地?zé)峤Y(jié)垢腐蝕防護(hù)對(duì)策

地?zé)岬慕Y(jié)垢與腐蝕目錄1背景2腐蝕問(wèn)題3結(jié)垢問(wèn)題4傳統(tǒng)防腐阻垢技術(shù)5流科院的突破性技術(shù)6總結(jié)一、背景地?zé)崮苁且环N可再生能源。我國(guó)的地?zé)豳Y源相對(duì)豐富，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量為1353億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，探明儲(chǔ)量為31.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。目前，地?zé)豳Y源年直接利用量4.45億立方米，而且正以每年10%的速度遞增。經(jīng)過(guò)20世紀(jì)60年代以來(lái)的努力，我國(guó)在地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)及裝備方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，特別是在地?zé)峁釋Ｓ眉夹g(shù)和裝備方面基本接近國(guó)際水平。但是，在世界范圍內(nèi)還存在一些技術(shù)瓶頸，嚴(yán)重制約著地?zé)崮艿母咝Ш徒?jīng)濟(jì)利用，尤其是地?zé)岣g和結(jié)垢問(wèn)題。二、腐蝕問(wèn)題無(wú)論是地?zé)岚l(fā)電還是供熱，都會(huì)經(jīng)常遇到井管、深井泵及泵管、井口裝置、管道、換熱器及專用設(shè)備等的腐蝕問(wèn)題。從國(guó)內(nèi)外的地?zé)峋{(diào)查結(jié)果看，一般地?zé)崴V化度較高，含離子種類較多，對(duì)金屬材料易造成腐蝕。地?zé)嵯到y(tǒng)普遍存在腐蝕問(wèn)題，只是程度不同。地?zé)崃黧w的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，其腐蝕性成分主要有氯離子、溶解氧、硫酸根離子、氫離子、硫化氫、二氧化碳、氨、總固形物等，其中以氯離子的腐蝕性為最強(qiáng)，是引起碳鋼、不銹鋼及其它合金的孔蝕和縫隙腐蝕的重要條件。一般采用Langlier飽和指數(shù)法、Ryznar穩(wěn)定指數(shù)法和Larson指數(shù)法等判斷地?zé)崴母g性。但是，氯離子對(duì)金屬的腐蝕作用還與溫度有關(guān)。溫度越高，腐蝕作用越強(qiáng)。另外，地下深層地?zé)崴匀粻顟B(tài)下通常不含氧，流出地面后空氣中的氧會(huì)溶解入地?zé)崴?，溶解氧也是地?zé)崴凶畛Ｒ姟⒆钪匾母g性物質(zhì)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，即使被判斷為不具有腐蝕或輕微腐蝕的地?zé)崴?，由于存在溶解氧和地?zé)崴疁剌^高等原因，實(shí)際生產(chǎn)中的腐蝕程度要嚴(yán)重得多。據(jù)調(diào)研，天津、西藏、北京、河南、安徽、山西、福建、東北等的地?zé)崽锒及l(fā)現(xiàn)地?zé)峋到y(tǒng)有不同程度的腐蝕等，從而大大降低了設(shè)備等的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本和正常運(yùn)行的難度。西藏羊八井地?zé)犭姀S的設(shè)備腐蝕較為損壞嚴(yán)重。16Mn鋼板在西藏地?zé)崴械母g率很大，平均每年腐蝕16Mn鋼板13mm厚左右，每年需投入350萬(wàn)元左右進(jìn)行設(shè)備維修和更新。三、結(jié)垢問(wèn)題地?zé)崴Y(jié)垢是地?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行中普遍存在的現(xiàn)象，是影響地?zé)嶂苯永孟到y(tǒng)正常運(yùn)行的重要問(wèn)題之一。地?zé)崴鹘?jīng)巖層時(shí)，在高溫、高壓的作用下，溶解了多種可溶性礦物質(zhì)，當(dāng)其通過(guò)系統(tǒng)時(shí)，附著在系統(tǒng)設(shè)備和管道的內(nèi)表面上，形成垢層。垢層的出現(xiàn)和增厚使系統(tǒng)內(nèi)地?zé)崃黧w的流動(dòng)阻力增大，出水量下降。而換熱器加熱壁面上的結(jié)垢會(huì)導(dǎo)致傳熱效率下降，能耗增加，并有可能形成垢下腐蝕等，因此，直接影響地?zé)崂孟到y(tǒng)的正常高效運(yùn)行。地?zé)崴鸽m然有多種形式，但最普遍存在的是碳酸鈣垢。據(jù)調(diào)研，日本、冰島以及我國(guó)西藏、北京、天津、河南、遼寧等國(guó)家和地區(qū)的地?zé)嵯到y(tǒng)都存在不同程度的結(jié)垢現(xiàn)象。四、傳統(tǒng)防腐阻垢技術(shù)如前所述，地?zé)嵯到y(tǒng)腐蝕會(huì)帶來(lái)一系列問(wèn)題。例如，具有中度腐蝕的地?zé)峋?，泵管一般的使用年限?~5年，大大增加地?zé)嵴具\(yùn)行成本。當(dāng)冬季供暖時(shí)，由于井管銹蝕穿孔，部分地?zé)崴S井壁的腐蝕縫隙回流到井內(nèi)，造成既達(dá)不到供暖負(fù)荷要求，又增加了泵耗。因此，在井口處采用防腐措施非常重要。地?zé)崴Y(jié)垢是目前地?zé)峁嵴竞偷責(zé)岣邷仉娬局凶罴值膯?wèn)題，對(duì)于換熱器系統(tǒng)，污垢帶來(lái)的負(fù)面影響更大。在板式換熱器一次通道內(nèi)和高溫水輸送管道內(nèi)的結(jié)垢會(huì)造成通道完全或部分堵塞，降低換熱效率，并加大泵耗，垢層不完整處往往會(huì)造成垢下腐蝕等。針對(duì)地?zé)嵯到y(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外也開展了防腐防垢技術(shù)研究，并取得了一定的進(jìn)展。傳統(tǒng)的防腐技術(shù)：1．采用防腐涂層盡管采用管道或設(shè)備內(nèi)防腐涂層也許是地?zé)岱栏走x方案，如采用各種金屬防護(hù)涂料，但是，由于碳鋼和防腐涂料層的屈服應(yīng)力不同，存在涂層易脫落等問(wèn)題。2．設(shè)備及管道選材上考慮采用防腐材質(zhì)采用非金屬管材或者耐腐蝕金屬材料，可使地?zé)嵯到y(tǒng)非?？煽?，但這種措施成本過(guò)高。也可考慮設(shè)計(jì)時(shí)加大管道和其它結(jié)構(gòu)件的腐蝕裕量，即增加管壁厚度。3陰極保護(hù)陰極保護(hù)可以使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)處于熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)有效腐蝕控制。但是有待進(jìn)一步研究。傳統(tǒng)的阻垢技術(shù)1添加化學(xué)阻垢劑法防垢效果明顯。但新的規(guī)范禁止這種方法在地?zé)嵯到y(tǒng)使用。2誘垢載體除垢或回灌滯留槽除垢在地?zé)崂迷O(shè)備之前，設(shè)計(jì)一種裝置，提供析晶自由能更低的表面，使垢集中結(jié)在該設(shè)備中，使其后的地?zé)崂迷O(shè)備不再結(jié)垢，然后將這一裝置定期打開，加以清理。但是，該裝置等于把結(jié)垢過(guò)程前移，并增加了地?zé)嵯到y(tǒng)的流動(dòng)阻力、地?zé)崮艿膿p失和運(yùn)行的不穩(wěn)定性。滯留槽除垢是在地?zé)崴毓鄷r(shí)，在槽中使水溫下降、污垢沉積，使大部分垢沉積后再回灌地下。3電磁場(chǎng)、超聲波等物理場(chǎng)處理法對(duì)地?zé)崃黧w施加物理場(chǎng)力后，使垢成疏散狀，便于清洗。但是不能防止結(jié)垢，適用范圍也有限。4涂層防垢Sugama等在碳鋼基換熱器傳熱表面上涂覆PPS和摻雜PTFE的PPS涂層，用于地?zé)岘h(huán)境中防垢。發(fā)現(xiàn)摻雜PTFE的具有抗垢特性，歸因于涂層隔離氧化物和摻雜PTFE表面親水性所致。小結(jié):地?zé)崴姆栏拦甘堑責(zé)衢_發(fā)利用的技術(shù)瓶頸，雖然在防止措施上取得了一些成果，但是，由于方法、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、實(shí)施條件等原因，在地?zé)犷I(lǐng)域都尚不具備推廣應(yīng)用前景，研究進(jìn)展緩慢。但是，解決腐蝕與結(jié)垢問(wèn)題，對(duì)提高地?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備使用壽命，降低運(yùn)行成本，提高地?zé)豳Y源的利用效率和價(jià)值，保證系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、正常運(yùn)行，使我國(guó)地?zé)豳Y源利用技術(shù)達(dá)到國(guó)際水平，又有著重大的理論和實(shí)際意義。五、流科院突破性技術(shù)當(dāng)傳統(tǒng)的水處理技術(shù)多停留在尋找各種除垢除銹等治標(biāo)的辦法的時(shí)候，流科院腐蝕控制研究所就把主攻方向定在銹垢生成機(jī)理的研究上，尋求治本的新方法。以水治水，利用水本身的特性來(lái)解決熱水所帶來(lái)的銹和垢的問(wèn)題。1、原理：流科院水處理器是靠制造時(shí)儲(chǔ)存刻錄在水處理器中的多種不同頻率的特定能量波作用于流體里的水分子和其它物質(zhì)分子，使水分子產(chǎn)生共振，引起流體物理特性改變。區(qū)別于靠聲波或磁鐵制造力場(chǎng)。水處理器儲(chǔ)存的能量波可穿透各種材質(zhì)的管壁傳入水中。由于水具有雙極性，很容易接收振波并存于自身之中，再向其下游方向迅速傳播出去。能量波進(jìn)入水中以后，與水中的銹、鈣、鐵等物質(zhì)的分子進(jìn)行共振。銹分子開始松散瓦解并被隨水流排出。鐵與氧反應(yīng)不再生成Fe2O3,而是生成Fe3O4(磁鐵礦)，對(duì)新的腐蝕呈惰性反應(yīng)。鈣在水中長(zhǎng)時(shí)間地保持溶解狀態(tài)。2、作用：阻垢、除垢功能：安裝本水處理器后，可逐漸除去系統(tǒng)內(nèi)沉積多年的碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽等水垢。自安裝之時(shí)起，系統(tǒng)內(nèi)流經(jīng)水處理器的水不結(jié)新垢。阻蝕（銹）、除銹功能：安裝本水處理器一段時(shí)間后，可除去系統(tǒng)內(nèi)沉積多年的三氧化二鐵等銹蝕物。自安裝之時(shí)起，即可保證系統(tǒng)內(nèi)流經(jīng)水處理器的水不生新銹，有效地阻止管壁內(nèi)側(cè)電化學(xué)腐蝕與氧化腐蝕的產(chǎn)生及氧化物的生成。殺菌、滅藻功能:安裝水處理器后可以有效地殺死水系中的各類菌種及藻類。3、特點(diǎn)無(wú)磁，沒(méi)有任何磁性無(wú)輻射，無(wú)放射性材料無(wú)電，不需要任何外接電源無(wú)需添加藥劑，對(duì)處理的流體不造成化學(xué)污染無(wú)需任何耗能及耗材無(wú)需切割和改動(dòng)現(xiàn)有管道，可以滿足任何