大型海水淡化工程用阀门的选择

大型海水淡化工程用阀门的选择

近年来，随着国民生活水平提高和工业发展，淡水耗量逐年增加，为了解决用水问题，许多大型海水淡化工程正在国内紧张的进行建设。本文从介质、材料、防腐处理、结构和安装要求等方面入手，分析海水淡化项目工程
    1 概述
    近年来，随着国民生活水平提高和工业发展，淡水耗量逐年增加，为了解决用水问题，许多大型海水淡化工程正在国内紧张的进行建设。本文从介质、材料、防腐处理、结构和安装要求等方面入手，分析海水淡化项目工程设计过程中工艺阀门的选择。
    2 工艺介质
    海水淡化过程中，需要特别注意氯化物对设备的腐蚀。另外，海水温度对腐蚀速率影响很大，温度越高，腐蚀越快。而固体污染物会损害材料保护膜，引起冲刷腐蚀。各类化学污染物也会提高腐蚀概率。配料添加剂可能是一种人为的海域化学品污染物，但是从腐蚀角度看，适量则不会引起任何问题。如次氯酸钠有时用来抑制藻类，但剂量太大会引起严重的点腐蚀。海水淡化有多种工艺，其中反渗透技术的主要工艺过程为海水取水→前处理→超滤→反渗透→产品水（ 副产反渗透浓液） ，各工艺过程主要介质的组成见表 1（ 取水地点不同海水成分有所差异） 。
    3 阀门材料
    在海水淡化工程中，阀门材料问题较多出现在过流部件上。目前，常用过流部件材料主要有镍铝青铜、不锈钢、双相不锈钢和金属涂层等。
表1 工艺介质组成及设计参数

    3.1 镍铝青铜
    镍铝青铜（Al8Ni2Cu） 具有优异的耐应力开裂腐蚀、耐疲劳腐蚀、耐空泡腐蚀、耐冲刷和抗海生物污损等性能。在含3%NaCl的海水中，与不锈钢相比，镍铝青铜合金具有优异的抗汽蚀破坏性。镍铝青铜在海水中的腐蚀为点蚀和缝隙腐蚀。镍铝青铜对海水流速敏感，超过临界流速时，腐蚀速度急剧增加。镍铝青铜铸造工艺不稳定，铸造的合格率偏低，作为阀门铸件时，需深入研究。
    3.2 不锈钢
    不锈钢的耐腐蚀性随材料化学成分不同而异。304不锈钢在含1×10-4氯化物的水环境下，具有耐点腐蚀和耐裂隙腐蚀性，在海水中不能作为过流部件。316L是含钼奥氏体不锈钢，具有更好的抗一般腐蚀、点腐蚀和裂隙腐蚀性。316L在含氯化物＜2×10-3的亚海水环境下，具有耐点腐蚀和耐裂隙腐蚀性。海水的氯离子含量约1.83×10-2，海水浓缩液的氯离子浓度3.4×10-2，操作压力约为7MPa。氯离子浓度小于2×10-2时，可选用ASTMA995-4A双相不锈钢。氯离子浓度小于4×10-2的工况，可选用ASTMA995-双相不锈钢。随着铬、钼和氮含量增加，可以提高不锈钢在氯化物或其他卤素离子环境下的耐点腐蚀和缝隙腐蚀性（表2） 。
表2 不锈钢材料选择
    
    3.3 球墨铸铁
    为了降低工程造价，阀体采用球墨铸铁衬EP-DM，阀瓣采用球墨铸铁衬防腐涂层的处理办法。
    （1） 球墨铸铁衬Halar
    Halar是乙烯与三氟氯乙烯的交替共聚物，是半结晶和可熔融加工的含氟聚合物。对大多数的无机和有机化学品以及有机溶剂，有良好的抗腐蚀能力。Halar制成品的表面类似于玻璃，能阻止微生物的增长，在国外已允许用于食品和饮水领域。在高温下的耐氯和氯衍生物的性能突出。并具备突出的抗冲击性能和相当的机械坚韧性。Halar 涂层适合在氯离子浓度低于4×10-2的环境中使用。
    （2） 球墨铸铁衬Nylon11
    Nylon11是热塑性和植物类涂层，能防止菌类生长和增长，通过10年盐水沉浸测试，底层金属没有腐蚀迹象。为保证涂层的稳定性及良好的粘和性，Nylon 11用在蝶板涂层时其使用温度不宜超过100℃ 。Nylon11涂层蝶板与胶套之间的摩擦系数低，能抵抗紫外线。与采用双相钢阀瓣相比，球墨铸铁涂Nylon11阀瓣的成本降低80%以上。Nylon11涂层适合在氯离子浓度低于3×10-2的环境中使用。当流通介质中含磨损性颗粒或经常开关动作场合，不适合使用涂层。另外，在运输和安装过程中应防止涂层划伤和脱落。
    4 阀门类型
    合理选择阀门的类型，可以减少材料耗量，降低局部阻力和能耗，方便安装，减少维修。本文重点论述大口径切断阀和止回阀的选择。
    4.1 切断阀
    大型海水淡化中工艺管径一般为DN300～1600，超出一般球阀和截止阀的使用范围。蝶阀与相同口径闸阀（Z41H） 相比，具有结构简单，易防腐，安装长度短，消耗钢材少，阀门局部阻力系数相近的优点，选择蝶阀作为切断阀更经济实用。根据压力等级，蝶阀可分为低压蝶阀和高压蝶阀。