大型海水淡化工程用閥門的選擇
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(nèi)緊張的進(jìn)行建設(shè)。本文從介質(zhì),、材料,、防腐處理、結(jié)構(gòu)和安裝要求等方面入手,，分析海水淡化項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)過程中工藝閥門的選擇,。
2 工藝介質(zhì)
海水淡化過程中，需要特別注意氯化物對(duì)設(shè)備的腐蝕,。另外,，海水溫度對(duì)腐蝕速率影響很大，溫度越高,，腐蝕越快,。而固體污染物會(huì)損害材料保護(hù)膜，引起沖刷腐蝕,。各類化學(xué)污染物也會(huì)提高腐蝕概率,。配料添加劑可能是一種人為的海域化學(xué)品污染物，但是從腐蝕角度看,，適量則不會(huì)引起任何問題,。如次氯酸鈉有時(shí)用來抑制藻類，但劑量太大會(huì)引起嚴(yán)重的點(diǎn)腐蝕,。海水淡化有多種工藝,，其中反滲透技術(shù)的主要工藝過程為海水取水→前處理→超濾→反滲透→產(chǎn)品水（ 副產(chǎn)反滲透濃液） ，各工藝過程主要介質(zhì)的組成見表 1（ 取水地點(diǎn)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(zhì)組成及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 鎳鋁青銅
鎳鋁青銅（Al8Ni2Cu） 具有優(yōu)異的耐應(yīng)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(diǎn)蝕和縫隙腐蝕,。鎳鋁青銅對(duì)海水流速敏感，超過臨界流速時(shí),，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(shí),，需深入研究。
3.2 不銹鋼
不銹鋼的耐腐蝕性隨材料化學(xué)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí),，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(diǎn)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(jià),，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(jié)晶和可熔融加工的含氟聚合物,。對(duì)大多數(shù)的無機(jī)和有機(jī)化學(xué)品以及有機(jī)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(lǐng)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(dāng)?shù)臋C(jī)械堅(jiān)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?zèng)]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(shí)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(dāng)流通介質(zhì)中含磨損性顆?；蚪?jīng)常開關(guān)動(dòng)作場合，不適合使用涂層,。另外,，在運(yùn)輸和安裝過程中應(yīng)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(diǎn)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(jié)構(gòu)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(diǎn),，選擇蝶閥作為切斷閥更經(jīng)濟(jì)實(shí)用,。根據(jù)壓力等級(jí)，蝶閥可分為低壓蝶閥和高壓蝶閥,。