Premena morskej vody na sladkú pomocou tepla vyžaduje masívne výmenníky tepla a ohrievače, ktoré musia vydržať horúcu korozívnu soľanku. V zariadení na multi{1}}efektovú destiláciu (MED) sa prichádzajúca morská voda predhrieva, aby sa zabránilo tepelnému šoku v prvom stupni výparníka. Ponorný ohrievač z PTFE sa ideálne hodí na túto úlohu zohrievania, pretože ponúka kombináciu odolnosti proti korózii a -odvápňovania, ktorým sa žiadny kovový ohrievač nevyrovná.
Krok predhrievania pri viac{0}}efektovej destilácii
V typickom procese odsoľovania MED sa surová morská voda pri teplote okolia (15–25 stupňov) čerpá smerom k prvému výparnému efektu. Bez predohrevu by náhly nárast teploty vo výparníku spôsobil tepelný šok, čo by viedlo k mechanickému namáhaniu tenkých teplovýmenných plôch a zrýchlenému usadzovaniu vodného kameňa. Preto je prichádzajúci prúd predhriaty na približne85-90 stupňovpred vstupom do prvého efektu.
Tento krok predhrievania nie je voliteľný. Stabilizuje tepelný profil naprieč výparníkom, zlepšuje celkový koeficient prenosu tepla a znižuje riziko lokalizovaného varu, ktorý spúšťa tvorbu tvrdého vodného kameňa.
Prečo kovové ohrievače v tejto službe zlyhávajú
Boj proti korózii a usadzovaniu vodného kameňa je každodenným bojom v každom-systéme nakladania s morskou vodou. Kovový ohrievač-či už vyrobený z nehrdzavejúcej ocele, titánu alebo medi-zliatin niklu-by rýchlo korodoval v horúcom prostredí s okysličenou vodou bohatou na chloridy-. Dokonca aj titán, hoci je odolný voči jamkovej korózii, nemôže zabrániť uvoľňovaniu iónov stopových kovov, ako je železo, meď alebo nikel. Tieto ióny migrujú po prúde a komplikujú kontrolu tvorby vodného kameňa podporovaním kryštalizácie hydroxidu horečnatého a uhličitanu vápenatého na povrchoch výparníka.
Okrem toho kovové povrchy poskytujú priaznivé nukleačné miesta pre minerálne usadeniny. Akonáhle sa vytvorí vodný kameň, účinnosť ohrievača prudko klesne a je potrebné časté čistenie kyselinou, čo ďalej znehodnocuje kovový povrch.
Riešenie PTFE: Odolnosť proti korózii{{0} a vodnému kameňu-
Ohrievač PTFE (polytetrafluóretylén) úplne eliminuje problém s koróziou. PTFE je chemicky inertný voči chloridom, soliam a celému spektru zložiek morskej vody, dokonca aj pri 90 stupňoch. Do prúdu soľanky sa neuvoľňujú žiadne kovové ióny, čím sa zachováva chemické zloženie vody pre inhibítory vodného kameňa.
Rovnako dôležitý je nepriľnavý{0}}povrch PTFE. Minerálne usadeniny ako síran vápenatý a hydroxid horečnatý majú extrémne slabú priľnavosť k PTFE. Výsledkom je, že rýchlosť tvorby vodného kameňa je výrazne znížená v porovnaní s akýmkoľvek kovovým povrchom. Ohrievač zostáva účinný po dlhšiu dobu a požadovaná frekvencia čistenia kyselinou je výrazne nižšia-, čím sa intervaly údržby často predlžujú z týždňov na mesiace.
Výkon predhrievania: teplotný rozsah a bezpečnostná rezerva
Typická cieľová teplota predohrevu v systémoch MED je 85–90 stupňov. PTFE má nepretržitý prevádzkový limit približne 110 stupňov, čo poskytuje 20 stupňovú bezpečnostnú rezervu v prevádzkovom bode. Tento okraj zaisťuje-dlhodobú stabilitu materiálu bez rizika zmäknutia alebo deformácie. Pre aplikácie vyžadujúce vyššie teploty je potrebné zvážiť iné materiály, ale v rámci štandardného predhrievacieho okna MED je PTFE plne spoľahlivý.
Teda,PTFE ohrievač predhrievanie morskej vody MED odsoľovaniekonfigurácia sa stala osvedčeným štandardom v mnohých zariadeniach na tepelné odsoľovanie, najmä tam, kde je prioritou odolnosť proti korózii a riadenie vodného kameňa.
Presná regulácia výkonu s reguláciou SCR
V skutočnej elektrárni MED sa prietok morskej vody a vstupné teploty menia v závislosti od prílivových podmienok, sezónnych zmien a zaťaženia rastlín. Na udržanie stabilnej výstupnej teploty predohrevu napriek týmto zmenám je potrebné modulovať výkon ohrievača. Toto je dosiahnuté pomocou kremíkového-regulátora výkonu riadeného usmerňovača (SCR).
Regulátor SCR upravuje napätie aplikované na PTFE ohrievač v reakcii na teplotný snímač za predhrievačom. Táto regulácia s uzavretou-slučkou presne prispôsobuje vstup tepla prietoku a vstupnej teplote, čím zabraňuje prehriatiu alebo podhriatiu. Presná modulácia nielen stabilizuje destilačný proces, ale tiež optimalizuje celkovú energetickú účinnosť zariadenia tým, že zabraňuje zbytočnému prekročeniu alebo pomalej reakcii.
Poznámka k procesu: Nízka wattová hustota je kritická
Poznámka k procesu:Aby sa zabránilo podchladeniu varu a lokalizovanej tvorbe vodného kameňa na povrchu PTFE, musí byť špecifikovaná nízka hustota vo wattoch (zvyčajne 2–5 W/cm²). Vysoká wattová hustota spôsobuje lokalizované varenie filmu pod vrstvou vodného kameňa, aj keď je teplota kvapaliny pod bodom varu. Toto mikro-varenie koncentruje soli, urýchľuje priľnavosť vodného kameňa a ničí-nelepivú výhodu PTFE. Hustotu vo wattoch si vždy overte u výrobcu ohrievača na základe skutočnej rýchlosti prúdenia a zloženia morskej vody.
Záver
Ohrievače PTFE zohrávajú kľúčovú{0}}zákulisnú úlohu{1}} pri praktickom tepelnom odsoľovaní tým, že potláčajú koróziu a usadzovanie ohrevu morskej vody. Od prvého stupňa predohrevu až po slučky recirkulácie soľanky, kombinácia odolnosti voči chloridom, odolnosti proti nepriľnavým vodným kameňom a presného riadenia SCR umožňuje zariadeniam MED spoľahlivo fungovať so zníženou údržbou. Keďže celosvetový dopyt po sladkej vode neustále rastie, trvalo udržateľná výroba vody závisí od robustných výberov materiálov{5}}a PTFE sa ukázal ako nenahraditeľná súčasť tejto rovnice.
