Спосіб очищення теплообмінника від карбонатних відкладень - патент Україна 2528776 - Ахмедов Ганапі Янгієвич
Винахід відноситься до геотермальної енергетики і може бути використане для очищення геотермального обладнання карбонатних відкладень. Запропоновано спосіб очищення теплообмінника від карбонатних відкладень, що включає підведення геотермальної води з концентрацією вуглекислого газу вище рівноважного значення, яке створюється шляхом збільшення загального, відповідно, і парціального тиску вуглекислого газу в теплообміннику, при цьому, теплообмінник, що очищається, підключають послідовно до чистого теплообмінника геотермальної води перед подачею в чистий теплообмінник видаляють частину вуглекислого газу до рівноважного значення і подають в геотермальну воду перед подачею в теплообмінник, що очищається, парціальний тиск вуглекислого газу в очищуваному теплообміннику підтримується на рівні вище рівноважного значення. Винахід дозволяє підвищити ефективність очищення теплообмінника і виключити втрати тепла геотермальної води, що використовується для гарячого водопостачання. 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2528776
Винахід відноситься до геотермальної енергетики і може бути використане для очищення геотермального обладнання карбонатних відкладень.
Відомі способи механічного (гідромеханічного) очищення поверхонь різного обладнання від твердих відкладень карбонату кальцію [1, 2]. Очищення проводиться спеціальним інструментом для чищення - скребками, зубчастими коронками, роликовими насадками, відцентровими шарошками, а зчищені відкладення видаляють потоком рідини. Застосування цих способів полегшується у разі пухких відкладень щільністю 1500-1900 кг/м 3 при відкритому доступі до поверхні, що очищається. Видалення щільних твердих відкладень у важкодоступних місцях потребує великихвитрат, і в процесі очищення можливі механічні пошкодження стінок устаткування, що очищається. До недоліків цих способів також відносяться витрати на монтажно-демонтажні роботи та простий обладнання під час очищення.
Відомий також спосіб очищення обладнання від карбонатних відкладень із застосуванням різних хімічних реагентів, в основному кислотовмісних [3, 4]. Найбільший ефект дає, як відомо, застосування соляної, сірчаної та азотної кислот. Найчастіше кислотне відмивання виробляють розчином соляної кислоти, що утворює при взаємодії з усіма відкладеннями розчинні солі. Недоліками цього способу є велика витрата кислот, корозія обладнання при очищенні, забруднення навколишнього середовища, а також додаткові витрати на монтажно-демонтажні роботи і простий обладнання під час очищення.
Найбільш близьким до винаходу є спосіб очищення геотермального обладнання шляхом розчинення карбонатних відкладень вуглекислотою, що міститься в геотермальній воді [5]. Для цього в обладнанні, що очищається, парціальний тиск вуглекислого газу підтримується вище рівноважного значення, що створює в розчині води агресивну вуглекислоту.
Агресивна вуглекислота, збільшуючи кислотність розчину, переводить твердий карбонат кальцію розчин води у вигляді добре розчинної солі бікарбонату кальцію.
У даному способі парціальний тиск вуглекислого газу збільшують шляхом підвищення загального тиску в обладнанні, що очищається. Однак при очищенні цим способом теплообмінної апаратури мають місце втрати тепла геотермальної води через наявність на теплообмінній поверхні шару відкладень, внаслідок чого потенціал геотермальної води використовується з низьким ккд. Оскільки процес очищення обладнання займає значний час (черезневисокої кислотності розчину геотермальної води, яка використовується для очищення), то втрати тепла зростають пропорційно часу очищення.
Технічним рішенням способу є підвищення ефективності очищення геотермального теплообмінника від карбонатних відкладень.
Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що в способі очищення теплообмінника від карбонатних відкладень, що включає підведення в нього геотермальної води з концентрацією вуглекислого газу вище рівноважного значення, яке створюється шляхом збільшення загального, відповідно, і парціального тиску вуглекислого газу в теплообміннику, що очищається, очищується теплообмінник до чистого теплообмінника, а з геотермальної води перед подачею в чистий теплообмінник видаляють частину вуглекислого газу до рівноважного значення і подають в геотермальну воду, що надходить в очищуваний теплообмінник, при цьому парціальний тиск вуглекислого газу в теплообміннику, що очищається, підтримується на рівні вище рівноважного значення.
Сутність винаходу пояснюється кресленнями та даними щодо розчинності твердих відкладень карбонату кальцію в геотермальній воді вкв. 27Т (Махачкала, Республіка Дагестан), представленими у таблиці. На фіг.1 - рівноважні параметри води вкв. 27T, при яких вона не виділяє і не розчиняє тверду фазу карбонату кальцію, а на фіг.2 - схема підключення теплообмінника, що очищається, до чистого теплообмінника.
Для кожної геотермальної свердловини існують параметри води, у яких вона розчиняє і виділяє тверду фазу карбонату кальцію [6]. Для прикладу на фіг.1 представлена лінія рівноважних значень тиску та температури води свердловини 27 Т. У точках з параметрами тиску та температури води вище рівноважної лінії тверда фаза карбонату кальціюрозчиняється у вигляді бікарбонату кальцію
При цьому чим вище розташована точка від рівноважної лінії, тим вища швидкість розчинення (див. табл.). Навпаки, у точках розташованих нижче рівноважної лінії із води виділяється тверда фаза карбонату кальцію. Використовуючи графік рівноважних параметрів води свердловини, що експлуатується, і чистий теплообмінник, можна провести очищення теплообмінника з твердими відкладеннями карбонату кальцію без втрат теплового потенціалу геотермальної води даної свердловини.