关键词 ：双相不锈钢，复合板，海水淡化，应用前景
引言
虽然地球表面四分之三被水覆盖，但其中97.5%为海水等咸水资源，可利用的淡水资源(如河水、湖水及浅层地下水)很少，约占 0.2%，且分布不均。随着人类社会发展，对淡水资源的需求不断增加;加之对水资源的超限度的开采、无节制的浪费及污染，使得淡水资源短缺问题日益严重，成为制约经济社会发展的重要瓶颈。我国也是缺水国家之一，多年的平均年缺水量均约为404亿m3，水资源短缺是制约我国经济社会高质量发展的重要因素之一。为缓解水资源危机，除了厉行节水、跨流域调水(如南水北调)等措施外，积极推行海水淡化也是缓解淡水资源紧缺的有效方法之一。海水由于储量丰富，可作为常规水资源的重要补充和战略储备，从而实现水资源增量。发展海水淡化产业，对保障我国水资源可持续开发利用具有重要战略意义。国内外相对成熟且规模化应用的海水淡化技术主要有低温多效蒸馏(LT-MED)、反渗透(RO)和多级闪蒸(MSF)三种，其中低温多效蒸馏是适用于钢厂的一种方式。但整体来看，目前海水淡化的成本较高，普遍在5-8元/吨，高于市政用水。 因此降成本是提高海水淡化市场竞争能力的重要措施，对于低温多效蒸馏法，蒸发器等关键设备投资占比较大，也是制约其成本的关键因素。鉴于低温多效蒸馏对设备的耐蚀性要求较高，蒸发器及相关管道多采用纯不锈钢(如双相不锈钢)、钛等，价格昂贵。如果开发出一种可适用于海水淡化工况且性价比更高的材料，将极大的降低海水淡化投资及成本，其中双相不锈钢复合板就是一种理想选择。对此，本文结合海水淡化技术发展趋势，对双相不锈钢复合板在海水淡化工程的应用前景进行展望，并就相关实践应用进行介绍。以进一步推进双相不锈钢复合板在其他低温多效蒸馏海水淡化工程中的应用，并提供参考。
1. 海淡技术发展现状及趋势 海水淡化是通过蒸馏、过滤及膜渗透等方法脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术。传统的海水淡化工艺目前已发展得相对成熟，国际上规模化应用的主流技术有低温多效蒸馏(LT-MED)、多级闪蒸和反渗透;此外随着全球对海水淡化技术的重视，海水淡化技术得到了高速的发展，除这几类传统海水淡化技术外，海水淡化技术也出现新的发展趋势，如发展集成海水淡化技术及开发新能源、发展新能源海水淡化技术等。
1.1传统海水淡化技术
（1）低温多效蒸馏工艺 多效蒸馏 MED 技术是最早的海水淡化技术，在其单效蒸馏的基础上逐渐发展为低温和高温多效蒸馏 。低温多效蒸馏 (LT-MED)工艺是将一系列的蒸发器串联起来获得纯净水的技术，其主要工艺设备有蒸发器、TVC、冷凝器、回热器、电气自控设备及工艺管道等，被认为是第二代热法海水淡化厂的主流技术，是热法海水淡化技术发展的方向。LT-MED 技术的主要特点是操作温度低，有效缓解了设备腐蚀及水垢的生成，运行寿命长，维护量少，操作安全可靠;热效率高，动力消耗小;净化率高，产水水质好;虽然该设备缓解了水垢生成，却并未根除，仍需定期清洗换热管外壁去除水垢, 以维持系统的高效稳定运行;低温余热不稳定，设备体积较大，装置费用较高。因此，LT-MED适用于大规模项目，适合与电厂、钢铁、化工结合，甚至工业与市政结合，会提高 LT-MED 的综合效率，更好的体现其优势。
（2）多级闪蒸工艺 多级闪蒸 (MSF) 技术原理是将海水预热后引入闪蒸室，闪蒸室的压力低于将要进入的盐水所对应的饱和蒸汽压力，盐水由于温度过高而进行闪蒸得到水蒸气，将水蒸气冷凝得到淡水。MSF 技术的主要特点是对海水预处理要求较低，且加热和蒸发过程分开进行，设备不易结垢，运行维护相对简单;单机容量大，产水水质高;操作弹性小，不适用于造水量变化大的场合;设备成本高，初期建设工程量大;需要较大量的海水在系统内循环 , 泵的动力消耗大，多与发电站相邻建立。
（3）反渗透工艺 反渗透法(RO)技术是利用半透膜的渗透原理，在半透膜的一侧对海水施加大于渗透压的压力，海水中的水分子会透过半透膜到另一则，而盐份则留在原海水中，这种与自然渗透相反的水迁移过程连续产出淡水的方法称为反渗透海水淡化。由于反渗透法能耗低，得到 了快速推广和发展，目前已成为应用最广的海水淡化技术。RO 技术主要特点是设备简单，装置紧凑，操作方便;常温操作，无相变，能耗低;但半透膜对海水中的颗粒及污染物敏感，预处理要求较高，成本高。此外，在设备运行期间，各种污染物的沉积会对膜造成污染，因此还需对膜进行定期的清洗、除污和消毒。
1.2 新兴海水淡化技术
(1）集成海水淡化技术
为了进一步降低海水淡化能耗，除了反渗透淡化技术外，海水淡化工艺集成技术也开始得到重视，通过集成工艺可以有效发挥各工艺的优势，提高能源利用率，改善出水质量，实现资源的优化配置，主要包括如下形式：
膜蒸馏 ，是一种以热蒸馏驱动膜分离的新型海水淡化集成方法，需要热源对海水进行加热，受热蒸发的水蒸汽的积累产生一定的蒸汽分压。膜两侧的蒸汽分压差所产生的驱动力使水蒸汽能源源不断的透过疏水膜，水分子气化通过膜后再进行冷凝实现了海水的水盐分离 。该方法混合了热法和膜法的优势，分离效率高且操作条件温和，结构简单紧凑，预处理要求低。但尚未实现工业化，如何提高膜通量及热效率成为膜蒸馏发展的关键。
RO与MSF 集成 ，MSF具有产水水质好，但效率低且较易结垢，而RO则产水效率高，水质较差，两者优势互补，可以降低产水成本，提高海水淡化的效率。目前，两者集成工艺早已商品化。
RO与电渗析集成 ，将电渗析作为预脱盐工段，降低海水的含盐量，随后通过反渗透膜达到海水淡化的目的。该集成工艺降低了海水对金属管道的腐蚀性，同时降低反渗透的压力，大幅节约能耗。
(2)新能源海水淡化技术 由于太阳能、风能、核能等清洁能源具有储量大、环境友好、可持续利用的特点，将新能源应用于海水淡化成为全球发展的趋势。
利用太阳能 。目前有两种技术思路：一是将太阳能转化为热能使海水发生相变，即太阳能光热海水淡化技术;二是利用太阳能发电，驱动海水淡化，即太阳能发电海水淡化技术。近期仍将以太阳能光热转换而设计的蒸馏法为主，目前太阳能海水淡化技术应用的最大障碍在于不稳定性强、效率低、成本高与规模小，不同的地区由于地理位置和气象等不同的因素，对于将太阳能运用于海水淡化技术具有不同的优势。为了提高利用太阳能的效率，需要不断优化集热及光电转化效率，同时不断改善海水淡化的技术，提高太阳能在海水淡化中的经济性及实用性 。
利用风能。 按风能转换方式的不同分为两种：一种为利用风力涡轮的旋转，将风能转换为机械能直接驱动海水淡化用能设备;另一种为利用风力发电机，先将风能转换为电能，再驱动海水淡化用能设备。利用风能进行海水淡化还存在一些问题，具有间歇性和不稳定性，如何使传统的海水淡化技术适应风能，是发展风能海水淡化项目的关键。
利用核能。 核能海水淡化是利用核反应堆释放出的热能或者转化后的电能作为驱动能量进行海水淡化。通过相关研究，核能海水淡化已经成为成熟的商业技术，被许多国家所利用。但核能的特殊性，其与海水淡化结合应考虑核废料的放射性及安全性，确保淡化水及周围环境不受放射性的污染。
另外，利用海洋能驱动(潮汐能、波浪能等)海水淡化、地热海水淡化技术以及生物质能海水淡化系统均取得了一定进展并在相关项目获得应用。此外，正渗透、电容去离子、离子浓差极化、电化学介导、碳纳米管、旋转离心力、超临界海水淡化、磁流体及超空化等新型海水淡化技术也进入实验研发阶段，在防垢、能耗、淡化效率、成本等方面更具优势，未来随着技术的成熟也会逐渐得以实际应用。
2. 海水淡化工程用材的特点
由于海水中含有较高含量的氯离子，对材料有较强的腐蚀性，显著降低设备的使用寿命。对于低温多效海水淡化装置，其蒸发器及冷凝器装置内部由高温浓海水、盐雾及蒸汽构成了一个高温(45-70℃)、高湿(100%)、高盐度(~6%NaCl)的工作环境，适当壳体及管道极易遭受电化学腐蚀，尤其是局部腐蚀和焊缝腐蚀。因此，其内部结构大量采用铜合金、铝合金、不锈钢、钛等高耐蚀性材料。
铜合金一般作为清洁海水中冷却器管的材料，主要有铝黄铜、海军铜等，铜合金材料与海水接触时表面生成一层氧化亚铜保护膜，这层膜可提高铜管的耐蚀性，但是铜管在使用过程中也有产生冲蚀与沉积腐蚀的现象。
铝合金在海淡装置中也有应用，但其在海水中抗污损能力较差，污损海生物对铝合金有明显腐蚀。因此，铝合金在海水淡化工业中使用时常常会在间隙或边缘发生点蚀。
钛对氯离子也具有很强的抗腐蚀性，常用于蒸发器管道，在海水中，钛的腐蚀率仅为0.003mm/年(而铜的腐蚀率为0.05mm/年，铝的腐蚀率为0.01mm/年)，且钛材在海水环境中的使用寿命约为不锈钢的2倍，全寿命周期成本更低。
目前低温多效蒸发器用钢量最大的是蒸发器壳体，所用材料有碳钢+涂层和双相不锈钢，整体来看，碳钢+涂层技术主要掌握在国外少数几个厂家手中、维护成本较高，双相不锈钢整体结构强度和耐蚀性良好，维护成本低，因此获得了越来越广的应用。但双相不锈钢的价格较高，不利于海水淡化成本控制。随着复合板制造技术的成熟及推广，双相不锈钢复合板开始得到了更多关注，由于其兼具双相不锈钢与碳钢的双重性能优势，可同时满足海水淡化蒸发器的耐蚀及结构强度要求，并大幅降低材料及设备建造成本，是海水淡化蒸发器用材的理想选择之一，对降低海水淡化整体成本、提高市场竞争力具有重要意义。
