Saldūdens veido apmēram 3% no zemes ūdens resursiem. Jaunu saldūdens resursu iegūšana, izmantojot jūras ūdens atsāļošanu, ir galvenā pasaules ūdens izmantošanas tendence nākotnē. Pašlaik jūras ūdens atsāļošana ir kļuvusi par galveno veidu, kā iegūt ūdens avotus apgabalos, kuros trūkst ūdens resursu, piemēram, Tuvajos Austrumos.
1. Jūras ūdens atsāļošanas stāvoklis pasaulē
Līdz 1993. gadam visā pasaulē bija 9014 jūras ūdens atsāļošanas iekārtas 5738 reģionos ar kopējo jaudu 1,624x107m3/d. Kopējā jauda Tuvajos Austrumos vien sasniedza 8,91x106m3/d, kas veido 55%, bet ASV bija 2,37x106m3/d, kas veido 5%.
Jau pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados jūras ūdens atsāļošana tika izmantota saldūdens iegūšanai. Galvenās jūras ūdens atsāļošanas metodes ir:
① Iztvaikošanas metode: daudzpakāpju zibspuldzes metode, vienpakāpju zibspuldzes metode, vertikālā daudzefektu metode, horizontālā vairāku efektu metode, iegremdēšanas caurule un tvaika saspiešanas metode;
② Membrānas metode: elektrodialīze, reversā osmoze;
③ Saliktā metode.
Tostarp iztvaicēšanas metode veido 60%, reversās osmozes metode veido 33%, un elektrodialīzes metode veido 5,5%.
2. Titāna pielietojums jūras ūdens atsāļošanas iekārtās
2.1 siltuma pārneses caurule jūras ūdens atsāļošanas iekārtās
Vara sakausējuma caurules galvenokārt tiek izmantotas kā siltumvadošas caurules oriģinālajās jūras ūdens atsāļošanas iekārtās. Daudzu vara sakausējuma cauruļu trūkumu dēļ tās ir aizstātas ar titāna caurulēm ar augstu uzticamību un bez apkopes.
(1) Titāna caurules sienas biezums
Siltuma pārneses caurules sieniņu biezumu nosaka ekspluatācijas apstākļi, cauruļu loksnes materiāli, cauruļu izplešanās operācijas konstrukcijas jauda, cauruļu galu metināšanas tehnoloģija u.c. sakarā ar siltumnesēja caurules mazo diametru un zemajām izturības prasībām, reālajā lietošanā tiek izmantota caurule ar plānāku sieniņu biezumu. Parasti vara sakausējuma caurules sieniņu biezums ir 0,9 mm-1,2 mm; Nomainiet ar titāna cauruli. Vietās ar zemu koroziju var izmantot plānsienu metinātas caurules ar sieniņu biezumu 0,3 mm.
(2) Titāna caurules siltumvadītspēja
Siltuma pārneses caurules dažādo materiālu dēļ arī siltumvadītspēja ir atšķirīga, piemēram, 17w / (m • K) titānam, zema / (m • K) alumīnija misiņam, 47w (m • K) 90/10 baltajam varam un 29w / (m • K) 70/30 baltajam varam. Tāpēc siltuma pārneses caurules siltuma pārneses efektu var kontrolēt, mainot sienas biezumu. Starp iepriekšminētajiem materiāliem titānam ir viszemākā siltumvadītspēja. Piemēram, izmantojot metinātas titāna caurules ar plānām -sienām, lai gan siltumvadītspēja ir sliktāka nekā alumīnija misiņam, tā ir līdzvērtīga 90/10 baltajam vara un labāka par 70/30 baltajam vara.
(3) Titāna caurules ekonomija, titāna caurules masas vienības cena ir 2-6 reizes augstāka nekā vara sakausējuma caurules cenai, taču izmaksu ziņā titāna caurules cena var konkurēt ar vara sakausējuma caurules cenu. Sakarā ar zemo titāna blīvumu un vienādu sieniņu biezumu, tāda paša garuma titāna caurules kvalitāte ir tikai 50% no vara sakausējuma caurules kvalitātes. Ja titāna caurules sieniņu biezums ir 50% no vara sakausējuma caurules biezuma, titāna caurule ar tādu pašu siltuma pārneses laukumu ir tikai 1/4 no vara sakausējuma caurules. Metinātās plānsienu titāna caurules kopējās cenas sinhronā interpretācija ir tāda pati kā alumīnija vara caurules cenai, kas ir lētāka nekā vara caurule.
2.2 plānsienu titāna metinātas caurules izstrāde un pielietošana Japānā
Titāna sloksnes velmēšanas tehnoloģijas veiksmīga attīstība ir kļuvusi par pamatu titāna metināto cauruļu masveida ražošanai. 1960. gados Japānā titāna stiepli izmantoja dzīvsudraba kaustiskās sodas elektrolītiskajā ražošanā; Deviņdesmito gadu sākumā, lai novērstu piesārņojumu, tika uzlabots kaustiskās sodas ražošanas process. Izmantojot diafragmas metodi, tika uzklāts vairāk nekā 700 tonnas titāna sloksnes. Izmantojot šo iespēju, Japāna pētīja un izstrādāja karsti{6}}auksti velmētu un auksti velmētu titāna sloksņu nepārtrauktas ražošanas tehnoloģiju un izveidoja sērijveida ražošanas sistēmu jūras ūdens atsāļošanai un titāna plānsienu{8}}kondensatora metinātai caurulei spēkstacijā. Attiecīgi tiek izstrādāta plānsienu metināto cauruļu ražošanas tehnoloģija.
Hitachi, Mitsubishi un Toshiba ražotajos spēkstaciju kondensatoros tiek izmantotas 0,5 mm biezas titāna metinātas caurules. Jūras ūdens atsāļošanas iekārtās, ko ražo Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui un Kobe Steel, tiek izmantotas 0,5–0,7 mm biezas titāna metinātas caurules.
Titāna metinātās caurules, ko galvenokārt izmanto spēkstacijās, ir plaši izmantotas kā siltuma pārneses caurules jūras ūdens atsāļošanā, dzelzs ražošanā, kuģu būvē, naftas pārstrādē, ķīmiskajā rūpniecībā un citās jomās. Līdz 1983. gadam, 16 gados, Japāna visā pasaulē bija saražojis 4038 t plānsienu titāna metinātas caurules jūras ūdens atsāļošanas iekārtām. Pagaidām jūras ūdens korozijas radītie bojājumi nav bijuši.
(1) Ventilācijas kondensators un strūklas kompresors
Īstā jūras ūdens atsāļošanas iekārta Japānā ir 2650 t/D jūras ūdens atsāļošanas iekārta, ko 1967. gadā uzbūvēja Matsushima carbon Mine Co., Ltd. Br - korozijas dēļ jūras ūdenī, ventilācijas kondensatora siltuma pārneses caurulēs un cauruļu loksnēs nevar izmantot visas iekārtas vara kompresoru. Pēc titāna nomaiņas korozijas izraisīta kļūme nav radusies.
(2) Siltuma izlādes kondensators
Daudzpakāpju zibspuldzes kondensators izmanto jūras ūdeni kā dzesēšanas ūdeni, lai atdzesētu ūdens tvaikus, ko rada zibspuldzes kameras visos līmeņos. Tā kā jūras ūdens bieži tiek sajaukts ar nogulsnēm un jūras organismiem, tie pielīp siltuma pārneses caurulē un caurules galā un noārda vara sakausējuma cauruli. Tāpēc titāna caurules tiek izmantotas gandrīz visos MSF jūras ūdens atsāļošanas iekārtu siltuma pārneses kondensatoros. Īpaši, lai iznīcinātu baktērijas jūras ūdenī, kad ir jāievada skābeklis, vairāk nepieciešams izmantot titāna caurules ar labu korozijas izturību.
(3) Siltuma atgūšanas kondensators
Siltuma atgūšanas nodaļas kondensatoram ir liels siltuma pārneses laukums. Ekonomisku apsvērumu dēļ parasti tiek izmantotas vara sakausējuma caurules, bet titāna caurules tiek izmantotas tikai īpašos gadījumos. Piemēram, videi, kas satur piesārņotājus, piemēram, amonjaku vai sērūdeņradi, vara sakausējumam ir spēcīga korozija. 1977. gadā 3600 t/D MSF atsāļošanas iekārta, kas tika eksportēta uz Vāciju, vara sakausējuma vietā izmantoja titānu, jo tā ir amonjaka palīgierīce; Skābekļa sulfīda korozijas dēļ 3120t / DMSP atsāļošanas iekārta Peru pēc viena gada lietošanas tika sarūsējusi. Visbeidzot, visas siltuma pārneses caurules tika aizstātas ar titāna caurulēm.
Tiek ziņots, ka jūras ūdens atsāļošanas iekārtās tika izmantotas 60 000 titāna caurules ar ikdienas produkciju 100 tonnas. No 1967. gada līdz 1994. gadam gandrīz 30 gadu laikā tika ražoti 52 kondensatoru komplekti, ko izmantoja enerģijas-līmeņa siltumenerģijas ražošanai, un 7 jūras ūdens atsāļošanas iekārtu komplekti, kopā ar 11 000 t titāna metinātām caurulēm. 3. Problēmas, kurām jāpievērš uzmanība lietošanas laikā.
(1) Galvaniskā korozija: titānam ir pozitīvs potenciāls jūras ūdenī. Saskaroties ar citiem metāliem, tas var veicināt citu metālu koroziju. Profilakses metodes ietver titāna izmantošanu siltuma pārneses caurulei un caurules plāksnei vai upura anodam. Virs 80 grādiem, fe-90% Ni sakausējums tiek izmantots kā upura anode, lai novērstu ūdeņraža absorbciju; Zem 80 grādiem izmantojiet tērauda plāksni ar pārklājumu vai ar gumiju.
(2) Intersticiālai korozijai titāna caurule tiek uzstādīta uz titāna caurules plāksnes, paplašinot cauruli. Intersticiāla korozija var rasties jūras ūdenī ar pH vērtību 8 pie 100 grādiem. Tomēr vara sakausējums tiek izmantots faktiskajā ūdens kamerā, un intersticiāla korozija nenotiks pat tad, ja jūras ūdens temperatūra sasniedz 120 grādus. Patiesībā, lai uzlabotu iekārtu uzticamību, cauruļu galu metināšanu bieži izmanto, lai novērstu spraugas koroziju, ja to izmanto virs 100 grādiem.
(3) Ūdeņraža absorbcija jūras ūdenī virs 80 grādiem; Titāns var absorbēt ūdeņradi; Kad tiek izmantota katoda aizsardzība, pārmērīga aizsardzība izraisīs ūdeņraža absorbciju. Ja fe-9% NQ sakausējums tiek izmantots kā upura anoda plāksne, titāna ūdeņraža absorbcija nenotiks.
(4) Vibrācija. Titāna caurules plānās sienas dēļ, nomainot vara sakausējuma cauruli, uzmanība jāpievērš arī caurules vibrācijas radītajiem bojājumiem. Šo problēmu var atrisināt, izmantojot metodi ar mazāku atstarpi nekā cauruļu atbalsta plāksne no vara sakausējuma caurules.
