鈦材在定遠(yuǎn)鹽礦制鹽蒸發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用

鈦材在定遠(yuǎn)鹽礦制鹽蒸發(fā)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1制鹽蒸發(fā)系統(tǒng)鈦材的研制安徽定遠(yuǎn)鹽礦產(chǎn)水系統(tǒng)采用列管紫銅換熱器，采用高效紫銅加熱系統(tǒng)，采用紫銅加熱室。雖然它的傳熱性能很好，但使用了4年后，加熱管出現(xiàn)了穿孔現(xiàn)象。在生產(chǎn)過(guò)程中影響產(chǎn)量,有時(shí)因此停產(chǎn)試壓、堵管。時(shí)間一長(zhǎng),堵管越來(lái)越多,每年大修不得不進(jìn)行換管,長(zhǎng)期下去,維修費(fèi)用較高并且造成消耗增加,有效生產(chǎn)時(shí)間減少,設(shè)備急待更新。根據(jù)制鹽行業(yè)材質(zhì)使用情況,認(rèn)定鈦材在制鹽行業(yè)上應(yīng)用已成熟,為此,1994年我礦編制了《制鹽蒸發(fā)系統(tǒng)鈦技改項(xiàng)目建議書),省經(jīng)貿(mào)委1994年11月批準(zhǔn)立項(xiàng),省輕工廳1995年9月批準(zhǔn)了初步設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目由于采用鈦材,達(dá)到國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家鈦辦的大力支持,利用了國(guó)家鈦專項(xiàng)貸款,1995年開始就陸續(xù)將列管式換熱器、加熱室改換為鈦板式換熱器、鈦及鈦合金加熱室,并在1997年二期擴(kuò)建20萬(wàn)噸精鹽工程中采用此項(xiàng)技術(shù),投入使用以來(lái),成效顯著。2鈦制設(shè)備的蝕性能2.1鈦具有優(yōu)異的耐腐蝕性能,由于鈦的比強(qiáng)度最高,在金屬材料中,鈦在氧化性氣氛中極易在表面與氧形成一層堅(jiān)固的氧化物薄膜,使其在氧化性、酸、堿、鹽的介質(zhì)中具有優(yōu)異的抗腐蝕性能(見表1),所以鈦制設(shè)備壽命長(zhǎng),基本上無(wú)維修費(fèi)用,并能節(jié)約能耗,改善勞動(dòng)條件,運(yùn)行安全可靠,還可提高有效生產(chǎn)時(shí)間,提高產(chǎn)量。2.2鈦設(shè)備的投資比較合理:由于鈦比重小,約為普通鋼的56%,銅的50%,所以制造同樣大小的設(shè)備使用鈦材要比使用鋼材、銅材減少一半,另外由于鈦材耐腐,導(dǎo)熱系數(shù)小,無(wú)磁傳熱效果好,所以選用壁厚又較薄,在1.2-1.5mm,而鋼、銅約3.5mm,從這一點(diǎn)看選用鈦材其重量又減少約三分之一,所以鈦材雖然價(jià)格是銅的十倍,但是由于比重小、強(qiáng)度大,投資僅是銅的二倍多。33.1腐蝕穿吸法原我礦鹵水需加石灰調(diào)節(jié)pH值,使鹵水中含有部分灰渣,鹵水在列管換熱器換熱過(guò)程中堵管、結(jié)垢,影響傳熱。后來(lái)將五臺(tái)分成二組倒換使用、沖洗,勞動(dòng)強(qiáng)度大,管損大,環(huán)境差,腐蝕穿孔。而鈦板式換熱器是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外所推廣的最優(yōu)換熱設(shè)備之一,它具有耐腐蝕、傳熱效果好,并可調(diào)節(jié),占地面積小,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,便于拆卸維修等特點(diǎn)。使用過(guò)程還可以根據(jù)換熱效果進(jìn)行冷熱流體交替使用,定期倒換換熱并沖洗、除垢,垢層因驟冷驟熱而脫落,效果十分明顯,充分地利用了熱能。為此,選用鈦板式換熱器代替列管式換熱器,十分必要。3.2鈦在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用原我礦采用紫銅加熱室,傳熱性能雖好,耐磨耐腐性能差,殼體采用碳鋼,使用過(guò)程中許多鐵銹脫落造成冷凝水排放不暢,影響傳熱,管子下部由于磨蝕而穿孔,影響生產(chǎn),影響加熱面積。每次刷罐時(shí)還要進(jìn)行試壓、堵管,時(shí)間長(zhǎng),堵管多達(dá)100多根,被迫更換。因加熱室是制鹽蒸發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一,加熱管又是加熱室的核心部件,制鹽行業(yè)普遍使用銅管較多,在3～5年后給生產(chǎn)帶來(lái)了一系列問(wèn)題,產(chǎn)量受影響,消耗大,而鈦材能克服長(zhǎng)期以來(lái)困擾企業(yè)的腐蝕問(wèn)題。工業(yè)純鈦的機(jī)械性能因含雜質(zhì)如氧、氮的影響而有一定差異,雜質(zhì)含量高,相應(yīng)的強(qiáng)度亦高,但塑性、韌性有所降低。機(jī)械性能隨溫度的升高將會(huì)急劇降低,在250～300℃時(shí),抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均為常溫下的一半,而鈦合金在若干還原介質(zhì)中的耐腐蝕性比工業(yè)純鈦高得多,耐縫隙腐蝕用于設(shè)計(jì)溫度不高于350℃,由于純鈦的強(qiáng)度在200℃時(shí)顯著下降,而且其彈性模具又低,因此采用工業(yè)純鈦的壓力容器的許用溫度不得超過(guò)150℃,因Ⅰ效加熱室殼程正好在150℃左右,管程料液達(dá)120℃,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ效相應(yīng)低得多,所以Ⅰ效加熱室采用鈦合金,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ效加熱室采用純鈦(見表2),較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。4鈦材的經(jīng)濟(jì)效益4.1我礦使用鈦材至今,多次打開檢查未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,除有時(shí)更換鈦板式換熱器墊片,基本上無(wú)維修費(fèi)用。因此年節(jié)約更換銅管材料費(fèi)、施工維修費(fèi)約5萬(wàn)元。4.2延長(zhǎng)設(shè)備使用周期:銅加熱室、換熱器投資約370萬(wàn)元,使用壽命5年,年設(shè)備投資約74萬(wàn)元。而鈦及鈦合金加熱室、換熱器投資約556.25萬(wàn)元,使用壽命15年,年設(shè)備投資約37萬(wàn)元,年平均節(jié)約投資37萬(wàn)元。4.3提高了產(chǎn)量:由于使用鈦材,節(jié)省了原設(shè)備因堵管、結(jié)垢、沖洗和更換加熱管所需的時(shí)間;穿孔、堵管后又減少了有效加熱面積,使用后有效生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng),年提高產(chǎn)量約2萬(wàn)噸,經(jīng)濟(jì)效益600多萬(wàn)元。4.4鹵、汽、水耗下降:由于使用銅管,生產(chǎn)后期有穿孔現(xiàn)象,造成鹵、汽耗上升,沖洗、試壓處理時(shí)又造成工業(yè)淡水浪費(fèi)。使用鈦材年節(jié)約鹵、汽、水費(fèi)約2萬(wàn)元。4.5改善了勞動(dòng)條件:過(guò)去由于換熱器、加熱室堵管、結(jié)垢,停下來(lái)時(shí)要打開人孔或封頭,用水沖洗,造成勞動(dòng)強(qiáng)度大,增加了含鹽廢水量,造成污染,機(jī)械沖洗時(shí)管損大,另外穿孔后造成冷凝水含鹽,對(duì)設(shè)備、管道有腐蝕。使用鈦材解決此問(wèn)題,還可減少“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象,年節(jié)約1萬(wàn)元。4.6綜合經(jīng)濟(jì)效益可觀:按對(duì)比折合費(fèi)用方法公式確定:Q=Q由于蒸發(fā)系統(tǒng)是制鹽的關(guān)鍵,不論從多項(xiàng)比較,還是從單項(xiàng)比較,都可以看出使用鈦設(shè)備后獲得的效果。盡管一次性投資偏大,但是年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益約645萬(wàn)元,較短時(shí)間可回收,并且能給企業(yè)帶來(lái)許多好處。因此我礦蒸發(fā)系統(tǒng)鈦材應(yīng)用效果十分顯著,同時(shí)也為我礦帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。5管板的安裝注意事項(xiàng)5.1選材時(shí),因鈦及鈦合金管有兩種國(guó)標(biāo),可選用GB3624-95作制鹽加熱管用。選材時(shí)要注意定尺,如不定尺可能在制造加熱室過(guò)程中,有對(duì)接焊管現(xiàn)象,不易被發(fā)現(xiàn)。還有選材時(shí)由于鈦材價(jià)格較貴,國(guó)標(biāo)中允許壁厚偏差較大約±12.5%,如出現(xiàn)負(fù)公差的話,投機(jī)材料費(fèi)約幾萬(wàn)元。盡量在選材時(shí)明確標(biāo)準(zhǔn)及公差范圍。管板由于要精加工、鉆孔,選材要考慮整板及厚度余量。5.2設(shè)備加工采用招標(biāo)方法進(jìn)行,加工穿管前必須派人到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督制造。對(duì)每根管子要進(jìn)行測(cè)厚,防止偷工減料,并對(duì)每根管子進(jìn)行試壓,確保合格。5.3針對(duì)加熱室要求加熱管與管板的連接考慮要強(qiáng)度高,密封性好,減緩縫隙腐蝕便于制造使用,特別是當(dāng)溫度和壓力較高時(shí)連接頭在使用中受到熱變形沖起的作用和腐蝕受破壞,一定要采用先脹后焊。并且不允許欠脹或過(guò)脹。5.4焊接時(shí),要求采用純度在99.99%以上,最高露點(diǎn)為-50℃的氬氣作保護(hù)氣體,焊點(diǎn)顏色以銀白色的保護(hù)氣體為合格,成型后確保顏色為黃蘭色以上。5.5設(shè)備在安裝前必須水壓試驗(yàn)殼程,否則安裝后再進(jìn)水試壓,如有問(wèn)題,因殼程下部排水不盡而增加處理難度,換熱器板片的密封墊質(zhì)量應(yīng)注意。5.6應(yīng)用時(shí)可以取消加熱室人孔等,殼體上部用Q235鋼板,下部用316L,以減少投資,另外必須嚴(yán)格按照壓力容器及有關(guān)鈦制設(shè)備制造規(guī)定進(jìn)行。6鈦材在制鹽及鹽化工業(yè)上的應(yīng)用我礦自1995年應(yīng)用鈦材以來(lái),