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大型海水淡化工程用閥門的選擇

瀏覽次數(shù):2485發(fā)布日期:2013-11-09

大型海水淡化工程用閥門的選擇

近年來,隨著國民生活水平提高和工業(yè)發(fā)展,淡水耗量逐年增加,為了解決用水問題,許多大型海水淡化工程正在國內緊張的進行建設。本文從介質、材料、防腐處理、結構和安裝要求等方面入手,分析海水淡化項目工程
    1 概述
    近年來,隨著國民生活水平提高和工業(yè)發(fā)展,淡水耗量逐年增加,為了解決用水問題,許多大型海水淡化工程正在國內緊張的進行建設。本文從介質、材料、防腐處理、結構和安裝要求等方面入手,分析海水淡化項目工程設計過程中工藝閥門的選擇。
    2 工藝介質
    海水淡化過程中,需要特別注意氯化物對設備的腐蝕。另外,海水溫度對腐蝕速率影響很大,溫度越高,腐蝕越快。而固體污染物會損害材料保護膜,引起沖刷腐蝕。各類化學污染物也會提高腐蝕概率。配料添加劑可能是一種人為的海域化學品污染物,但是從腐蝕角度看,適量則不會引起任何問題。如次氯酸鈉有時用來抑制藻類,但劑量太大會引起嚴重的點腐蝕。海水淡化有多種工藝,其中反滲透技術的主要工藝過程為海水取水→前處理→超濾→反滲透→產品水( 副產反滲透濃液) ,各工藝過程主要介質的組成見表 1( 取水地點不同海水成分有所差異) 。
    3 閥門材料
    在海水淡化工程中,閥門材料問題較多出現(xiàn)在過流部件上。目前,常用過流部件材料主要有鎳鋁青銅、不銹鋼、雙相不銹鋼和金屬涂層等。
表1 工藝介質組成及設計參數(shù)

    3.1 鎳鋁青銅
    鎳鋁青銅(Al8Ni2Cu) 具有優(yōu)異的耐應力開裂腐蝕、耐疲勞腐蝕、耐空泡腐蝕、耐沖刷和抗海生物污損等性能。在含3%NaCl的海水中,與不銹鋼相比,鎳鋁青銅合金具有優(yōu)異的抗汽蝕破壞性。鎳鋁青銅在海水中的腐蝕為點蝕和縫隙腐蝕。鎳鋁青銅對海水流速敏感,超過臨界流速時,腐蝕速度急劇增加。鎳鋁青銅鑄造工藝不穩(wěn)定,鑄造的合格率偏低,作為閥門鑄件時,需深入研究。
    3.2 不銹鋼
    不銹鋼的耐腐蝕性隨材料化學成分不同而異。304不銹鋼在含1×10-4氯化物的水環(huán)境下,具有耐點腐蝕和耐裂隙腐蝕性,在海水中不能作為過流部件。316L是含鉬奧氏體不銹鋼,具有更好的抗一般腐蝕、點腐蝕和裂隙腐蝕性。316L在含氯化物<2×10-3的亞海水環(huán)境下,具有耐點腐蝕和耐裂隙腐蝕性。海水的氯離子含量約1.83×10-2,海水濃縮液的氯離子濃度3.4×10-2,操作壓力約為7MPa。氯離子濃度小于2×10-2時,可選用ASTMA995-4A雙相不銹鋼。氯離子濃度小于4×10-2的工況,可選用ASTMA995-雙相不銹鋼。隨著鉻、鉬和氮含量增加,可以提高不銹鋼在氯化物或其他鹵素離子環(huán)境下的耐點腐蝕和縫隙腐蝕性(表2) 。
表2 不銹鋼材料選擇
    
    3.3 球墨鑄鐵
    為了降低工程造價,閥體采用球墨鑄鐵襯EP-DM,閥瓣采用球墨鑄鐵襯防腐涂層的處理辦法。
    (1) 球墨鑄鐵襯Halar
    Halar是乙烯與三氟氯乙烯的交替共聚物,是半結晶和可熔融加工的含氟聚合物。對大多數(shù)的無機和有機化學品以及有機溶劑,有良好的抗腐蝕能力。Halar制成品的表面類似于玻璃,能阻止微生物的增長,在國外已允許用于食品和飲水領域。在高溫下的耐氯和氯衍生物的性能突出。并具備突出的抗沖擊性能和相當?shù)臋C械堅韌性。Halar 涂層適合在氯離子濃度低于4×10-2的環(huán)境中使用。
    (2) 球墨鑄鐵襯Nylon11
    Nylon11是熱塑性和植物類涂層,能防止菌類生長和增長,通過10年鹽水沉浸測試,底層金屬沒有腐蝕跡象。為保證涂層的穩(wěn)定性及良好的粘和性,Nylon 11用在蝶板涂層時其使用溫度不宜超過100℃ 。Nylon11涂層蝶板與膠套之間的摩擦系數(shù)低,能抵抗紫外線。與采用雙相鋼閥瓣相比,球墨鑄鐵涂Nylon11閥瓣的成本降低80%以上。Nylon11涂層適合在氯離子濃度低于3×10-2的環(huán)境中使用。當流通介質中含磨損性顆粒或經常開關動作場合,不適合使用涂層。另外,在運輸和安裝過程中應防止涂層劃傷和脫落。
    4 閥門類型
    合理選擇閥門的類型,可以減少材料耗量,降低局部阻力和能耗,方便安裝,減少維修。本文重點論述大口徑切斷閥和止回閥的選擇。
    4.1 切斷閥
    大型海水淡化中工藝管徑一般為DN300~1600,超出一般球閥和截止閥的使用范圍。蝶閥與相同口徑閘閥(Z41H) 相比,具有結構簡單,易防腐,安裝長度短,消耗鋼材少,閥門局部阻力系數(shù)相近的優(yōu)點,選擇蝶閥作為切斷閥更經濟實用。根據(jù)壓力等級,蝶閥可分為低壓蝶閥和高壓蝶閥。

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