1.地?zé)崂孟到y(tǒng)的防腐

 

  腐蝕與結(jié)垢問(wèn)題是地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用中普遍存在的問(wèn)題之一，由于地?zé)崴疁囟?/a>較高，含多種腐蝕性化學(xué)組分，往往對(duì)地?zé)崂?/a>設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕破壞，直接影響設(shè)備的使用壽命。地?zé)崴?/a>腐蝕的主要因素是：

  （2）溶解氧（O2）是地?zé)?/a>水中最重要的腐蝕性物質(zhì)。在多數(shù)地?zé)?/a>水中，氧雖不是常有組分，但在地?zé)崂孟到y(tǒng)中會(huì)有氧從空氣進(jìn)入，而增加對(duì)金屬材料的腐蝕作用，如地?zé)崴?/a>中含3×10-5mg/L的O2，就會(huì)使碳鋼的均勻腐蝕速度增加4倍，在氧離子含量多的情況下，局部腐蝕會(huì)更為嚴(yán)重。

  （6）二氧化碳（CO2）對(duì)碳鋼有較大的腐蝕作用，特別是與氧共存時(shí)，對(duì)鋼鐵的腐蝕作用會(huì)更為強(qiáng)烈。

 

  （7）氨（NH4)引起銅合金的應(yīng)力腐蝕破壞。

 

  （8）總固形物（TDS)地?zé)崴锌偣绦挝镏蹈撸硎酒渚哂休^高的離子濃度和導(dǎo)電性，從而強(qiáng)化了地?zé)崴畼?gòu)成電化學(xué)電路和傳遞腐蝕電流的能力，為腐蝕電池的工作提供了便利條件。

 

  為防止地?zé)崴畬?duì)地?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備的腐蝕，一般應(yīng)針對(duì)地?zé)崴乃|(zhì)情況采取相應(yīng)的措施，常用的措施有：

 

  1）整個(gè)系統(tǒng)采用耐腐蝕材料（包括金屬與非金屬），使地?zé)嵯到y(tǒng)非?？煽?，也不需要經(jīng)常維修，但成本高。

 

  2）對(duì)地?zé)嵯到y(tǒng)采取密封措施，不使氧（主要是空氣）進(jìn)入熱水系統(tǒng)，也可在系統(tǒng)中加除氧劑（如亞硫酸鹽）除氧，達(dá)到防腐目的。但此法使設(shè)備復(fù)雜化，經(jīng)濟(jì)性較差。

 

  3）采用在系統(tǒng)中安裝換熱器的辦法，使地?zé)崴恢苯舆M(jìn)入利用系統(tǒng)，地?zé)崴皇峭ㄟ^(guò)熱交換器將熱量傳給潔凈水，從而減輕設(shè)備的腐蝕。此法在國(guó)內(nèi)外普遍使用，防腐效果好，缺點(diǎn)是投資大，降低了熱水利用的初始溫度（一般降低3～5℃）。

 

  4）對(duì)非傳熱的金屬表面采取涂敷防腐涂料的辦法。

 

  5）針對(duì)不同類(lèi)型的局部腐蝕采取相應(yīng)的防腐措施。

 

  2.地?zé)崂?/a>系統(tǒng)的防垢

  地?zé)崴V化度較高，在使用中，當(dāng)水溫度降低時(shí)，會(huì)使溶解其中的有些固體物質(zhì)超過(guò)飽和度而在系統(tǒng)中產(chǎn)生結(jié)垢，引起井管口徑減小，換熱設(shè)備傳熱效率降低，輸送地?zé)崴到y(tǒng)的阻力增加，能耗加大，嚴(yán)重者甚至造成換熱設(shè)備及管道的阻堵。為此，應(yīng)采取防結(jié)垢的措施。地?zé)崂孟到y(tǒng)中的水垢按其化學(xué)成分分為碳酸鈣垢、硫酸鈣垢、硅酸鹽垢和氧化鐵垢。

 

  （1）碳酸鈣垢   其成因是水中的鈣離子（Ca2+）濃度與碳酸根離子（CO2-3）濃度積超過(guò)了碳酸鈣的溶解度積，使碳酸鈣從溶液中析出，附在金屬表面上。影響碳酸鈣垢形成的重要因素有pH值，壓力（CO2分壓）、溫度和總固形物。pH值控制地?zé)崴蠧O2-3與HCO-3的分配，當(dāng)pH值升高時(shí)，CO2-3濃度上升，碳酸鈣垢易生成。pH值由CO2分壓控制，地?zé)崴畤姵龅孛?，壓力下降，?dǎo)致CO2逸出，使水中pH值升高，造成碳酸鈣垢的形成。判斷熱水中碳酸鈣垢能否形成，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家進(jìn)行了大量研究，提出了雷茲譜指數(shù)、拉申指數(shù)等結(jié)垢趨勢(shì)判別式。研究表明，對(duì)熱水中氯離子含量低的可用雷茲譜指數(shù)判斷；對(duì)氯離子含量超過(guò)25％毫克當(dāng)量百分比的，則可采用拉申指數(shù)予以判斷。

 

  雷茲譜指數(shù)表達(dá)式為：R1＝2pHs-pHa

 

  式中： pHa為地?zé)崴畃H實(shí)測(cè)值;

 

  pHs為計(jì)算的pH值,高于此值，則水中有碳酸鈣沉淀?？捎孟率接?jì)算：

 

  pHs=lg（Ca2+）-lg（ALK）＋Kc

 

  式中：Ca2+為熱水中鈣離子的摩爾濃度; ALK＝(HCO3) ，為流體中重碳酸根的摩爾濃度;

 

  Kc為常數(shù)，包括兩個(gè)與溫度有關(guān)的平衡常數(shù)和活度系數(shù)的復(fù)雜常數(shù)。根據(jù)計(jì)算的R1值，估算熱水中的結(jié)垢傾向。

 

  當(dāng)R1＜4.0，非常嚴(yán)重結(jié)垢；

 

  4.0＜R1＜5.0，嚴(yán)重結(jié)垢；

 

  5.0＜R1＜6.0，中等結(jié)垢；

 

  6.0＜R1＜7.0，輕微結(jié)垢；

 

  R1＞7.0，不結(jié)垢。

 

  拉申指數(shù)的表達(dá)式為：L1＝Cl＋SO4/ALK

 

  式中：Cl為氯化物或鹵化物濃度；SO4為硫酸鹽濃度；ALK為總堿度。

 

  此三項(xiàng)均以等當(dāng)量的CaCO3（mg/L）表示

 

  當(dāng) L1＞0.5，不結(jié)垢；

 

  L1＜0.5，可能結(jié)垢。

 

  （2）硫酸鈣垢   在低溫地?zé)崴?/a>中，主要為二水硫酸鈣（石膏CaSO4·2H2O）的沉淀，當(dāng)?shù)責(zé)崴锈}離子的濃度與硫酸根離子濃度積超過(guò)二水硫酸鈣的溶解度時(shí)就產(chǎn)生，地?zé)崴辛蛩徕}生成的趨勢(shì)，可由石膏的相對(duì)飽和度（R.S）估算：

  中國(guó)地?zé)?/a>水開(kāi)發(fā)利用最普遍存在的結(jié)垢問(wèn)題是碳酸鈣垢，對(duì)其防止，一是除垢，即讓碳酸鈣垢自然形成，然后定期、不定期的加以清除；二是防垢，即采取預(yù)防措施，防止或控制垢的發(fā)生。

 

  除垢的方法是：

 

  1) 機(jī)械除垢，一般采用輕型鉆機(jī)，配備專(zhuān)用鉆頭，定期清垢；也可用軟管鉆機(jī)通井；

 

  2) 用高壓水泵進(jìn)行水壓破碎；

 

  3) 用HCl和HF等溶解水垢。

 

  防垢的方法有：

 

  (1) 化學(xué)方法即在地?zé)崴型斗潘嵝匀芤?，降低熱水的pH值，使碳酸鈣不致沉淀。

 

  (2) 增壓法即采用深井泵或潛水泵輸送井中地?zé)崴?，使其在系統(tǒng)中保持足夠壓力而不發(fā)生氣化，以防止CaCO3沉淀；垢減輕成疏散狀，便于清洗。

 

  (3) 磁法即在地?zé)崴斔芫€上安裝磁法防除垢裝置，對(duì)地?zé)崴M(jìn)行磁化處理，使垢減輕并成松散狀，便于清洗。

 

  (4) 防垢涂層法即選用合適的涂料涂襯在管壁內(nèi)，防止管壁結(jié)垢。