技術聚焦:腐蝕資源之海水淡化廠

2021-02-25 NACE中國

在《避免海水淡化廠的腐蝕》一書中,作者Roger Francis在過去的十年間,研究了海水淡化廠一些腐蝕故障,修復維護起來往往非常昂貴。該書詳細介紹了此類工廠的腐蝕問題,描述了其原因、解決方案以及各種材料的相對性能。還給出了海水淡化廠採購材料建議,避免出現可能影響項目進度的質量問題。

主要工藝

海水淡化廠主要有三種工藝,其中最古老的是多級閃蒸(MSF),即:水基本上是在低壓狀態下沸騰,閃蒸出來的蒸汽在冷凝後可用做飲用水。第二種工藝是多效海水淡化(MED),即:利用低壓蒸發海水,然後將蒸汽冷凝後用於飲用水。實際上,MSF工廠和MED工廠大多是建在陸地上的;但現在遊輪等大型船舶上也安裝了小規模裝置,以生產淡水。

第三種工藝是海水反滲透(SWRO),通過特殊的膜在高壓下強制從水中選擇性地去除氯。這種方法不涉及熱傳遞,但需要足夠強的電力來驅動高壓泵。

優點和缺點

上述三種方法各有優缺點。

MSF工廠需要大量的蒸汽,通常與發電站建在一起。發電站可以為海水淡化廠提供所需蒸汽和電力。由於可以生產非常多的淡水,在中東地區得到了廣泛應用,經常與燃油電站相關聯使用。該方法使用相對大量的能源來產生淡水,因此在某些應用中可能無法與MED和SWRO競爭。傳統上,MED裝置比MSF裝置小,且只需要低壓蒸汽的供應。隨著規模化對化學品控制的改進,以較低的水生產成本,就可以實現與MSF類似規模的大型工廠。

SWRO工廠不需要熱能,但需要大量電力來驅動所有的高壓和低壓泵。最近的一些工廠已經在沙漠中建造了大型太陽能電板或風力發電場,由可再生能源進行供電。其優勢在於,可以建造各個尺寸(更多細節可以在本書第5章中找到),並且可以進行模塊化生產,以便隨著用水需求的增加而額外增加所需的模塊或「機組」。由於SWRO相對容易開啟和關閉,它們在全年用水需求變化幅度較大的度假勝地也很受歡迎。目前正在設計和建造的大多數新的淡化水廠都是SWRO。談及各工藝的能耗要求,目前反滲透的能耗要求最低。但這並沒有考慮到建造或翻新時所用到的能源消耗。

上述三種工藝都可能受到腐蝕,除非多個部件都使用了合適的材料,且在正常使用範圍內運行。這些腐蝕機制中,有些是兩種或三種海水淡化方法所共有的,有些則是一種方法所特有的。

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