ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

19-026-06

Наименование проекта

Снижение коррозии и солеотложения в геотермальных системах

Назначение

Предотвращение карбонатных отложений и снижение коррозии оборудования геотермальных систем

Рекомендуемая область применения

Теплоэнергетика, химическая, электронная, пищевая промышленности, энергетические объекты

Описание

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Определение равновесных значений давления Р и температуры Т, при которых геотермальная вода скважины стабильна (вода не растворяет и не выделяет твердую фазу карбоната кальция), производилось на экспериментальном стенде, схема которого представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема стенда по определению равновесных значений давления и температуры, при которых геотермальная скважина стабильна.

Стенд подключен к линии геотермальной воды (распределительный коллектор) с температурой 100°С через вентиль диаметром 1/2 дюйма. Геотермальная вода поступает в теплообменный аппарат, представляющий собой стальную трубу диаметром 100мм, внутри которой расположена спираль из стальной трубки диаметром 12мм. Проходя по спирально накрученной трубке, геотермальная вода после теплообменного аппарата поступает через вентиль 3 (диаметром 1 дюйм) в стеклянную трубку 4, где идет визуальное наблюдение за началом отложений. Далее вода сбрасывается через вентиль 5 по линии 8. Давление в теплообменном аппарате измеряется манометром 6, а в трубке 4 - манометром 7. Первоначально исследования проводились со стеклянной трубкой диаметром 19 мм и толщиной стенки 2 мм. Для выполнения исследований при давлениях более 0,2 -0,22 МПа в дальнейшем стеклянная трубка была заменена на стеклянный цилиндр с наружным диаметром 27мм и толщиной стенки около 5 мм. Для охлаждения геотермальной воды в теплообменном аппарате через патрубки 1 и 2 осуществляется соответственно подача и сброс холодной воды.

Исследование отложений проводилось в интервале температур от 60 до 100^оС и давлений от 0,1 до 0,4 МПа. Результаты исследований равновесных параметров Р и Т для скважина. 4-Т г.Кизляра представлены на рис.2   в виде ряда точек со знаком О и  с конкретными для них значениями Р и Т, при которых геотермальная вода скважины  склонна соответственно либо к растворению, либо к выделению твердой фазы карбоната кальция.

Рис. 2. Результаты исследований равновесных параметров давления и температуры для скважина. 4-Т г.Кизляра.

Как видно из рисунка, при температуре геотермальной воды ниже

70°С отложения будут отсутствовать. С ростом температуры растет и значение давления, при котором вода будет стабильной. Для сравнения на рис.3 даны результаты исследований по равновесным параметрам Р и Т для скважин ЗТ и 5Т г.Кизляра. В точках, расположенных ниже равновесной линии отложения будут идти тем интенсивнее, чем дальше они будут от этой линии. Так, наблюдения на скважине 4Т показали, что эксплуатация геотермального оборудования при значениях Р и Т, соответствующих значениям на

нижней пунктирной линии (рис.2), будет сопровождаться отложениями с интенсивностью около 0,2 - 0,3 мм/сут. В точках расположенных выше равновесной линии Р и Т имеют значения, при которых отложения карбоната кальция отсутствуют. В данном случае имеет место растворение ранее образовавшихся отложений СаСОз. При этом, чем выше расположена рассматриваемая точка от равновесной линии, тем выше скорость растворения. Одновременно, необходимо учесть, что с повышением давления повышается и коррозия оборудования, т.к. в данном случае растет и концентрация углекислого газа в воде.

При выборе равновесных значений Р и Т необходимо иметь в виду, что после задвижек, штуцеров, колен и т. д. могут образовываться зоны пониженного давления. Поэтому для определенных значений температуры воды необходимо выбирать значение давления немного выше равновесного. Такой подход при выборе значений Р и Т позволит эксплуатировать геотермальное оборудование в режиме без солеотложения и при минимальной в данных условиях коррозии. Для скважины 4Т такими точками являются точки, соответствующие пунктирной линии, расположенной выше равновесной линии (рис.2). Аналогичные выводы можно сделать и для  подземных вод любых скважин.

Рис. 3. Результаты исследований по равновесным параметрам давления и температуры для скважин ЗТ и 5Т г.Кизляра.

Преимущества перед известными аналогами

Эксплуатация геотермального оборудования в режиме без солеотложения и при минимальной в данных условиях коррозии

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

Технико-экономический эффект

Экономический эффект по сравнению с аналогами более 100%

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

17.11.2006