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钛制板式换热器的分来及在海水淡化中的应用情况

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人气:-发表时间:2014-12-26 18:50【

  钛制板式换热器主要有汽-液型钛板冷凝器和液-液型钛板换热器2类。其型号规格主要有:板式换热器BR系列,BR02、BR035、BR046、BR080、BR10等;不等截面板式换热器BBR系列,BBR06、BBR08、BBR10等。传热板片有0.2、0.35、0.46、0.60、0.80、1.0、1.28、1.3m2(单片换热面积)等多种规格。各种型号换热器有相应的产品规格系数,依其技术性能可供选择。 

  以BR035型号板式换热器为例,其主要技术参数为:单片换热面积为0.35m2;板间距为3.2mm;板片厚度为0.8mm;角孔直径为120mm;单流道截面积为0.001136m2:最大处理量为120m3/h;传热系数为2500~5000W/(m2·℃),工作压力为1.6MPa;工作温度为丁腈垫片<120℃,乙丙胶垫片<180℃,氟胶垫片<250℃;单台设备最大装机面积70m2。可以看出,板式换热器热效率很高。综上所述,在型号规格方面,我国已制造出大型单片换热面积1.28m2、1.3m2等液-液型换热器,这种大型板式换热器的板式外型尺寸为2.2m×0.81m,板厚为0.6mm,每台最大组合面积为350m2。这标志着我国已拥有较强的钛制板式换热器设备的设计、制造能力[1]。

  钛制板式换热器在海水淡化中的应用

  淡水约占地球水资源的3%,通过海水淡化获取新的淡水资源是今后世界用水的一大趋势。在解决沿海地区淡水资源紧张的诸多方法当中,海水淡化是一种切实可行且有效的办法。其中多级闪蒸(Muiti-StageFlash,缩写为MSF)海水淡化技术占有主导地位。其生产能力为全世界海水淡化总产量的56%。世界上规模在4000t/d以上的海水淡化装置中,MSF装置占77.3%。目前,单机容量最大的MSF装置是意大利SIR/EU-TECO公司生产的,出力为36000t/d,安装在意大利本土[2]。 

海水淡化技术在我国还处于起步阶段,目前仅有少量的小型反渗透装置,而大容量蒸馏装置(包括多级闪蒸MSF、多效蒸发ME、蒸汽压缩蒸馏VC等)的开发生产才刚刚开始。

  船用海水淡化技术分析

  船用海水淡化技术的产业化发展始于20世纪50年代,至今已形成了蒸馏法、电渗析法和反渗透法等技术。从目前市场占有率来看,蒸馏和反渗透是主要型式。反渗透海水淡化装置能耗较少,近年来装船量增长较快。在出海船只中,蒸馏法海水淡化装置是主导产品,而且类型也比较多,既有多级闪发、沸腾蒸馏和压气蒸馏之分,也有管式、板式之分。多级闪发技术现已比较成熟,其热源主要是锅炉蒸汽。压气蒸馏法需要有附加的蒸汽压缩装置,适用于供汽不便、没有低品位热量可用的场合。沸腾蒸馏法具有其他方法不可比拟的特点,如设备简单可靠、原水不需要预处理、出水品质较高等。其中的板式蒸馏法虽然蒸发效率高,但板间流体通道容易被固体颗粒沉积所堵塞,不适用于尾气直接加热的蒸馏装置。

  在商业用途上,淡水技术可分为2大类,一类为蒸馏法,另一类为薄膜法。蒸馏法又可细分为多级闪化法(Multi-StageFlash,MSF)、多效蒸馏法(Multi-EffectDistillation,MED)和蒸汽压缩法(VaporCompression,VC)3种。薄膜法主要有电透析法(ElectroDialysis,ED)、逆(反)渗透法(ReverseOsmosis,RO)与纳米过滤法(NanoFiltration,NF)等。在全世界海水淡化方法的应用上,逆(反)渗透法(RO)排名是第1位,日产量达1409.1×104t(43.5%)。多级闪化法(MSF)占第2位,为39.2%,日产量达1269.2×104t。电透析法(ED)日产量146.2×104t(4.5%)占第3位。其它还有蒸汽压缩法(VC)、多效蒸馏法(MED)、纳米过滤法等。多级闪化法和逆(反)渗透法是海水淡化领域的主流方法。

  钛是海水淡化设备换热器的首选材料钛对氯具有很强的抗腐蚀性,是海水淡化设备换热器的首选材料。随着沿海地区石化、电力等行业的迅速发展,应用海水取代日益紧张的淡水作为工业冷却介质,可以节约大量的淡水资源,获得显著的经济效益和社会效益。但是由于海水腐蚀性强,当管材使用普通碳钢或不锈钢时,海水作为冷却介质会对管材产生严重腐蚀,显著降低热交换器的使用寿命。这样,不仅增加了设备的更换次数,同时也由于设备失效引起停工过于频繁而使经济效益降低。一般情况下,为解决这一问题,需要对管子进行材料升级,升级材料常用的主要是钛管。

  就材料种类而言,应用最广泛的是工业纯钛(ASTMGrade2),温度比较高的海水加热器使用Grade7或者Grade12。Grade16(Ti-0.5%Pd)具有更高的抗腐蚀能力,但是成本较高。另外,事实表明,Grade1和Grade2等工业纯钛在天然水、海水和各种氯化物中具有特殊的抗应力腐蚀的能力。在海水流速为3~5m/s的钛制海水淡化设备中,生物污堵现象是最轻微的,钛换热器的污堵系数约为0.99~0.95[3]。

  钛在海水淡化设备中的应用有海水淡化设备中的导热管、多级闪蒸法(即MSF法)海水淡化装置。占世界上78%的淡水造水量是采用蒸发法。现在最常用的是多级闪蒸法(即MSF法。多级闪蒸海水淡化装置技术成熟、出水量大、淡水品质高、淡水成本低、适用范围广、运行稳定,再加上其利用电厂低品位热能,提高了能源利用率。伴随着国产MSF装置的开发成功,其必将成为近期沿海电厂首选的锅炉补给水设备。 

  选用工业纯钛TA1无缝管做闪蒸器的冷凝管和盐水加热器的热交换设备,管板选用TA1+16MnR+316L双面复合钢板。因为钛质轻、耐蚀、高强度,是良好的抗海水腐蚀材料,使用它的可靠性高。使用钛复合钢板,可以减少钛的使用量,且能满足使用要求,降低装置造价。