F'Heater Ġeotermali tas-Salmura (2000 ppm Klorur, pH 5, 150 grad), Kif L-Iskala tas-Sulfat tal-Kalċju fuq il-Għat tat-Titanju Jbiddel il-Ħxuna tal-Ħitan Meħtieġa għal Ħajja tad-Disinn ta '5 Snin?

Tradeoff Bażiku fid-Disinn tal-Heater tat-Titanju għall-Iskala tas-Salmura Ġeotermali
Is-salmura ġeotermali f'150 grad għandhom ammonti kbar ta 'jonji tal-kalċju u sulfat. CaSO4, sulfat tal-kalċju. Is-solubilità ta 'CaSO4 tonqos maż-żieda fit-temperatura u tippreċipita bħala skala fuq uċuħ imsaħħna. Din l-iskala hija s-saff ta 'insulazzjoni ta' heater ta 'immersjoni tat-titanju. Il-ħxuna tal-ħajt meħtieġa għal 5 snin ta 'ħajja tad-disinn għandha tikkunsidra mhux biss il-konċessjoni tal-korrużjoni iżda wkoll it-tisħin tal-iskala li jżid id-degradazzjoni ta' ġewwa. Ħajt eħxen se jkun aktar sħun għall-ewwel u għalhekk jiżdied aktar malajr filwaqt li ħajt irqaq ikun aktar frisk iżda jippermetti inqas għall-korrużjoni. Dan ix-xogħol jevalwa l-effett ta 'skala tas-sulfat tal-kalċju fuq il-ħxuna tal-ħajt meħtieġa biex jgħixu 5 snin fis-salmura ġeotermali f'150 grad.

Impatt fuq l-Integrità Mekkanika: Skala biex tikkawża sħana żejda
L-iskala tas-sulfat tal-kalċju għandha konduttività termali ta 'madwar 1.2 W/m·K, li hija 15-il darba inqas mit-titanju (17 W/m·K). Saff ta 'skala ta' ħxuna ta '0.5 mm biss jintroduċi reżistenza termali ta' ΔT_scale=q × t_scale / k_scale. Depożitu ta 'skala ta' 0.5 mm fuq il-wiċċ tat-titanju ta 'barra jikkawża żieda fit-temperatura ta' 8.3 grad għal fluss ta 'sħana ta' 2.0 W/cm2 (tipiku ta 'ħiters ġeotermali). Il-wiċċ imsaħħan iħaffef il-preċipitazzjoni sussegwenti tal-iskala, ċirku ta 'rispons pożittiv. Il-mekkaniżmu tal-falliment ewlieni jinbidel minn perforazzjoni tal-korrużjoni għat-tisħin żejjed-tal-insulazzjoni interna tal-ossidu tal-manjeżju. Jekk it-temperatura tal-ħajt ta 'ġewwa hija aktar minn 350 grad għal żmien twil, l-insulazzjoni MgO se tkisser. Dan jikkawża tnixxija elettrika u falliment tal-heater. Hekk kif tiżdied il-ħxuna tal-ħajt tat-titanju (jiġifieri t-temperatura tal-wiċċ tal-linja bażi tiżdied), il-ħxuna tal-iskala tollerata qabel is-sħana żejda tonqos, jiġifieri tindif aktar frekwenti jew fluss tas-sħana aktar baxx huwa meħtieġ.

Effett fuq il-Prestazzjoni Termali: Temperatura Bażi tal-wiċċ u Rata ta 'Skala
Ir-rata tal-produzzjoni fuq skala tas-sulfat tal-kalċju hija konnessjoni ta 'Arrhenius mat-temperatura tal-wiċċ. Għal ħajt ta '1.0 mm ta' titanju f'2.0 W/cm2 f'salmura ta '150 grad it-temperatura tal-wiċċ ta' barra hija madwar 157 grad (ΔTcond=1.2 grad , ΔTconv jekk wieħed jassumi h=2000 W/m2K=10 grad). Il-wiċċ ta 'barra jilħaq 160 grad għal ħajt ta' 1.8 mm. Din id-differenza ta '3 gradi tikkorrispondi għal żieda ta' madwar 20% tar-rata ta 'depożizzjoni fuq skala. Aktar importanti minn hekk, madankollu, it-temperatura tal-linja bażi akbar tfisser li saff ta 'skala irqaq iqanqal sħana żejda. t_scale_max=(350 grad - T_surface - ΔT_cond - ΔT_conv) * k_scale/q . Din hija l-ħxuna massima ta 'l-iskala qabel il-ħajt ta' ġewwa jilħaq 350 grad. Għal ħajt ta '1.0 mm (T_surface=157 grad ), t_scale_max~2.3 mm. Għal ħxuna tal-ħajt ta '1.8mm (T_surface=160 grad ), t_scale_max ≈ 2.0mm. Id-differenza hija minuri, iżda l-ħajt eħxen jiskala wkoll 20% aktar malajr, għalhekk il-ħin biex tintlaħaq il-ħxuna tal-iskala kritika huwa ~ 30% iqsar.

Is-Sinteżi ta 'Tradeoff: Għażla tal-Ħxuna tal-Ħitan bi Skalar
Ħxuna tal-Ħajt (mm) T_surface Inizjali (grad) Skala Rata ta' Depożizzjoni (mm/xahar)Xhur sa Daqs Kritiku (2.0 mm) Ħajja tal-Konċessjoni tal-Korrużjoni (snin) Vijabbiltà ġenerali ta' 5 snin
0.8 mm 156 grad C 0.30 mm/xahar 6.7 xhur > 10 snin Le – tindif ta’ spiss wisq
1.0 mm 157 grad 0.32 mm/xahar 6.3 xhur > 10 snin Le – jeħtieġ tindif kull 6 xhur
1.2 mm 158°C 0.35 mm/month 5.7 months >10 sninLe – naddaf kull 5 xhur
1.5 mm 159 grad 0.38 mm/xahar 5.3 xhur 8 – 10 sninLe – għad hemm bżonn tindif
Kwalunkwe Kwalunkwe > 0.30 mm/xahar < 7 xhurJekk ma jkunx hemm kontroll tal-iskala, l-ebda ħxuna tal-ħajt ma ddum għal 5 snin.
L-istatistika tissuġġerixxi li l-ebda ħxuna tal-ħajt ma tkun tista' tilħaq ħajja ta' disinn ta' 5 snin mingħajr prevenzjoni tal-iskala peress li s-sulfat tal-kalċju jiżviluppa fi 0.3 - 0.4 mm/xahar u jeħtieġ tindif kull 5 - 7 xhur irrispettivament mill-ħxuna tat-titanju. Il-ħin biex tinkiseb skala kritika mhix affettwata ħafna mill-ħxuna tal-ħajt.

Inġinerija Barra l-Ħajt: Prevenzjoni u Tindif tal-Iskala
L-uniċi soluzzjonijiet prattiċi biex tinkiseb ħajja ta 'servizz ta' 5 snin fuq skalar tas-salmura ġeotermali huma l-prevenzjoni tal-iskala jew it-tindif awtomatizzat. Iż-żieda ta 'inibitur tal-iskala (5-10 ppm poliakrilat jew fosfonat) mas-salmura tnaqqas ir-rata ta' depożizzjoni għal 0.03-0.06 mm / xahar (80-90%). L-inibizzjoni tnaqqas il-frekwenza tat-tindif għal kull 3-4 snin għal ħajt tat-titanju ta '1.2 mm oħxon, u l-konċessjoni tal-korrużjoni tal-ħajt (0.01 mm/sena mill-attakk tal-klorur) hija minima. Alternattivament, l-iskala tista' tiġi eliminata qabel ma tilħaq ħxuna ta' 0.3 mm billi tiġi installata sistema ta' tindif mekkaniku (eż. barraxa mgħobbija bil-molla li jivvjaġġaw tul it-tubi tal-heater ta' spiss). Jekk tinbarax darba fil-ġimgħa, kwalunkwe ħxuna tal-ħajt bejn 0.8 mm u 2.0 mm se ddum għal aktar minn 5 snin, peress li l-iskala qatt ma ssir ħoxna biżżejjed biex tikkawża sħana żejda. Imbagħad il-ħxuna tal-ħajt trid tissodisfa biss it-tolleranza tal-korrużjoni għall-kloruri (massimu ta' 0.05 mm/sena, jiġifieri . 0.5 mm f'10 snin).

Konklużjoni: Il-kontroll tal-iskala tas-salmura ġeotermali huwa aktar importanti mill-ħxuna tal-ħajt
Pereżempju, il-ħxuna tal-ħajt meħtieġa ta 'heater tas-salmura ġeotermali f'150 grad b'2000 ppm klorur u skalar ta' sulfat tal-kalċju ma tistax tiġi mbassra għal ħajja ta 'disinn ta' 5 snin mingħajr ma titqies il-formazzjoni tal-iskala. Depożiti fuq skala mhux ikkontrollata f'0.3 sa 0.4 mm/xahar li jeħtieġu tindif kull 5 sa 7 xhur indipendenti mill-ħxuna tal-ħajt tat-titanju (0.8 mm jew 2.0 mm). Inibizzjoni fuq skala kimika (tnaqqis ta '90% fir-rata ta' depożizzjoni) ħajt standard ta '1.2 mm se jagħti 5+ snin ta' tħaddim u l-korrużjoni permessa mill-klorur hija insinifikanti. L-aħjar standard għas-servizz tas-salmura ġeotermali huwa ħxuna tal-ħajt tat-titanju ta '1.2-1.5 mm b'sistema ta' injezzjoni ta 'inibitur ta' skala jew tindif mekkaniku awtomatizzat. Ħtieġa li l-manifattur jipprovdi l-konċentrazzjoni tal-kalċju stmata (ppm Ca 2+ ) u l-konċentrazzjoni tas-sulfat (ppm SO 4 2- ) biex jiddetermina r-rata ta’ depożizzjoni fuq skala mbassra u biex jeħtieġ pjan ta’ ġestjoni tal-iskala bħala parti mill-ispeċifikazzjoni tal-heater. Il-ħxuna tal-ħajt mhix biżżejjed biex tipprovdi lonġevità ta '5 snin fl-iskala tas-salmura.