Bromidga-boy geotermal suyuqliklarda titan immersion isitgichlardan foydalanilganda, mahalliy korroziya boshlanishidan oldin ruxsat etilgan maksimal issiqlik oqimi qancha?
Xabar QOLDIRISH
Standart metall isitgichlar chuqur quduqlardan geotermal suyuqliklarning agressiv kimyosining alohida muammosidan aziyat chekmoqda. Ba'zi geotermal sho'r suvlarda bromid konsentratsiyasi 500-1200 ppm ga etadi, ba'zilarida xlorid (10 000-30 000 ppm), erigan sulfidlar va yuqori haroratlar (quduq boshida 120-200 daraja). Titan 2-darajali yoki 7-darajali ko'pincha korroziyaga umumiy qarshilik uchun ishlatiladi, ammo bromid ionlari alohida xavf tug'diradi: ular yuqori issiqlik oqimi sharoitida xloriddan ko'ra passiv oksidli plyonkaga hujum qiladi. Maksimal ruxsat etilgan issiqlik oqimi, ya'ni trubka yuzasining birligiga to'g'ri keladigan issiqlik quvvati, isitgichning yillar davomida xavfsiz ishlashini yoki bir necha oy ichida mahalliy chuqurlik bilan ishlamay qolishini hal qiladi. Kritik issiqlik oqimi oshib ketganda, sirt elektrokimyosi passivdan faolga o'zgaradi va bu chuqurliklarning paydo bo'lishiga olib keladi, ular hatto qalin{17}}devorli quvurlarni ham tez teshib qo'yadi.
Bromidning-Yuqori issiqlik oqimida hosil boʻladigan chuqurchalar hosil boʻlishi mexanizmi
Titandagi himoya TiO₂ qoplamasi faqat ma'lum elektrokimyoviy potentsial va harorat oralig'ida barqaror bo'ladi. Immersion isitgich geotermal sho'r suvga elektr energiyasini yuboradi va trubka sirtining harorati issiqlik oqimiga proportsional va issiqlik uzatish koeffitsientiga teskari proportsional delta (DT) bilan suyuqlikning asosiy haroratidan oshadi. Odatda turbulent oqim holati uchun (h=5,000 Vt/m2K) 50 kVt/m2 issiqlik oqimi deyarli 10 daraja DT hosil qiladi. Bromid ionlari xlorid ionlariga qaraganda kattaroq va kamroq gidratlangan va shuning uchun yuqori haroratlarda titan yuzalarida kuchliroq adsorbsiyalanadi. Materialning o'ziga xos chegara qiymatidan oshib ketgan issiqlik oqimlari- uchun mahalliy sirt harorati elektrokimyoviy potentsialni transpassiv hududga olib boradi va oksid plyonkasi ishlamay qoladi. Chuqur hosil bo'lgandan so'ng chuqurdagi yuqori oqim zichligi mahalliy kislotalanishni (pH 1 dan kam bo'lishi mumkin) qo'zg'atadi va bromid ionlari repassivatsiyani blokirovka qiluvchi titan ionlari bilan birlashadi. Geotermal maydon sinovi ma’lumotlari shuni ko‘rsatadiki, bromidli sho‘rlar uchun asosiy issiqlik oqimi faqat teng konsentratsiyadagi xlorid{16}}sho‘rlarga qaraganda 30–40% past.
Bromid kontsentratsiyasi, issiqlik oqimi va chuqurlash vaqti o'rtasidagi miqdoriy bog'liqlik
Laboratoriya tekshiruvlari elektrokimyoviy shovqin monitoringi orqali konservativ xavfsiz operatsion konvertni o'rnatdi. 800 ppm Br−, 15,000 ppm Cl− va 130 daraja massa haroratini o‘z ichiga olgan simulyatsiya qilingan geotermal sho‘r suvdagi 2-darajali titanium uchun quyidagi munosabatlar mavjud:
Issiqlik oqimi < 25 kVt/m² : passiv oqim zichligi < 0,1 µA/sm². 5000 soatda chuqurchalar paydo bo'lmaydi
25–35 kVt/m2: Repassivatsiya odatda muvaffaqiyatli bo'lsa-da, metastabil chuqurchalar paydo bo'ladi (joriy o'tish 1–10 mkA). Stabillashtirilgan chuqurliklar 1500 dan 2000 soatgacha bo'lgan devor qalinligi 0,5 mm ga kiradi.
Issiqlik oqimi 35-45 kVt / m 2: barqaror chuqurlik 200-500 soatdan keyin boshlanadi. chuqurning o'sish tezligini 0,01 mm / soat dan 0,05 mm / soatgacha oshirish
Issiqlik oqimi > 45 kVt/m²: Tez chuqurlashish 1,2 mm quvur devorining teshilishiga olib keladi.<300 hours.
7-navli titanning (palladiy 0,12-0,25%) kritik issiqlik oqimi asil metalning qayta passivatsiyaga katalitik ta'siri tufayli taxminan 30% ga oshadi. Uzoq muddatli foydalanish uchun ruxsat etilgan maksimal issiqlik oqimi (10 yillik xizmat muddati).<0.1 mm penetration) is 35 kW/m2 for Grade 2 and 45 kW/m2 for Grade 7 in 800 ppm bromide brines.
Ssenariy-Issiqlik oqimini tanlash boʻyicha qoʻllanma
Quyidagi jadval geotermal sho'r suvning o'ziga xos tarkibi va operatsion strategiyasiga asoslangan tanlov doirasini beradi.
Geotermal sho‘r suvning holati va operatsion ustuvorligi Tavsiya etilgan maksimal issiqlik oqimining asosiy sabablari va savdosi-O‘chirilgan
Bromid<300 ppm, clean fluid, continuous flow ( > 1 m/s), Grade 2 titanium 35–40 kW/m2Moderate flux, lower bromide. Flow prevents concentration in stagnation zones. Accepts standard heater sizes.
Bromid 300–800 ppm, intervalgacha ishlash (kunlik termal velosiped) 7-darajali titanium 30–35 kVt/m2 Velosipedda harakatlanish jami zararni kamaytirishga yordam beradi. 7-sinf repassivatsiya chegarasini taklif qiladi. Pastga tushirilgan oqim isitgich sirtini 15-25 foizga oshiradi.
Bromide >800 ppm, turg'un zonalar mavjud (past oqimli tank isitish) 7 daraja yoki 12 20-25 daraja kVt/m2 Xavfsizlik uchun konservativ dizayn. Uzunroq isitgich uzunligi yoki bir nechta isitgich kerak. Qimmatroq kapitalni talab qiladi.
Bromid{0}}vodorod sulfidli sho'r suv (H2S > 50 ppm) Har qanday titan darajasi 20 kVt/m2 dan kam yoki unga teng Sulfidlar oksidlanish bilan raqobatlashadi. Juda minimal oqim kerak. Boshqa materiallarga qarang (masalan, katod himoyasi bilan titan-palladiy).
Issiqlik oqimidan tashqari muhandislik
Issiqlik oqimini baholashda oqim tezligini e'tiborsiz qoldirmaslik kerak. 0,3 m / s dan past tezliklar uchun chegara qatlamining qalinligi ko'tarilib, bir xil issiqlik oqimi uchun quvur sirtining harorati qo'shimcha 5-8 darajaga ko'tariladi. Bu maksimal ruxsat etilgan oqimni samarali ravishda 15-20% ga kamaytiradi. Reaktsiya devor qalinligiga ham bog'liq, chunki qalinroq devorlar chuqurning tarqalish davrini oshiradi, lekin boshlang'ich chegarani emas. Shuning uchun, bromidga-boy geotermal suyuqliklar uchun quvvat zichligiga ta'sir qilmasdan devor qalinligini 1,5 mm ga oshirishdan ko'ra, an'anaviy 1,0 mm devorga ega pastroq issiqlik oqimidan foydalanish yaxshiroqdir. Sho'r suvning oksidlanish-qaytarilish potentsialini (ORP) tez-tez kuzatib borish erta ogohlantirish beradi: ORP ning quvur yuzasi yaqinida +200 mV ga nisbatan Ag/AgCl dan pastga tushishi chuqurlik paydo bo'lishidan oldin sodir bo'ladi.
Ishonch bilan belgilash
Xaridor bromidli geotermal suyuqliklar uchun titan immersion isitgichni tanlashda haqiqiy sho'r suv kimyosi yoki standart sinov (ASTM G78 qo'llaniladigan issiqlik oqimi bilan yoriqlar korroziyasi uchun) asosida sertifikatlangan maksimal ruxsat etilgan issiqlik oqimini belgilashi va bu etkazib beruvchi tomonidan amalga oshirilganligini tekshirishi kerak. Bromid miqdori 500 ppm dan oshganda yoki operatsion noaniqlik xavfsizlik chegarasini talab qilganda 7-sinf titanidan foydalaning. Isitgich majmuasining dizayni yuqori vatt zichligidan ko'ra uzoqroq yoki ko'p sonli isitgich elementlaridan foydalangan holda, ko'p hollarda sirt issiqlik oqimini 30 kVt / m2 dan kamayishi kerak. Ushbu konservativ usul titaniumli isitgichni yuqori xavfli komponentdan eng qiyin sanoat suyuqlik muhitlaridan birida ishonchli aktivga aylantiradi.
