Chuqur er ostidagi quduq kuydiruvchi issiq, minerallarga boy sho'r-erigan tuzlar, kremniy dioksidi va ko'pincha kislotali gazlardan iborat korroziy sho'rvaning ulkan rezervuariga tushadi. Bu sho'r suv geotermal elektr stantsiyasining qonidir va uning issiqligi toza ishlaydigan suyuqlikka o'tkazilishi kerak. Birlamchi issiqlik almashtirgich, iflos, tajovuzkor tuproq va toza quvvat aylanishi o'rtasidagi interfeys korroziya va shkalaning tinimsiz hujumiga duch keladi. Moslashuvchan, kimyoviy jihatdan inert quvurlari bo'lgan PTFE qobiq va trubka almashtirgich aynan shu kurash uchun qurilgan qattiq va bardoshli ish kuchidir.

Geotermal sho'r suv muammosi

Geotermal sho'r oddiy sho'r suv emas. U quduqlardan odatda 100 dan 150 darajagacha (va ba'zan undan yuqori) haroratlarda chiqadi, umumiy erigan qattiq moddalar (TDS) ko'pincha dengiz suvidan 100 000 ppm-oshadi. Brin tarkibida xloridlar, sulfatlar, karbonatlar va qo'rg'oshin, sink va mishyak kabi og'ir metallar mavjud. Bundan tashqari, erigan gazlar, jumladan, karbonat angidrid (CO₂), vodorod sulfidi (H₂S) va vaqti-vaqti bilan ammiak mavjud bo'lib, kislotali muhitni yaratadi (pH 4 yoki undan pastroqqa tushishi mumkin).

Issiqlik almashinuvi materiallari uchun eng zararli komponentlar:

Xlorid ionlari:Zanglamaydigan po'latlar va hatto yuqori nikelli qotishmalarda chuqurchalar va stressli korroziya yorilishiga sabab bo'ladi.

Eritilgan silika (SiO₂):Sho'r soviganida kremniy dioksid cho'kadi va issiqlik o'tkazuvchi yuzalarda qattiq, shishaga o'xshash shkala hosil qiladi. Ushbu shkalani olib tashlash juda qiyin va issiqlik ko'rsatkichlarini o'ldiradigan almashtirgichni tezda izolyatsiya qiladi.

Vodorod sulfidi:Mis asosidagi qotishmalarga va ko'plab qora metallarga hujum qiladi.

An'anaviy metall issiqlik almashtirgich (masalan, titanium yoki superostenitik zanglamaydigan po'lat) bir muddat xloridlarga qarshilik ko'rsatishi mumkin, ammo silika shkalasi jiddiy muammo bo'lib qolmoqda. Metall yuzalarda shkala hosil bo'ladi, bu tez-tez kimyoviy yoki mexanik tozalashni talab qiladi, bu esa ishlamay qolishiga va natijada metallning yupqalashishiga olib keladi. Korroziya, hatto past tezlikda ham, oxir-oqibat, ingichka quvur devorlarining teshilishiga olib keladi. Bu muhitda,PTFE almashtirgichli geotermal sho'r sovutishyechim tubdan boshqacha yondashuvni taklif etadi.

PTFE almashtirgich korroziyaga va shkalaga qanday qarshilik ko'rsatadi

PTFE qobiqli va quvurli issiqlik almashtirgich odatda issiq geotermal sho'r suv bilan o'rnatiladi.quvur tomoniva qobiq tomonida oqadigan toza ishchi suyuqlik (masalan, suv, organik Rankine tsikli suyuqligi yoki ikkilamchi sovutish suvi). Odatda tashqi diametri 5–10 mm va devor qalinligi 0,5–1 mm boʻlgan PTFE quvurlari xloridlarga, vodorod sulfidiga, organik kislotalarga va toʻliq pH diapazoniga (erigan gidroksidi metallar va elementlardan tashqari) toʻliq immunitetga ega boʻlgan toza, toʻldirilmagan PTFE-materialidan ishlab chiqariladi.

Korroziyaga qarshi immunitet

PTFE geotermal sho'r suvda joylashgan turlar tomonidan hujumga uchragan reaktiv kimyoviy aloqalarga ega emas. Metall ionlarini zanglamaydi, chuqurlashtirmaydi yoki yuvmaydi. Devor qalinligini asta-sekin yo'qotadigan yoki oylar yoki bir necha yildan keyin teshiklari oqadigan metall quvurlardan farqli o'laroq, PTFE quvurlari geotermal xizmatda o'nlab yillar davom etishi mumkin. Metall geotermal almashtirgichlarda keng tarqalgan nosozlik rejimi bo'lgan xlorid ta'siri ostida stressli korroziya yorilishi xavfi yo'q.

O'lchovga qarshilik (past yopishish)

PTFE ning silliq, yopishmaydigan yuzasi juda past sirt energiyasiga ega (taxminan 18 mN / m). Bu shuni anglatadiki, silika shkalasi, shuningdek, boshqa mineral konlar (kaltsiy karbonat, kaltsiy sulfat, metall sulfidlar) trubka devorlariga qattiq yopishmaydi. O'lchov qattiq, izolyatsiya qiluvchi sir emas, balki bo'shashgan kukun yoki yupqa, osongina olinadigan plyonka bo'lib qoladi. Termal aylanish va moslashuvchan quvurlarning tabiiy tebranishi har qanday yopishgan cho'kindilarning parchalanishiga olib keladi. Natijada, PTFE almashtirgich issiqlik uzatish samaradorligini bir xil xizmatdagi metall almashtirgichga qaraganda ancha uzoqroq saqlaydi.

Termal velosipedda yurish uchun moslashuvchanlik

Geotermal quduqlar ko'pincha oqim tezligi va haroratning o'zgarishi bilan ishlaydi, bu issiqlik almashtirgichning termal aylanishiga olib keladi. PTFE quvurlari moslashuvchan. Ular charchoq yoriqlarini rivojlantirmasdan harorat o'zgarishi bilan kengayishi va qisqarishi mumkin. Metall quvurlar, aksincha, qattiq bo'lib, trubkadan trubkaga bo'g'inlarda tsiklik termal stressni boshdan kechirishi mumkin, bu esa vaqt o'tishi bilan ishdan chiqishiga olib keladi.

PTFE sovutgichi kimyoviy jihatdan ko'r, bardoshli gigant bo'lib, jazirama, sho'r tuproq suvini ichadi va o'z olovini toza quvvat aylanishiga tinchgina o'tkazadi.

Geotermal xizmat uchun dizayn masalalari

Ishonchli uzoq muddatli ishlashga erishish uchun geotermal sho'r suv uchun PTFE almashtirgich ma'lum parametrlarga ega bo'lishi kerak:

Quvur tomonidagi tezlik

To'xtatilgan qattiq moddalar (kremniy zarralari, qum, metall sulfidlar) doimo geotermal sho'rlarda mavjud. Quvurlar ichidagi sho'r suvning tezligi juda past bo'lsa, bu qattiq moddalar joylashadi, bu oqim bloklanishiga va mahalliy miqyosga olib keladi. Qattiq moddalarni ushlab turish uchun odatda quvur tomonidagi minimal tezlik 1,5–2,0 m/s belgilanadi. Biroq, PTFE silliq yuzaga va past ishqalanishga ega bo'lganligi sababli, metall quvurlarga qaraganda (eroziya tashvishlansa) bir oz pastroq tezlik qabul qilinishi mumkin. Maksimal tezlik bosimning pasayishi va trubaning kirish uchlari eroziyasi bilan chegaralanadi (garchi PTFE zarrachalar eroziyasiga juda chidamli).

Tube bundle konfiguratsiyasi

PTFE quvurlari odatda ma'lum bir qobiq diametrida issiqlik uzatish maydonini maksimal darajada oshirish uchun uchburchak qadamda joylashtirilgan. PTFE past issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lganligi sababli (taxminan 0,25 Vt / m · K), oqilona umumiy issiqlik uzatish koeffitsientini saqlab qolish uchun devor qalinligini minimallashtirish kerak (0,5-1,0 mm). Ba'zan kengaytirilgan sirtlar (finli quvurlar) ishlatiladi, ammo qo'shimcha murakkablik va qanotlarda ifloslanish xavfi ko'pincha foydadan ustun turadi. Shuning uchun umumiy issiqlik uzatish maydoni ko'p sonli uzun, ingichka quvurlar yordamida oshiriladi.

Qobiq tomonida ishlaydigan suyuqlik

Qobiq tomonidagi toza ishlaydigan suyuqlik PTFE bilan mos bo'lishi kerak (ko'pchilik suyuqliklar, yuqori haroratdagi ba'zi erituvchilar bundan mustasno). Qobiqning o'zi uglerodli po'latdan yoki zanglamaydigan po'latdan qurilishi mumkin, ichki qismi PTFE qoplamasi yoki korroziyaga qarshi himoya bilan himoyalangan, chunki qobiq hech qachon agressiv sho'r suv bilan aloqa qilmaydi.

Bosim va harorat chegaralari

PTFE almashtirgichlar odatda uzluksiz xizmat ko'rsatish uchun maksimal ish harorati 100-110 daraja bilan chegaralanadi, ammo ba'zi maxsus PTFE navlari 120-130 darajaga yetishi mumkin. Agar geotermal sho'r suv 150 daraja haroratda kirsa, uni oldindan sovutish kerak (masalan, sirkulyatsiya qilingan sovutilgan sho'r suv bilan aralashtirish yoki shkala haroratidan yuqori ishlaydigan birinchi bosqichli metall almashtirgich yordamida). Shu bilan bir qatorda, sho'r suv bug'lash uchun chayqalishi mumkin, keyin suyuq sho'r suv PTFE almashtirgichda sovutiladi. Past haroratli geotermal resurslar uchun (100–120 daraja) to'g'ridan-to'g'ri PTFE almashtirgich idealdir.

Jarayonga eslatma: O'lchovni olib tashlash uchun muntazam tozalash

PTFE shkalaning yopishqoqligiga qarshilik ko'rsatsa-da, geotermal sho'r suvda ishlaydigan hech qanday issiqlik almashtirgich abadiy toza bo'lolmaydi. Vaqt o'tishi bilan amorf kremniy oksidi yoki boshqa minerallarning yupqa qatlami to'planib qolishi mumkin, ayniqsa past tezlikli hududlarda. Shuning uchun proaktiv tozalash rejasi tavsiya etiladi:

Yuqori bosimli suv oqimi (gidroblasting):500-1000 bar (7000-14000 psi) suv oqimi quvur kirishlariga yo'naltiriladi. Suv bosimi PTFE trubkalarini bukadi va quvur materialiga zarar bermasdan har qanday bo'shashgan shkalani chiqaradi. Buni almashtirgich joyida, trubka varaqining yuzidan o'rnatilgan nayza yordamida amalga oshirish mumkin.

Kimyoviy tozalash:Suyultirilgan xlorid yoki limon kislotasi (tegishli ingibitorlar bilan) karbonat va metall sulfid shkalalarini eritib yuborish uchun trubka tomoni orqali aylanadi. Kislota erimaydigan kremniy shkalasi uchun suyultirilgan gidroftorik kislota eritmasi (ehtiyotkorlik bilan ishlov beriladi) yoki ishqoriy tozalagich (masalan, xelatlashtiruvchi vosita bilan natriy gidroksid) ishlatilishi mumkin. PTFE bu moddalarga kimyoviy jihatdan inert bo'lganligi sababli, tozalash eritmasi quvurlarga zarar etkazmaydi. Shu bilan birga, qobiq tomoni va qistirmalari himoyalangan bo'lishi kerak.

Onlayn tozalash (shimgich to'plari):Naychaning ichki diametridan biroz kattaroq bo'lgan ko'pikli kauchuk sharlar vaqti-vaqti bilan teskari oqim orqali quvur to'plami orqali o'qiladi. To'plar naycha yuzalarini tozalaydi. Ushbu uslub PTFE bilan yaxshi ishlaydi, chunki silliq sirt koptoklarni ushlamaydi yoki siqib chiqarmaydi.

Tozalash chastotasi sho'r tarkibiga bog'liq. Ba'zi geotermal maydonlarda oylik yuvish etarli; boshqalarda haftalik yuqori bosimli suv oqimi talab qilinishi mumkin. PTFE almashtirgichning asosiy afzalligi shundaki, tozalash asl issiqlik uzatish ko'rsatkichlarining deyarli 100% ni tiklaydi, chunki doimiy shkala yoki korroziya shikastlanishi sodir bo'lmaydi.

Metall almashinuvchilar bilan taqqoslash

PTFE almashtirgich korroziya va miqyosdagi nosozliklarni sezilarli darajada kamaytirish uchun kattaroq jismoniy izni (past issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli) sotadi. Ko'pgina geotermal qurilmalarda, ayniqsa sho'r suv tajovuzkor va kuchli miqyosli bo'lsa, bu o'zaro kelishuv juda qulaydir.

Haqiqiy dunyo qo'llash misoli

Amerika Qo'shma Shtatlarining g'arbiy qismida joylashgan geotermal ikkilik tsiklli elektr stantsiyasi 130 darajali resursdan 10 MVt elektr energiyasi ishlab chiqaradi. Sho'r suvda 120 000 ppm xloridlar, 400 ppm kremniy oksidi va H₂S mavjud. Dastlab, titaniumli qobiq va trubka almashtirgich o'rnatildi. Olti oydan so'ng, silika shkalasi issiqlik uzatish koeffitsientini 40% ga kamaytirdi va tozalash har oy 3 kunlik o'chirishni talab qildi. Quvurning kirish joylari yaqinida chuqur korroziyasi kuzatildi.

Zavod titan blokini PTFE qobiqli va quvurli almashtirgich bilan almashtirdi va xuddi shu vazifaga erishish uchun quvurlar soni va uzunligini oshirdi. Yuqori bosimli suv oqimi yordamida tozalash chastotasi har olti oyda bir martaga kamaydi. Ikki yillik ishlagandan so'ng, PTFE quvurlari korroziyani ko'rsatmadi va faqat kichik, osongina olib tashlangan shkala. Zavodning quvvat koeffitsienti tozalashning to'xtab qolish vaqtini qisqartirish hisobiga 85% dan 94% gacha yaxshilandi.

Xulosa: Yerning quvvatini inert plastmassa bilan ishlatish

PTFE issiqlik almashtirgich geotermal sho'r suvning shafqatsiz, miqyosidagi muhiti uchun mustahkam, kam texnik xizmat ko'rsatadigan va korroziyaga chidamli yechimdir. U issiq, yuqori sho'rlangan va kislotali geotermal suyuqlikka qarshilik ko'rsatadi, qattiq kremniyning yopishqoq bo'lmagan yuzasi orqali miqyosini oldini oladi va charchoqsiz termal aylanishga bardosh beradi. PTFE almashtirgich dunyodagi eng barqaror tayanch yuk quvvat manbalaridan biri-geotermal energiyaning muhim komponentidir. Erning kuchi kimyoviy jihatdan eng inert plastmassalardan foydalanadi. Geotermal zavod operatorlari uchun sho'r suvni sovutish uchun PTFE almashtirgichni belgilash murosaga kelmaydi; bu ish vaqtida dividendlar to'laydigan, texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytiradigan va o'nlab yillar davomida ishonchli xizmat ko'rsatadigan strategik qaror.