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9.2 防腐措施
9.2.1 当地热流体具有腐蚀性时,应采取下列防腐措施之一或同时采用两种以上措施:
1 采用有换热器的间接供热系统;
2 采用防腐材料;
3 系统隔绝空气;
4 地热流体接触的金属表面涂敷防腐涂料;
5 电化学防腐。
9.2.2 与有腐蚀性地热流体直接接触的管道或容器,宜采用非金属材料,并应符合下列要求:
1 室外输送地热流体的管道,宜采用适合该流体温度和压力的玻璃钢材料;
2 地热流体储存容器,宜采用内衬防腐材料的钢罐或采用玻璃钢材料;
3 室内地热流体输送管道,可根据现行行业标准《地面辐射供暖技术规程》JGJ 142的要求选用。
9.2.3 当采用间接供热系统时,换热器前与地热流体直接接触的管道或设备,应采取隔绝空气或采取井口充氮气的防腐措施。
9.2.4 受流体高速冲击、易磨蚀的部件和转动的部件,其金属表面不应采用涂敷防腐涂料的防腐方法。
9.2.5 严禁采用在地热流体中添加防腐剂的防腐处理方法。
9.2.6 当地热供热系统采用金属材料时,防腐设计应符合下列要求:
1 金属板之间的连接不宜采用叠接方式;
2 除必须采用法兰连接的设备、阀门外,其他设备应采用焊接;
3 设备停运时,应能将地热流体完全排净;
4 应选择合理的介质流速;
5 易损件应便于更换。
9.2.2 玻璃钢(玻璃纤维增强塑料)具有优良的力学和物理性能,使用温度一般在-30℃~120℃,最高可达150℃。虽然玻璃钢的轴向膨胀相当于钢管膨胀的2倍,然而由于其轴向模量相对较低,产生的膨胀力只有钢管在同样条件下的3%~5%,因此对埋地1m深的玻璃钢管,除了有适当的分段止推装置外,靠覆盖其上的土壤就足以抑制其热膨胀,不需要采取其他特殊防膨胀措施,这是其他各种塑料所不及的。玻璃钢还有优良的耐化学腐蚀性能、使用寿命长、水力特性优异等重要特性,流体在管内流动的阻力小,因而可以选用较小的管径和功率较小的输送泵,降低成本并节电。玻璃钢管道还有重量轻、运输吊装和安装方便等优点。玻璃钢管道直径越大,每米成本与钢管相比越低。
制造玻璃钢管的原料种类很多,耐温情况不一,价格也相差很大。如果将价格低廉的常温或低温用的原料用于制造高温用的管道,那么管道的使用寿命将大大降低,工程选材时一定要十分注意。
玻璃钢管道由于加工工艺的关系,小管径(直径<50mm)的管道成本相对较高,经济性较差,因而非金属的小管径管道一般不用玻璃钢而改用其他塑料制作。
一般的塑料存在较大的热膨胀系数和蠕变等缺点,在地热供热工程中的应用受到限制。铝塑复合管(PEX-Al)是近年发展较快的一种管材,它用交联聚乙烯与铝材复合而成,管子的内外层均用交联聚乙烯材料制造,中间层为铝材,各层之间用胶粘结,形成一个胶合层。这样,它可以完全隔绝气体(氧气)的渗透,彻底消除塑料管透气的缺点,线膨胀系数远低于一般塑料,保证管道的稳定。同时也提高了管道的工作压力和工作温度,弯曲半径也由此变小,便于弯管。
9.2.3 系统隔绝空气(氧气)是十分有效的防腐措施。来自深部的地热水中很少有溶解氧,只要使系统密封,不让空气进入,就可大大减轻地热水对金属的腐蚀。采用向井内充氮气的方法,设备简单,是较有效的密封方法。
采用间接供热系统,虽然要增加钛板换热器的投资,系统也相应复杂些,但是这种一次性投资的增加,换来的是长久的系统稳定运行,设备寿命也大大延长,综合经济效益更好。
9.2.4 防腐涂料一般抗磨强度不高,受流体高速冲击或为转动部件,涂料会很快磨损。
9.2.5 防腐剂是一种化学物品,含有磷酸盐等对环境有污染的成分,添加在地热系统中,这些缓蚀剂将随地热水的排放流入地表河流等水体或农田,造成对环境的二次污染,而且也不能再将地热尾水回灌地下。国内已有不少这方面的教训,因而严禁使用加防腐剂的防腐措施。
9.2.6 金属材料的腐蚀从原理上可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类;按腐蚀破坏形式可分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。防腐措施也要根据腐蚀类型不同有所区别。地热流体中,金属可能遭受下列几种重要的局部腐蚀:1)孔蚀;2)缝隙腐蚀;3)应力腐蚀破坏;4)晶间腐蚀;5)电偶腐蚀;6)脱成分腐蚀;7)氢脆;8)磨蚀。
合理的介质流速与管径、介质流量、输送流动阻力与电耗等有关。流速高,同样的流量管径就小、投资少,但流阻增加,选用的水泵功率就要加大,电耗增加。工业上,一般将介质流速控制在(1.0~1.5)m/s范围内比较合理,但为减少流阻和电耗,降低运行成本,也有将介质流速选在(0.8~1.0)m/s范围内。
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