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      鈦制板式換熱器的分來及在海水淡化中的應用情況

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      人氣:-發表時間:2014-12-26 18:50【

        鈦制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2類。其型號規格主要有:板式換熱器BR系列,BR02、BR035、BR046、BR080、BR10等;不等截面板式換熱器BBR系列,BBR06、BBR08、BBR10等。傳熱板片有0.2、0.35、0.46、0.60、0.80、1.0、1.28、1.3m2(單片換熱面積)等多種規格。各種型號換熱器有相應的產品規格系數,依其技術性能可供選擇。 

        以BR035型號板式換熱器為例,其主要技術參數為:單片換熱面積為0.35m2;板間距為3.2mm;板片厚度為0.8mm;角孔直徑為120mm;單流道截面積為0.001136m2:最大處理量為120m3/h;傳熱系數為2500~5000W/(m2·℃),工作壓力為1.6MPa;工作溫度為丁腈墊片<120℃,乙丙膠墊片<180℃,氟膠墊片<250℃;單臺設備最大裝機面積70m2??梢钥闯?,板式換熱器熱效率很高。綜上所述,在型號規格方面,我國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,每臺最大組合面積為350m2。這標志著我國已擁有較強的鈦制板式換熱器設備的設計、制造能力[1]。

        鈦制板式換熱器在海水淡化中的應用

        淡水約占地球水資源的3%,通過海水淡化獲取新的淡水資源是今后世界用水的一大趨勢。在解決沿海地區淡水資源緊張的諸多方法當中,海水淡化是一種切實可行且有效的辦法。其中多級閃蒸(Muiti-StageFlash,縮寫為MSF)海水淡化技術占有主導地位。其生產能力為全世界海水淡化總產量的56%。世界上規模在4000t/d以上的海水淡化裝置中,MSF裝置占77.3%。目前,單機容量最大的MSF裝置是意大利SIR/EU-TECO公司生產的,出力為36000t/d,安裝在意大利本土[2]。 

      海水淡化技術在我國還處于起步階段,目前僅有少量的小型反滲透裝置,而大容量蒸餾裝置(包括多級閃蒸MSF、多效蒸發ME、蒸汽壓縮蒸餾VC等)的開發生產才剛剛開始。

        船用海水淡化技術分析

        船用海水淡化技術的產業化發展始于20世紀50年代,至今已形成了蒸餾法、電滲析法和反滲透法等技術。從目前市場占有率來看,蒸餾和反滲透是主要型式。反滲透海水淡化裝置能耗較少,近年來裝船量增長較快。在出海船只中,蒸餾法海水淡化裝置是主導產品,而且類型也比較多,既有多級閃發、沸騰蒸餾和壓氣蒸餾之分,也有管式、板式之分。多級閃發技術現已比較成熟,其熱源主要是鍋爐蒸汽。壓氣蒸餾法需要有附加的蒸汽壓縮裝置,適用于供汽不便、沒有低品位熱量可用的場合。沸騰蒸餾法具有其他方法不可比擬的特點,如設備簡單可靠、原水不需要預處理、出水品質較高等。其中的板式蒸餾法雖然蒸發效率高,但板間流體通道容易被固體顆粒沉積所堵塞,不適用于尾氣直接加熱的蒸餾裝置。

        在商業用途上,淡水技術可分為2大類,一類為蒸餾法,另一類為薄膜法。蒸餾法又可細分為多級閃化法(Multi-StageFlash,MSF)、多效蒸餾法(Multi-EffectDistillation,MED)和蒸汽壓縮法(VaporCompression,VC)3種。薄膜法主要有電透析法(ElectroDialysis,ED)、逆(反)滲透法(ReverseOsmosis,RO)與納米過濾法(NanoFiltration,NF)等。在全世界海水淡化方法的應用上,逆(反)滲透法(RO)排名是第1位,日產量達1409.1×104t(43.5%)。多級閃化法(MSF)占第2位,為39.2%,日產量達1269.2×104t。電透析法(ED)日產量146.2×104t(4.5%)占第3位。其它還有蒸汽壓縮法(VC)、多效蒸餾法(MED)、納米過濾法等。多級閃化法和逆(反)滲透法是海水淡化領域的主流方法。

        鈦是海水淡化設備換熱器的首選材料鈦對氯具有很強的抗腐蝕性,是海水淡化設備換熱器的首選材料。隨著沿海地區石化、電力等行業的迅速發展,應用海水取代日益緊張的淡水作為工業冷卻介質,可以節約大量的淡水資源,獲得顯著的經濟效益和社會效益。但是由于海水腐蝕性強,當管材使用普通碳鋼或不銹鋼時,海水作為冷卻介質會對管材產生嚴重腐蝕,顯著降低熱交換器的使用壽命。這樣,不僅增加了設備的更換次數,同時也由于設備失效引起停工過于頻繁而使經濟效益降低。一般情況下,為解決這一問題,需要對管子進行材料升級,升級材料常用的主要是鈦管。

        就材料種類而言,應用最廣泛的是工業純鈦(ASTMGrade2),溫度比較高的海水加熱器使用Grade7或者Grade12。Grade16(Ti-0.5%Pd)具有更高的抗腐蝕能力,但是成本較高。另外,事實表明,Grade1和Grade2等工業純鈦在天然水、海水和各種氯化物中具有特殊的抗應力腐蝕的能力。在海水流速為3~5m/s的鈦制海水淡化設備中,生物污堵現象是最輕微的,鈦換熱器的污堵系數約為0.99~0.95[3]。

        鈦在海水淡化設備中的應用有海水淡化設備中的導熱管、多級閃蒸法(即MSF法)海水淡化裝置。占世界上78%的淡水造水量是采用蒸發法?,F在最常用的是多級閃蒸法(即MSF法。多級閃蒸海水淡化裝置技術成熟、出水量大、淡水品質高、淡水成本低、適用范圍廣、運行穩定,再加上其利用電廠低品位熱能,提高了能源利用率。伴隨著國產MSF裝置的開發成功,其必將成為近期沿海電廠首選的鍋爐補給水設備。 

        選用工業純鈦TA1無縫管做閃蒸器的冷凝管和鹽水加熱器的熱交換設備,管板選用TA1+16MnR+316L雙面復合鋼板。因為鈦質輕、耐蝕、高強度,是良好的抗海水腐蝕材料,使用它的可靠性高。使用鈦復合鋼板,可以減少鈦的使用量,且能滿足使用要求,降低裝置造價。


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