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(zhǎng),，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(zhǎng)和增長(zhǎng),，通過10年鹽水沉浸測(cè)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)中含磨損性顆粒或經(jīng)常開關(guān)動(dòng)作場(chǎng)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(jiǎn)單,，易防腐，安裝長(zhǎng)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。