鈦換熱器是一種由優質鈦管制成的將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的換熱設備。鈦換熱器憑借工業純鈦的眾多優點,是化工、石油、動力、食品及其它許多工業部門的通用設備,在生產中占有重要地位。鈦中的含鐵量對某些介質中的耐侵蝕機能有影響,鐵增多的緣故原由除原質料的緣故原由外,經常是焊接時沾污的鐵滲透焊道,使焊道中局部含鐵量增高,這時侵蝕具有不平均的性質。操縱鐵件支撐鈦設置裝備擺設時,鐵鈦干戈面上的鐵沾污幾乎是不成禁止的在鐵沾污區侵蝕加速,額外是在有氫存在的情形下。當沾污概況的鈦氧化膜產斗氣盼愿器破損時,氫就滲透金屬,根據溫度、壓力等前提,氫發生響應的擴散,這使鈦發生分歧水平的氫脆。是以鈦在中等溫度和中等壓力和含氫系統中操縱要禁止概況鐵污染。
從七十年代初,云南冶煉廠、上海冶煉廠、葫蘆島鋅廠等有色冶金行業率先在電解銅、電解鎳及鉛鋅冶煉中使用鈦材,解決了嚴重困擾企業生產及發展的腐蝕問題,鈦及鈦設備在這些企業成功的應用,也大大地促進了我國鈦工業民用推廣的使用。下面簡單介紹一下鈦板換熱器在化工工業中的應用:
在化工生產中,用鈦代替不銹鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料,這對增加產量,提高產品質量,延長設備使用壽命、減少消耗、降低能耗、降低成本、防止污染、改善勞動條件和提高生產率等方面都有十分重要的意義。
近年來,我國化工用鈦的范圍不斷擴大,用量逐年增加,鈦已成為化工裝備中主要的防腐蝕材料之一。鈦作為一種優良的用于化工裝置中的耐腐蝕結構材料,已經確立了它的地位,也愈來愈引起工程技術人員的重視。
(1)氯堿工業
氯堿工業是重要的基本原料工業,其生產和發展對國民經濟影響很大。這是因為鈦對氯離子的耐腐蝕性能優于常用的不銹鋼和其它有色金屬。目前氯堿工業中廣泛采用鈦來制造金屬陽極電解槽、離子膜電解槽、濕氯冷卻器、精制鹽水預熱器、脫氯塔、氯氣冷卻洗滌塔等。這些設備的主要零部件過去多采用非金屬材料(如石墨、聚氯乙烯等),由于非金屬材料的力學性能、熱穩定性能和加工工藝性能不夠理想,造成設備笨重、能耗大、壽命短,并影響產品質量和污染環境。因此,我國自70年代以來,開始陸續用金屬陽極電槽和離子膜電槽代替石墨電槽,用鈦制濕氯冷卻器代替石墨冷卻器,均取得良好的效果。
例如:鈦制濕氯冷卻器的應用。食鹽電解生產燒堿要產生大量的高溫濕氯氣,溫度一般在75~95℃,需要經過冷卻和干燥才能使用。我國食鹽電解制取氯氣的生產,以前因為冷卻工藝不合理或因冷卻設備的腐蝕問題影響了氯氣產量和質量,而且還嚴重地污染了環境。耐高溫濕氯氣腐蝕的鈦制冷卻器投入生產,改變了氯堿工業中制取氯的生產面貌。鈦在高溫濕氯氣的環境中極耐腐蝕,鈦在常溫時的氯水中,腐蝕速率為0.000565mm/a;在80℃時的氯水中,鈦的腐蝕速率為0.00431mm/a;在含95%濕氯氣中,常溫下鈦的腐蝕速率為0.00096mm/a。許多氯堿廠使用了鈦制濕氯氣冷卻器后,有的使用了將近20年,至今仍然完好無損。
(2)純堿工業
純堿是最基本的化工原料之一。純堿生產過程中,氣體介質多為NH3和CO2, 液體介質多為NaCl、NH4Cl、NH4HCO3和Cl- 濃度較高的溶液,使用碳鋼、鑄鐵材質進行碳酸化反應的碳化塔小管、熱母液冷卻器、冷卻器、結晶外冷器等主體設備,均腐蝕泄漏嚴重,使用壽命不超過三年。1975-1977年,天津堿廠和大連化學工業公司建廠進行了鈦應用示范工作,碳化塔冷卻管Φ63×2mm、鈦平板換熱器、鈦外冷器、鈦泵、CO2透平壓縮機轉子、Ti-6Al-4V合金葉輪等的應用效果都很好,這為全行業進行用鈦技術改造和新建三個年產60萬噸純堿廠起到了樣板作用。
例如:某純堿廠蒸餾塔頂部氨冷凝器應用純鈦管代替鑄鐵管。氨冷凝器是純堿生產過程中,將蒸餾塔蒸出的氨氣進行冷凝的設備,它由兩個鑄鐵冷卻箱組成,每個箱的直徑2.5m,高1.2m,箱內原裝有Φ63×6×2986mm鑄鐵小管214根,兩個箱共428根。管內外均用熱固性酚醛清漆防腐,管外介質為NH3、CO2、H2O蒸氣,溫度95℃左右。管內走NH4Cl母液,與管外介質進行換熱,此條件使鑄鐵管腐蝕嚴重,使用一年即有部分管子腐蝕穿孔,2年已腐蝕損壞嚴重,停止使用。為解決氨冷凝器內鑄鐵管嚴重腐蝕問題,將鑄鐵管全部替換為TA2鈦管,規格為Φ60×2×3010mm,鈦管管端與鑄鐵花板間用O型橡膠圈密封。這是我國純堿工業第一臺蒸餾塔的冷卻小管采用純鈦管。投產使用二年多,曾抽管進行宏觀檢查,未發現腐蝕現象,預計使用壽命可達20年以上,可比鑄鐵管延長10倍。由于鈦管耐腐蝕,傳熱效率保持良好(鑄鐵管在3年一個大修期間,其傳熱效率前期好,中期差,后期就失效),管內NH4Cl母液預熱回收熱量,提高母液進入蒸餾塔的溫度,可節約大量蒸汽,經濟效益明顯。
鈦換熱器憑借工業純鈦的各種優良性質,廣泛應用于各類海鮮養殖,海水換熱,鹽水換熱,化工,食品,醫藥,冶金,制冷,輕工,電鍍行業、鋁氧化槽、制鹽、造紙、超聲波、電子通訊、集中供熱等行業和領域。
