不锈钢在海水淡化装置中的应用.PDF

不锈钢在海水淡化装置中的应用 孙长庆李延军 奥托昆普(亚太)有限公司 摘 要:水是人类生活最重要的化学物质之一。虽然地球上有很多水的存在，但只有很小部分可 以用来饮用。而这一小部分的分布还是很不均匀的。有些地区虽然人口众多,但可饮用水的资源却 非常缺乏。另一方面，过快的工业化过程对水资源破坏较大，污染了许多河流、湖泊。由于此原 因，人们已经开始注意到保护水资源的重要性，并采取了很多措施，诸如：建立水处理厂、合理的 水分配系统等等。但这些措施都还仅限于现有的水资源。虽然地球上可饮用水的资源有限，但从目 前来看海水是用之不尽的。如果能有效地从海水中提取工业用、饮食用水就可大大缓解水资源短缺 的问题。近年来，很多国家都陆陆续续建立了许多海水淡化装置，从海水中寻找水资源，取得了良 好的效果。本文介绍了海水淡化装置的不同工艺以及不锈钢的使用情况，包括如何选材和应用业绩 等。 1 海水淡化工艺过程 大规模淡化海水的常用工艺有热法和膜法两大类。热法工艺中又有多级闪蒸(MSF)和多效蒸馏 (MED)两种方法，而过滤工艺主要采用的是反渗透法(RO)，如海水的反渗透法 (SWRO) 等。 多级闪蒸(MSF)的主要工作原理是：海水由一管路引入；管路会经过几个蒸发室。由于要冷凝 水蒸气，所以水温会略微升高。然后海水经加热至 110℃左右后再进入蒸发室进行蒸发。蒸气经冷 却转变成纯净的水后再提取出。如此反复循环。 蒸馏法的一个问题是产生含钙的沉积物。多效或低温多效蒸馏法(MED)就避免了这一问题。海 水喷淋到含有蒸气的管子上，在真空状态下，60 ~ 70℃时水就开始蒸发了。蒸气被收集到管路中， 经冷却后再生成纯净的水。 反渗透法(SWRO)是利用高压将水透过一个特制的过滤膜，水可以透过去，而盐则留在了过滤 膜的高压一侧。此方法自从问世以来，已在八十多个国家广泛应用。 2 材料 2.1 钢种与机械性能 自从第一个海水淡化装置问世以来，许多不??的材料，包括碳钢和不锈钢，都曾经使用过。有 许多成功与失败的例子。近年来，不锈钢的用量越来越大。常用不锈钢的化学成分及机械性能分别 在表 1 和表 2 中给出。 可选用材料可以分成两大类：奥氏体不锈钢和双相不锈钢。通常情况下，通过提高铬、钼和氮 含量可以提高不锈钢的耐腐蚀能力和强度。 在奥氏体不锈钢系列中，经过多年的发展，可以分为两大类，一是合金化程度较低的普通型， 如 316L、316hMo 和 317L 等；二是合金化程度较高的高合金型，如 31LMN、904L 和 254SMO 等。254SMO 具有较高的钼和氮含量，因而有非常高的强度和极好的耐腐蚀性能，见表 2。 254SMO 是 6 钼超级奥氏体不锈钢的典型代表。 表 1 海水淡化装置常用不锈钢 材料 EN ASTM C Cr Ni Mo N PRE 种类 316L 1.4404 S31603 0.02 17.2 10.2 2.1 - 24 普通型奥氏 316hMo 1.4436 316 0.02 16.9 10.7 2.6 - 25 体不锈钢 317L 1.4438 S31703 0.02 18.2 13.7 3.1 - 28 317LMN 1.4439 S31726 0.02 17.8 12.7 4.1 0.14 34