.3m2等液-液型換熱器。這種大型板式換熱器的板式外型尺寸為2.2m×0.81m,板厚為0.6mm,每臺(tái)最大組合面積為350m2。熱交換器用鈦已經(jīng)很成熟,一般使用的鈦管外徑為10~80mm,壁厚0.3~0.5mm。
沿海地區(qū)淡水需求量的日益增大,我國(guó)海洋資源配合利用呼聲升高,以多級(jí)閃蒸為龍頭的大型蒸餾海水淡化裝置(包括MSF、ME、VC)的開發(fā)生產(chǎn)必將成為我國(guó)的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。加之我國(guó)具有漫長(zhǎng)的海岸和豐富廉價(jià)的海水資源,向大海要效益是今后一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)的一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),鈦及鈦合金在海水淡化中的應(yīng)用市場(chǎng)前景廣闊。
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