ما هو الدور الذي تلعبه سخانات PTFE في التسخين المسبق لمياه البحر من أجل تحلية المياه بالتقطير المتعدد؟

هناك حاجة إلى مبادلات حرارية كبيرة وسخانات يجب أن تتحمل الماء الملحي الساخن المسبب للتآكل لاستخدام الحرارة لتحويل المياه المالحة إلى مياه عذبة. لتجنب الصدمة الحرارية في مرحلة المبخر الأولى في محطة التقطير متعدد التأثيرات (MED)-، يتم تسخين مياه البحر الداخلة. لا يمكن لأي سخان معدني أن يضاهي مقاومة التآكل وخصائص مقاومة التقشر-الخاصة بالسخان الغاطس PTFE، مما يجعله مثاليًا لعملية التدفئة هذه.

خطوة التسخين المسبق للتقطير المتعدد التأثير.-
يتم ضخ المياه المالحة الخام في درجة حرارة الغرفة (15-25 درجة) في اتجاه تأثير المبخر الأول في إجراء تحلية المياه MED القياسي. بدون التسخين المسبق، فإن الزيادة المفاجئة في درجة الحرارة داخل المبخر قد تؤدي إلى صدمة حرارية، مما قد يؤدي إلى تسريع ترسيب القشور ووضع ضغط ميكانيكي على أسطح نقل الحرارة الرقيقة. ونتيجة لذلك، قبل الدخول في التأثير الأول، يتم تسخين التيار الوارد إلى ما بين 85 و90 درجة.

هذه خطوة تسخين مسبقة ضرورية. فهو يقلل من احتمالية الغليان الموضعي الذي يسبب تكوين قشور صلبة، ويزيد من معامل نقل الحرارة الإجمالي، ويثبت المظهر الحراري عبر مجموعة المبخر.

لماذا لا تعمل هذه الخدمة مع السخانات المعدنية
في أي نظام يتعامل مع مياه البحر، تعتبر مكافحة الحجم والتآكل بمثابة صراع يومي. في بيئة مياه البحر الساخنة والمشبعة بالأكسجين-والغنية بالكلوريد، فإن السخان المعدني الذي يتكون من التيتانيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل-النحاسية سوف يتدهور سريعًا. على الرغم من مقاومته للتنقر، إلا أن التيتانيوم غير قادر على إيقاف إطلاق أيونات المعادن النزرة مثل النيكل أو النحاس أو الحديد. من خلال تشجيع تبلور كربونات الكالسيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم على أسطح المبخر، تتدفق هذه الأيونات في اتجاه مجرى النهر وتجعل التحكم في التحجيم أكثر صعوبة.

علاوة على ذلك، توفر الأسطح المعدنية مواقع مثالية لتنوي المقياس المعدني. ينخفض ​​أداء السخان بشكل كبير بمجرد ظهور الترسبات الكلسية، مما يستلزم التنظيف الحمضي المتكرر الذي يؤدي إلى زيادة تدهور السطح المعدني.

حل PTFE: مقاوم للقياس-ومقاوم للتآكل-.
تم حل مشكلة التآكل تمامًا باستخدام سخان PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين). حتى عند 90 درجة، يكون PTFE خاملًا كيميائيًا للأملاح والكلوريدات ومجموعة كاملة من مكونات مياه البحر. يتم الحفاظ على كيمياء الماء لمثبطات مقياس المصب لأنه لا يتم تفريغ أيونات معدنية في تيار المحلول الملحي.

كما أن السطح غير اللاصق لـ PTFE- له نفس القدر من الأهمية. تعتبر كبريتات الكالسيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم أمثلة على القشور المعدنية التي تلتصق بـ PTFE بشكل سيئ للغاية. وبالتالي، بالمقارنة مع أي سطح معدني، فإن معدل تكوين القشور ينخفض ​​بشكل ملحوظ. يتم تمديد فترات الصيانة في كثير من الأحيان من أسابيع إلى أشهر لأن السخان يحافظ على كفاءته لفترات زمنية أطول ويتطلب عمليات تنظيف حمضية أقل بكثير.

نطاق درجة الحرارة وهامش الأمان لأداء التسخين المسبق
في أنظمة MED، تتراوح درجة الحرارة المستهدفة للتسخين المسبق عادةً بين 85 و90 درجة. يوفر PTFE حاجز أمان بمقدار 20 درجة عند نقطة التشغيل نظرًا لحد الخدمة المستمرة الذي يبلغ 110 درجة تقريبًا. يتم ضمان استقرار المواد على المدى الطويل- بواسطة هذا المخزن المؤقت، مما يلغي إمكانية التليين أو التشوه. يجب أن تؤخذ المواد الأخرى في الاعتبار للتطبيقات التي تتطلب درجات حرارة أعلى، على الرغم من أن PTFE يمكن الاعتماد عليه تمامًا داخل نافذة التسخين MED النموذجية.

في العديد من مرافق تحلية المياه الحرارية، أصبح إعداد تحلية مياه البحر باستخدام سخان PTFE للتسخين المسبق لمياه البحر MED معيارًا مجربًا-وحقيقيًا-، خاصة عندما يتم إعطاء الأولوية القصوى لمقاومة التآكل وإدارة الحجم.

إدارة دقيقة للطاقة باستخدام التحكم SCR
تؤثر التغيرات الموسمية، وحمولة النبات، وظروف المد والجزر على معدلات تدفق مياه البحر ودرجات الحرارة المدخلة في محطة MED حقيقية. يجب تنظيم خرج طاقة المدفأة من أجل الحفاظ على ثبات درجة حرارة مخرج التسخين المسبق على الرغم من هذه التقلبات. يتم استخدام وحدة التحكم في الطاقة بمقوم السيليكون (SCR) - لتحقيق ذلك.

كرد فعل لمستشعر درجة الحرارة أسفل جهاز التسخين المسبق، يقوم منظم SCR بتعديل الجهد الكهربائي المزود إلى سخان PTFE. من خلال مطابقة مدخلات الحرارة بدقة مع معدل التدفق ودرجة الحرارة الواردة، يمنع التحكم في الحلقة المغلقة- ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاض درجة الحرارة. ومن خلال تجنب التجاوز المفرط أو الاستجابة البطيئة، لا يؤدي التعديل الدقيق إلى استقرار عملية التقطير فحسب، بل يزيد أيضًا من إجمالي كفاءة استخدام الطاقة في المحطة.

ملاحظة العملية: كثافة الواط الحرجة
ملاحظة حول العملية: يجب توفير كثافة واط منخفضة (عادة 2-5 واط/سم²) لتجنب الغليان تحت التبريد وتكوين القشور الموضعية على سطح PTFE. حتى عندما تكون درجة حرارة السائل السائب أقل من الغليان، فإن كثافة الواط العالية تؤدي إلى غليان الفيلم الموضعي أسفل طبقة القشور. يعمل هذا الغليان الدقيق- على التخلص من ميزة عدم التصاق مادة PTFE، وتركيز الأملاح، وتسريع التصاق الترسبات الكلسية. استشر الشركة المصنعة للسخان للتأكد من كثافة الواط بناءً على سرعة التدفق الفعلية وتكوين مياه البحر.

ختاماً
من خلال التحكم في التآكل وقياس تسخين مياه البحر، تؤدي سخانات PTFE دورًا أساسيًا، خلف الكواليس-في جعل تحلية المياه الحرارية ممكنة. إن مناعة الكلوريد،-ومقاومة المقياس غير اللاصق، والتحكم الدقيق في SCR تمكن محطات MED من العمل بشكل موثوق مع صيانة أقل من مرحلة التسخين المسبق الأولى إلى حلقات إعادة تدوير المحلول الملحي. تعتبر اختيارات المواد القوية ضرورية لإنتاج المياه المستدام مع استمرار تزايد حاجة العالم للمياه العذبة، وقد أثبت PTFE أنه جزء مهم من تلك المعادلة.