Giriş Giriş Giriş
Geotermal enerji, rezervuarların en güvenilir ve sürdürülebilir kaynaklarından biri olarak duruyor, ancak uzun vadeli ekonomik viability genellikle tek bir operasyonel meydan okumada yatıyor: ölçeklendirme ve mineral ayrıştırma. jeotermal sıvılar rezervuarlar, ısı değiştiricileri, borular ve türbinleri, çözünmüş mineraller, bu su kimyasal kontrollerini, mekanik temizlemeyi, akışları ve korozyonu sağlamak için önceden gerekli olan bir yaklaşım gerektirir.
Scaling ve Mineral Depozisyonu
Jeotermal sistemlerde yer alan bir yağış süreci sıcaklık, basınç, pH ve çözülmemiş katıların konsantrasyonu, jeotermal brine yüzeye getirilir ve basınç ve sıcaklık değişiklikleri, bazı minerallerin çözünürlükleri azalır, mevcut yüzeylere neden olur ve büyür.En yaygın ölçeklerde kalsiyum karbonat (kalcite), morfiyal silik, metal silikat (örneğin)
Ölçeğin türleri ve Etkileri
[FONT=0)Calcium karbonat (CaCO3) ölçeği[Dönetici:0) Katı yağdıran ve yüksek çözünürlükte bulunan ısıtıcılar (Calcium) ile ısıtılır.Bu ölçek sert, taklidar ve çözünürlükte bir polimer tipini ortadan kaldırmak için zorlanır.
Depozisyonların
Scaling nükleasyon yoluyla gerçekleşir - ne homojen (kanıda) veya heterojen (kücutlar) - kristal büyüme ile takip edilen Faktörler, sert yüzey dokuları, yüksek yüzey enerji, düşük akış ve boşluklar, yüksek yüzey enerjileri, yüksek çözünürlük siteleri ve nükleksiyon siteleri gibi hareket eden korozyon ürünlerinin varlığını anlamak.
Su Kimya Yönetimi
Herhangi bir ölçeklendirme önleme programının temeli titiz su kimyası yönetimidir. Operatörler düzenli olarak birden fazla noktada jeotermal sıvıları örnek almalıdır (dahead, separator, ısı değiştirici inlet /outlet, reinjeksiyon) ve temel parametreleri analiz eder: pH, sıcaklık, basınç, toplam çözülmemiş sağlamlar (TDS), ve ölçeklendirme iyonları (Ca2+, Mg2+, SiO2, SO42 - Ba2+, Sr2+) geokimyasal modelleme yazılımı kullanarak (örneğin, PHREEQC, WATCH veya Geochemistin Workbench)
pH Kontrol ve Asitification
Jeotermal brine pH'ı dramatik bir şekilde azaltılabilir. Küçük bir asit miktarını enjekte ederek (tipik olarak sulfurik veya hidroklorik asit) kritik ekipman akışı, operatörler karbonat dengesini biyokarbonatlara doğru değiştirir, calcite bir miktar sıvılaştırma gerektirir. Bakımcı kontrol gereklidir: over-acidification, ameliyat maliyetlerini azaltırken, sistemi ölçeklendirmeye devam eder. Otomatik pH kontrolörleri, in lineer sensörlerden geri bildirim ile geri bildirim ile ilgili olarak, pH aralığına kadar 5.5-6.5-6.5-6.5 arası ölçeklendirme için gereklidir.
Kimyasal Inhibitors: Threshold and Dispersion
[FONT=0]Threshold inhibitörleri[[Dönetici: 0 ), nükleksiyonlar, polifosfonlar, poliaksiyonlar) çok düşük konsantrasyonlarda (-10 mg/L) yaygın olarak kullanılır.
Daha derin bir inhibitör kimya anlayışı için, bakınız:0) Uluslararası Geoterm Birliği'nin teknik belgeleri ölçeklendirme inhibitörleri[DDDDDD)[[Dönetici: 1)
Sıcaklık ve Basınç Kontrol
Sıcaklık ve baskı, mineral çözünürlükte birincil sürücülerdir. Sıcaklık değiştiricileri için jeotermal brine serinler, en ölçeklendirilmiş minerallerin çözünürlükleri azalır. Operatörler bunu ısıtıldıktan sonra ısı geçişinin temel ısıtılması için dikkatli bir şekilde tasarlayabilirler.In single-flash sistemleri, daha yüksek separasyon baskıları korumak, yüksek çözünürlükte daha fazla CO2 tutarlar, calcite ölçeklendirmek için.In ikili (Organic Rankine)
Sıcaklık Yönetimi için Tasarım Stratejileri
[FONT:0]Down delük ısı değiştiricileri [Down delik ısı değiştiricileri[Down delik ısı değiştiricileri[DDDown delik ısı değiştiricileri[DDDDDDDDDDDDDDown delik ısı değiştiriciler) ilk kaynarlık derinliğine (kıtme CO2 eklenmeden önce ölçeklendirmek için yüksek miktardaki yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunur.
Mekanik ve Kimyasal Temizlik Stratejileri
En iyi önleme programları ile bile, bazı ölçek oluşumu kaçınılmazdır. Güçlü bir temizlik programı, depozitoların verimlilik konusunda önceden kaldırıldığını garanti eder. İki birincil yaklaşım var: mekanik temizlik ve kimyasal temizlik, genellikle planlanan kesintiler sırasında birlikte kullanılır.
Mekanik Temizlik Yöntemleri
- [FONT:0)Pigging: [DÜDÜT:1] Köpük veya poliurethane “pigs” boruları sıvı baskı yoluyla pompalayabilir, orta katı ölçeklere yumuşak bir şekilde kazınabilir. tel fırçalar veya kaplamalar ile Domuzlar daha zor yataklar için kullanılır. Düzenli pigging - bir zamanlamaya göre belirlenir - kimyasal kullanım olmadan açık tutar.
- [FONT:0) Yüksek basınçlı su jeting:[Dönetici:0] Yüksek basınçlı su jeting:[Dönetici:0)) Yüksek basınçlı su jetonları ve işlem gemilerindeki su kullanımı etkili ama geri çekilme atıklarının dikkatli bir şekilde tutulması gerekir.
- [FONT:0]Brushes ve hurdalar: [Döntgen: [Dönder: ] Mekanik tüp temizleyiciler (örneğin, sıkıştırılmış hava veya su ile tahrik edilen plastik veya metal fırçalar, kabuk-ve-tüp ısı değiştiriciler için kullanılır. Online temizlik sistemleri (örneğin, Taprogge-tip sünger topu teknolojisi) işlem sırasında sürekli olarak yatakları kaldırabilir, ancak jeotermal olarak daha az yaygındır.
Kimyasal Temizlik Yöntemleri Yöntemleri
- [FONT:0]Acid incelikler: [Dönetici: [Dönetici:0] Dilute Hidrokloric veya sulfamic asit, kalsiyum karbonat ve metal sulfid ölçeklerine karşı etkilidir.Inhibited asit formülasyonları temel metali koruyan asitler önerilir.
- [FONT:0)Chelating agents:[Dönetici:0) ETA (zenfemintetraacetik asit) ve diğer chelants, yakın zamanda kalsiyum ve metal taşıma ölçeklerini çözebilir, korozyon riskini azaltır.
- [FONT:0)Alkaline tedaviler:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönersiz) Caustic soda (NaOH) bazı silik ölçeklerini desteklemektedir, ancak süreç yavaştır ve yüksek pH (12+ gerektirir.
Doğru temizleme yönteminin seçimi ölçek kompozisyon, erişilebilirlik ve çevresel düzenlemelere bağlıdır. Kapsamlı bir şekilde:0)U.S. Enerji raporunu jeotermal ölçek mitigation) ile ilgili ayrıntılı kurallar, temizlik sıvıları ve mekanik araçları seçmek için sunar.
Gelişmiş Önleme Teknolojileri
Son yenilikler sadece kimyasallara veya sık temizlike güvenmeksizin ölçeklendirmeyi önlemenin yeni yollarını sunar. Bu teknolojiler kristallerin hangi kristallerin hangi kristallerin ve büyümenin altında fiziksel koşulları değiştirir.
Manyetik ve Elektromanyetik Tedavi
Manyetik su arıtma cihazları, genellikle sabit mıknatıslardan (rare-earth veya ferrite) oluşan, boruların kristal yapısını değiştirmek, aborit (daha az sayıda polimorph) kullanarak, jimotik uygulamalardaki sonuçları karıştırılırken, bazı alan denemeleri ve ölçeklendirmeleri gerektirmiyor.
Ultrasonik Teknoloji
Ultrasonik transdüserler ısı değiştirici veya boru duvarları yüksek frekanslı akustik dalgalar (20-100 kHz) ile yakın yüzeylere monte edilir. Bu balonların çöküşü, erken aşama ölçeklerini kıran ve daha fazla nükleasyon teknolojisi, deniz ve endüstriyel soğutma sistemleri için ticarileşmiştir ve şimdi jeotermal için uygun hale gelmektedir. Preliminary çalışmalar 40–60% azalma gösteriyor.
Scale-Resistant Kaplamaları
Düşük sigortalı kaplamalar (örneğin, fluoropolimers, silikonlar veya elmas benzeri karbon) kritik yüzeylere sahip olmak, ölçek yataklarının adlarını azaltabilir. nükleksiyon meydana gelse bile, yataklar akış veya aralıklı temizlikten daha kolay bir şekilde azaltılır.
İzleme ve Erken Tespit
Hiçbir önleme stratejisi, en erken aşamalarında ölçeklendirmeyi sürekli izlemeden etkili değildir. Geleneksel yaklaşımlar - kapanışlar sırasında görsel denetim, baskı düşüş eğilimi, ısı transfer kat izleme - şu anda gerçek zamanlı algılama sağlar.
Online İzleme Araçları
- [FONT=0]Scale deposition monitörleri:[Dönder: [Dönder: 1] Küçük, ısıtmalı kuponlar, ısı değiştiricilerinin yüzey ısı ısı değiştiricilerini taklit eden yan akımlarda kuruluyor.
- [FONT:0)Electrokimyasal Uyarı spektroskopi (EIS):[DDD: 1) Yüzey kapasitesi ve ölçek oluşumu nedeniyle direnç değişiklikleri, dakikalar içinde erken uyarı sağlar.
- [FONT:0) Akustik izleme:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici: 0) Mikrofonlar veya vibrasyon sensörleri, yüzeylerde veya ultrasonik cihazlardan cavitasyon yoluyla üretilen yüksek frekanslı gürültüyü tespit edebilir.
- [FONT:0]Makine öğrenme modelleri:[Dönetici kimya, sıcaklık, baskı ve temizlik olayları hakkında tarihsel verileri kullanarak, operatörlere verimlilik kaybından 24 saat önce tahmin etmek için tren modelleri yapabilirler. Örneğin, Nevada'da 10 yıl içinde bir çift bitkiden oluşan bir veri için eğitilmiş bir sinir ağı, tahmin edilen %90 doğrulukla gerçekleşen olayları ölçen, verimlilik kaybına neden olan operatör müdahalesine neden olan 24 saat önce 24 saat önce trenle müdahale edebilir.
Bu izleme sistemlerinin merkezi bir SCADA platformuna entegre edilmesi, operatörlerin iyi çıkışları optimize etmelerine veya ölçeklendirmeden önce pigging planlamalarına izin verir.
Sistem Tasarımı
Çökmelerin önlenmesi ilk boruya girmeden uzun başlar. Akıllı tasarım seçimleri, masyon önlemlerine olan yükü dramatik bir şekilde azaltabilir.
Wellbore Design
Yüksek entalpy iyileri için, yüzey kabalığı ve katalitik nüklemi azaltmak için bir kapillary tüpü çimentolamayı düşünün.En büyük tamamlanmalar korozyona dayanıklı alaşımları kullanmalıdır (örneğin, 316L paslanmaz çelik veya duplex çelikler) alanlarının yüzey kabalığını ve katalitik nükleksiyonu en aza indirmek için ölçeklendirmeye eğilimlidir.
Heat Exchanger Selection
Plak ısı değiştiricileri kolayca bulanık olan dar boşluklara sahiptir; tüm durumlarda, ısı değiştiricileri biraz daha kolay mekanik temizlik sağlar. Forkas-prone brines, doğrudan temas ısı değiştiricileri (çalışmalı bir sıvı ile temasa geçmek) diğer işlem zorlukları ortaya çıkarabilir.In all cases, oversating hot exchangers little (10-20%) Bazı fouling without immediate performance lost.
Piping Layout ve Malzeme
Ölü bacaklardan kaçının, düşük ısınır ve keskin bir şekilde ölçeklenebilir. Slope boruları drenaj ve temizlik izin vermek için. korozyona dayanıklı malzemeler (örneğin, Atari veya elyaflar-reinforced plastik düşük sıcaklık brine, orta sıcaklıklar için lined karbon çelik) daha sertliği ve kimyasal reaktiviteyi korumak için.
Ekonomik ve Operasyonel Etki
Soğutma önlemede yatırım yapmak önemli ekonomik getirilere sahiptir. 2019 yılında 15 jeotermal bitkiden oluşan bir çalışma, atıkların toplamı %95'e karşı ortalama% 78'e karşı% 1 mm'ye kıyasla % 25'lik bir miktar azaltımının maliyetinin, ortalama %20-25'e kadar, planlanan ölçeklendirmelerin maliyetinin %20 ila 0,01'lik bir miktar azaltımının düşmesi veya 30 yıllık bir bitkide, milyonlarca tasarrufun ısının azalmasına neden olabilir.
Detaylı bir maliyet-benefit analizi için, bakınızFLT:0), Geothermics dergisindeki ölçeklendirme ekonomik etkileri gözden geçirmek (2020)).
Vaka Çalışmaları
Larderello Field'ta Scaling, İtalya
Larderello jeotermal alanı bir yüzyıldan fazla çalışır ve flaş noktasının altında ağır calcite ölçeklendirme ile yüz yüze sahiptir.Oturma 6 aydan 3 yıla kadar yüzey borularının alt hatlarıyla uygulanır.Her 2 hafta boyunca maliyetlerin sürekli olarak maliyetinin 2,8 ila 3 yıl boyunca tasarruf ettiği program, sabit bir şekilde sabitlenmiş ve temiz bir şekilde yüksek ücretli harcamalar için 6 ila 3 yıl boyunca yüksek oranda tasarruf sağlar.
Hellisheifeni Plant, İzlanda
Hellishei, dünyanın en büyük jeotermal bitkilerinden biri, yüksek sıcaklık sıvıları ile çalışır (enjeksiyonda morfistik bir silikat üretir.) operatörü, pH kontrolünün bir kombinasyonunu kullanır; 18 ay sonra, ölçeklendirme oranları% 35 azaldı.Bu önlemlere rağmen, reinjeksiyonda yer alan silik ölçeklendirmek için.
Future Trendleri
Jeotermal daha derin, sıcak ve kimyasal olarak daha agresif rezervuarlara genişletilir (örneğin, gelişmiş Geoterm Systems, süperktik sıvılar), ölçeklendirme güçlükleri içerecektir.
- [FONT:0) Akıllı nanomalzemeler: [Döneticiler: [Döneticiler: [Döneticiler: 0 ) Termo-responsive polimerler, ölçeklendirmek için sadece sıcaklık yaklaşımları ölçeklendirmek için sözleşmeleri serbest bırakmak için.
- [FONT=0) Adaptif kimyasal teslimat:[Döneticileri arasında gerçek zamanlı geri bildirim döngüsü (örneğin, Raman spektroskopi ölçeklendirme tespiti) ve pompalama sistemleri, inhibitör doz dinamik olarak ayarlaması için.
- [FONT:0)Biolojik mitigation:[Dönetici:[Dönetici bakteri, sequester silikat proteinleri kazıyarak silik polimerizasyonu engelleyebilir; erken laboratuvar sonuçları söz verir, ancak alan denemeleri gereklidir.
- [FONT:0)Integrated modeling:), çift hidrolik, termal, kimyasal reaksiyon ve 4D (uzay ve zaman) tahmin etmek için kinetiği ölçeklendirmek.
Gelişen teknolojilerle kanıtlanmış en iyi uygulamaları birleştirerek, jeotermal endüstrisi en eski operasyonel engellerden birini aşabilir, bu temiz, temel yük jeotermal gücü önümüzdeki on yıllardır ekonomik olarak rekabetçi kalır.