Air tawar menyumbang kira-kira 3% daripada sumber air bumi. Mendapatkan sumber air tawar baharu melalui penyahgaraman air laut merupakan trend utama penggunaan air dunia pada masa hadapan. Pada masa ini, penyahgaraman air laut telah menjadi cara utama untuk mendapatkan sumber air di kawasan yang kekurangan sumber air seperti Timur Tengah.
1. Status penyahgaraman air laut di dunia
Menjelang 1993, terdapat 9014 peralatan penyahgaraman air laut di 5738 wilayah di seluruh dunia, dengan jumlah kapasiti 1.624x107m3/d. Jumlah kapasiti di Timur Tengah sahaja mencapai 8.91x106m3/d, menyumbang 55%, dan di Amerika Syarikat ialah 2.37x106m3/d, menyumbang 5%.
Seawal tahun 1950-an, penyahgaraman air laut telah digunakan untuk menghasilkan air tawar. Kaedah utama penyahgaraman air laut termasuk:
① Kaedah penyejatan: kaedah denyar berbilang peringkat, kaedah denyar peringkat-tunggal, kaedah berbilang kesan menegak, kaedah berbilang kesan mendatar, kaedah tiub celup dan kaedah mampatan wap;
② Kaedah membran: elektrodialisis, osmosis terbalik;
③ Kaedah kompaun.
Antaranya, kaedah penyejatan menyumbang 60%, kaedah osmosis songsang menyumbang 33%, dan kaedah elektrodialisis menyumbang 5.5%.
2. Penggunaan titanium dalam peralatan penyahgaraman air laut
2.1 paip pemindahan haba dalam peralatan penyahgaraman air laut
Tiub aloi kuprum digunakan terutamanya sebagai tiub pengalir haba dalam peralatan penyahgaraman air laut asal. Oleh kerana banyak kekurangan tiub aloi tembaga, ia telah digantikan dengan tiub titanium dengan kebolehpercayaan yang tinggi dan bebas penyelenggaraan.
(1) Ketebalan dinding tiub titanium
Ketebalan dinding paip pemindahan haba ditentukan oleh keadaan perkhidmatan, bahan lembaran tiub, kapasiti pembinaan operasi pengembangan paip, teknologi kimpalan hujung paip, dan lain-lain disebabkan oleh diameter kecil paip pemindahan haba dan keperluan rendah untuk kekuatan, paip dengan ketebalan dinding yang lebih nipis digunakan dalam penggunaan sebenar. Secara amnya, ketebalan dinding paip aloi kuprum ialah 0.9mm-1.2mm; Gantikan dengan paip titanium. Di tempat yang mempunyai kekakisan rendah, paip dikimpal berdinding nipis dengan ketebalan dinding 0.3mm boleh digunakan.
(2) Kekonduksian terma tiub titanium
Oleh kerana bahan paip pemindahan haba yang berbeza, kekonduksian terma juga berbeza, seperti 17w / (m • K) untuk titanium, loow / (m • K) untuk loyang aluminium, 47w (m • K) untuk 90 / 10 tembaga putih dan 29w / (m • K) untuk 70 / 30 tembaga putih. Oleh itu, kesan pemindahan haba paip pemindahan haba boleh dikawal melalui perubahan ketebalan dinding. Antara bahan di atas, titanium mempunyai kekonduksian haba yang paling rendah. Contohnya, menggunakan paip dikimpal titanium berdinding nipis-, walaupun kekonduksian terma lebih teruk daripada loyang aluminium, ia bersamaan dengan 90 / 10 kuprum putih dan lebih baik daripada kuprum putih 70 / 30.
(3) Ekonomi tiub titanium harga jisim unit tiub titanium adalah 2-6 kali lebih tinggi daripada tiub aloi kuprum, tetapi dari segi prestasi kos, harga tiub titanium boleh bersaing dengan tiub aloi kuprum. Oleh kerana ketumpatan rendah titanium dan ketebalan dinding yang sama, kualiti tiub titanium dengan panjang yang sama hanya 50% daripada tiub aloi tembaga. Apabila ketebalan dinding tiub titanium adalah 50% daripada tiub aloi kuprum, Tiub titanium dengan kawasan pemindahan haba yang sama hanya 1 / 4. daripada paip aloi kuprum. Mentafsir secara serentak harga keseluruhan paip dikimpal titanium berdinding nipis adalah sama seperti tiub tembaga aluminium, yang lebih murah daripada tiub tembaga.
2.2 pembangunan dan penggunaan paip dikimpal titanium dinding nipis di Jepun
Kejayaan pembangunan teknologi penggulungan jalur titanium telah menjadi asas pengeluaran besar-besaran paip dikimpal titanium. Pada tahun 1960-an, wayar titanium digunakan dalam pengeluaran elektrolitik soda kaustik merkuri di Jepun; Pada awal 1990-an, untuk mengelakkan pencemaran, proses pengeluaran soda kaustik telah diperbaiki. Dengan penggunaan kaedah diafragma, lebih daripada 700 tan jalur titanium telah digunakan. Mengambil peluang ini, Jepun mengkaji dan membangunkan teknologi pengeluaran berterusan jalur titanium tergelek panas-dan sejuk{7}}dan menubuhkan sistem pengeluaran kelompok untuk penyahgaraman air laut dan paip dikimpal berdinding nipis-titanium pemeluwap di stesen janakuasa, Sehubungan itu, teknologi pengeluaran paip kimpalan berdinding nipis-dibangunkan.
Pemeluwap stesen janakuasa yang dihasilkan oleh Hitachi, Mitsubishi dan Toshiba menggunakan paip dikimpal titanium setebal 0.5mm. Unit penyahgaraman air laut yang dihasilkan oleh Mitsubishi, Kawasaki, Hitachi, Mitsui dan Kobe Steel menggunakan paip dikimpal titanium setebal 0.5mm-0.7mm.
Terutamanya digunakan dalam stesen janakuasa, paip dikimpal titanium telah digunakan secara meluas sebagai paip pemindahan haba dalam penyahgaraman air laut, pembuatan besi, pembinaan kapal, penapisan petroleum, industri kimia dan bidang lain. Menjelang 1983, dalam masa 16 tahun, Jepun telah menghasilkan paip kimpalan titanium berdinding-nipis 4038t untuk peralatan penyahgaraman air laut di seluruh dunia. Setakat ini, tiada kerosakan yang disebabkan oleh kakisan air laut.
(1) Pemeluwap pengudaraan dan pemampat jet
Peralatan penyahgaraman air laut sebenar di Jepun ialah peralatan penyahgaraman air laut 2650t / D yang dibina oleh Matsushima carbon Mine Co., Ltd. pada tahun 1967. Disebabkan oleh pengaratan Br - dalam air laut, tiub pemindahan haba dan Lembaran Tiub kondenser pengudaraan dan pemampat jet unit tidak boleh menggunakan aloi kuprum. Selepas menggantikan titanium, tiada kegagalan yang disebabkan oleh kakisan.
(2) Pemeluwap nyahcas haba
Pemeluwap denyar berbilang peringkat-menggunakan air laut sebagai air penyejuk untuk menyejukkan wap air yang dihasilkan oleh ruang denyar di semua peringkat. Oleh kerana air laut sering bercampur dengan sedimen dan organisma laut, ia melekat pada tiub pemindahan haba dan hujung tiub dan menghakis tiub aloi kuprum. Oleh itu, tiub titanium digunakan dalam hampir semua pemeluwap pemindahan haba peralatan penyahgaraman air laut MSF. Terutamanya untuk membunuh bakteria dalam air laut, apabila oksigen perlu disuntik, lebih perlu menggunakan tiub titanium dengan rintangan kakisan yang baik.
(3) Pemeluwap pemulihan haba
Pemeluwap Jabatan pemulihan haba mempunyai kawasan pemindahan haba yang besar. Atas sebab ekonomi, tiub aloi tembaga biasanya digunakan, dan tiub titanium hanya digunakan dalam majlis-majlis khas. Sebagai contoh, medium yang mengandungi bahan pencemar seperti ammonia atau hidrogen sulfida mempunyai kakisan yang teruk pada aloi kuprum. Pada tahun 1977, unit penyahgaraman 3600t / D MSF yang dieksport ke Jerman menggunakan titanium dan bukannya aloi tembaga kerana ia merupakan peralatan tambahan ammonia; Disebabkan oleh kakisan oksigen sulfida, peralatan penyahgaraman 3120t / DMSP di Peru telah terhakis selepas satu tahun digunakan. Akhirnya, semua tiub pemindahan haba digantikan dengan tiub titanium.
Dilaporkan bahawa 60000 tiub titanium digunakan dalam loji penyahgaraman air laut dengan pengeluaran harian sebanyak 100 tan. Dari 1967 hingga 1994, dalam hampir 30 tahun, 52 set pemeluwap digunakan untuk-penjanaan kuasa haba tahap tenaga dan 7 set peralatan penyahgaraman air laut telah dihasilkan, dengan jumlah tiub kimpalan titanium 11000t. 3. Masalah yang memerlukan perhatian semasa penggunaan
(1) Hakisan galvanik: titanium mempunyai potensi positif dalam air laut. Apabila bersentuhan dengan logam lain, ia boleh menggalakkan kakisan logam lain. Kaedah pencegahan termasuk menggunakan titanium untuk tiub pemindahan haba dan plat tiub, atau anod korban. Di atas 80 darjah, aloi fe-90% Ni digunakan sebagai anod korban untuk menghalang penyerapan hidrogen; Di bawah 80 darjah, gunakan plat keluli bersalut atau getah.
(2) Untuk kakisan celahan, tiub titanium dipasang pada plat tiub titanium dengan mengembangkan tiub. Hakisan celahan boleh berlaku dalam air laut dengan nilai pH 8 pada 100 darjah . Walau bagaimanapun, aloi tembaga digunakan dalam ruang air sebenar, dan kakisan celahan tidak akan berlaku walaupun suhu air laut mencapai 120 darjah. Pada hakikatnya, untuk meningkatkan kebolehpercayaan peralatan, kimpalan hujung paip sering digunakan untuk mengelakkan kakisan jurang apabila ia digunakan melebihi 100 darjah.
(3) Penyerapan hidrogen, dalam air laut melebihi 80 darjah; Titanium boleh menyerap hidrogen; Apabila perlindungan katodik digunakan, perlindungan berlebihan akan menyebabkan penyerapan hidrogen. Jika aloi fe-9% NQ digunakan sebagai plat anod korban, penyerapan hidrogen titanium tidak akan berlaku.
(4) Getaran. Oleh kerana dinding nipis paip titanium, perhatian juga harus diberikan kepada kerosakan yang disebabkan oleh getaran paip apabila menggantikan paip aloi tembaga. Masalah ini boleh diselesaikan dengan menggunakan kaedah dengan jarak yang lebih kecil daripada plat sokongan tiub tiub aloi kuprum.
