海水淡化用蝶閥的結構設計及材料選用

1、概述

　　我國的海水淡化技術(shù)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展,特別是“九五”以來(lái),其關(guān)鍵性主流技術(shù)取得了重大的突破。目前,已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化推廣階段,海水淡化市場(chǎng)也步入了快速發(fā)展時(shí)期。蝶閥是海水淡化裝置的重要配套產(chǎn)品,在海水淡化過(guò)程中應結合不同的系統工藝,選用閥門(mén)的結構和材質(zhì),以適應海水淡化行業(yè)產(chǎn)業(yè)化的工藝流程和特殊要求。

2、海水淡化的主要工藝

　　該章節請閱讀：海水淡化的幾種主要工藝

3、MED淡化工藝中海水蝶閥的結構設計

　　蝶閥的結構設計和密封形式是由海水的腐蝕特點(diǎn)和MED工藝參數決定的。海水的溫度一般在30℃左右,含鹽量約為3%,懸浮物含量為100 ～150mg/L,海水經(jīng)過(guò)處理后(懸浮物約為20mg/L)進(jìn)入淡化裝置。MED裝置的操作溫度在70℃以下。在MED裝置中,主系統的設備及閥門(mén)處于負壓狀態(tài)。因此,該部分閥門(mén)必須是真空設計的(圖1)。

圖1　MED裝置用真空蝶閥

　　閥桿具有三重O形圈密封。經(jīng)過(guò)填料函的真空試驗和密封真空試驗完全達到了阻止大氣漏入的設計要求。海水蝶閥的閥體處于膠套的完全包裹中,不會(huì )有海水滲入。閥桿也被膠套和O形圈包裹阻止了海水滲入,保證閥桿不被腐蝕和防止大氣侵入管道。閥桿與蝶板采用方榫結構的連接形式。

4、蝶板材質(zhì)選用

(1)球墨鑄鐵+尼龍11涂層

　　粉末狀尼龍11 的熔點(diǎn)為186℃。為保證涂層的穩定性及良好的粘和性,將其用在蝶板涂層時(shí)的使用溫度不宜超過(guò)100℃,這個(gè)溫度也接近膠套的極限工作溫度。尼龍11涂層的蝶板與膠套之間的摩擦系數較小,因此開(kāi)關(guān)時(shí)的力矩也小。尼龍11涂層經(jīng)過(guò)了多年的驗證, 適用于氯離子含量在0.03% (Wt)以下的海水工況蝶板的涂層。

(2) 1.4408不銹鋼(或AISI316) + Halar涂層(表1)

表1　1.4408不銹鋼化學(xué)成分和抗拉強度

　　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。聚合物粉末只需噴涂幾次就能達到理想的涂層厚度, 每次噴涂最高厚度可達250μm。在Halar粉末噴涂過(guò)程中不需要加入溶濟或稀釋劑, 使用安全, 降低成本。還可避免使用有機溶劑可能帶來(lái)的中毒和爆炸的危險。

　　Halar粉末涂層不需要接縫。Halar粉末涂層使用的烘烤溫度在260～290℃之間。通常, Halar粉末涂層應用于不銹鋼和碳素鋼表面, 在其他金屬、玻璃、碳或陶瓷表面也已得到應用。

　　Halar涂層從低溫至150℃使用溫度范圍內,具有良好的耐化學(xué)性能和絕緣性能。工業(yè)上常用的化學(xué)試劑幾乎都不能對Halar產(chǎn)生影響。它能夠抵抗的化學(xué)品包括強無(wú)機酸和有機酸、強堿、金屬刻蝕劑、液氧, 除苯胺和二甲胺以外的所有有機溶劑。此外, 與其他含氟聚合物一樣, Halar會(huì )被金屬鈉和鉀破壞。然而, Halar對氫氧化鈉和氫氧化鉀具有很強的抵抗作用。

　　Halar是一種抗沖擊的韌性材料。它緊密的內部結構使其成為耐磨性和防滲透性能最好的含氟聚合物之一。Halar涂層蝶板的涂層厚度可達600μm以上, 涂層抗壓可達到2.0MPa, 還可抗海水中顆粒雜質(zhì)的沖刷。Halar涂層蝶板是最高性?xún)r(jià)比的耐海水腐蝕材料, 其價(jià)格優(yōu)于316L。氯離子含量在0.04%(Wt)以下的海水工況, 可以采用此涂層的蝶板。