23 апреля 2016г.
Из-за агрессивности раствора геотермальных вод большинства месторождений использование их в качестве источников тепловой энергии ухудшает качество работы, а также сокращает срок службы технологического оборудования. В этом плане проблема с отложениями труднорастворимых солей в теплоэнергетическом оборудовании является одной из главных. Чаще всего, солевые отложения образованы, в основном, из твердой фазы карбоната кальция (СаСО3). Образуется она при нарушении карбонатно-кальциевого равновесия в растворе воды:
Са (НСО3)2 = СаСО3↓+ Н2О + СО2↑
В большинстве случаев избежать этот процесс не удается по причине сильного понижения давления в энергетическом оборудовании при выходе геотермальной воды на поверхность Земли. К примеру, на месторождении Каясула в Ставропольском крае при давлении ниже 2,8 МПа (при температуре воды 155оС) нарушается углекислотное равновесие. На месторождении Тарумовка в Республике Дагестан при температуре воды 171оС твердые отложения карбоната кальция образуются при давлении менее 10 МПа [1,2].
Существующие на сегодняшний день технологии не позволяют решать проблему защиты геотермальных энергетических устройств и систем от отложений карбоната кальция. Методы использования кислоты, а также химических ингибиторов для стабилизации воды связаны как с проблемами экономическими, так и экологическими. К тому же использование химических реагентов, в ряде случаев, не дает положительных эффектов. Нет исследований по влиянию ингибированной воды на массообменные процессы при закачке ее обратно в водоносный горизонт. Использование магнитного поля и ультразвука для стабилизационной обработки воды, в основном, связывают с образованием центров кристаллизации, адсорбирующих на своей поверхности молекулы карбоната кальция, предотвращая тем самым их осаждение на поверхности теплоэнергетического оборудования. В тоже время, опытные исследования показывают, что количество центров кристаллизации недостаточно для стабилизации воды. Для этого, как показали исследования [3], необходимо извне добавлять в обрабатываемую воду кристаллы затравки с развитой поверхностью.
В связи с вышеизложенным возникает необходимость в разработке новых режимов эксплуатации энергетического оборудования геотермальных систем без солеотложения, которые позволят повысить эффективность его работы.
Обзор научной литературы в данном направлении показывает, что на сегодняшний день наиболее перспективными методами защиты энергетического оборудования представляются методы поддержания параметров теплоносителя, обеспечивающих эксплуатацию энергетического оборудования в условиях без солеотложения. Эти условия поддерживаются значениями давления и температуры теплоносителя, температуры теплообменной стенки, а также скорой стабилизацией воды затравочными частицами с одновременной защитой емкости для обработки воды от твердых отложений [4,5]. В тоже время, необходимо отметить, что для обеспечения условий безнакипного режима работы энергетического оборудования необходим постоянный неразрушающий контроль. Такой контроль обеспечивается в исследованных в работах [6,7] датчиками солеотложения. Они основаны на измерении электро- и теплопроводности раствора воды, отложений и стенки оборудования. При этом совместное использование разработанных методов эксплуатации и контроля оборудования с подбором оптимальных параметров теплоносителя позволит повысить эффективность его работы.
Так как для геотермальной воды каждой скважины имеются свои равновесные параметры давления и температуры, то необходимо разработать программу по их оптимизации для тех или иных условий эксплуатации геотермального оборудования. Это позволит подбирать режимы эксплуатации геотермального оборудования на любых скважинах в условиях без солеотложения. В этом плане хорошую перспективу имеет внедрение внутрискважинных теплообменников в системе подземной циркуляции геотермальной воды. В данном случае имеется возможность стабилизации воды в стволе скважины до выхода ее в наземное оборудование [8] .
Список литературы
1. Ахмедов Г.Я. Защита геотермальных систем от карбонатных отложений. М.: Научный мир, 2012.- 330 с.
2. Ахмедов Г.Я. К ВОПРОСУ об эксплуатации энергетических систем в условиях декарбонизации геотермальных вод//Вестник Дагестанского государственного технического университета.- 2013.- Т. 28.- № 1.- С. 63 – 69.
3. Ахмедов Р.Б., Новиков Б.Е., Ахмедов Г.Я. Исследование метода предотвращения отложений солей в геотермальных системах путем рециркуляции затравочных частиц //Промышленная энергетика.- 1986.-№11.- С. 41-43.
4. Ахмедов Г.Я. Повышение эффективности использования геотермальной воды для горячего водоснабжения//Водоснабжение и санитарная техника.- 2010.- № 2.- С. 18-23.
5. Ахмедов Г.Я. Защита геотермальных систем водоподготовки от карбонатных отложений//Энергосбережение и водоподготовка.- 2010.- № 6.- С. 18-21.
6. Ахмедов Г. Я. О некоторых методах контроля солеотложения в геотермальной энергетике//Промышленная энергетика.- 2010.- № 6.- С. 58-62.
7. Ахмедов Г.Я. Измерение толщины солеотложения в геотермальных системах //Ползуновский вестник.- 2011.- № 3/1.- С. 175 – 178.
8. Ахмедов Г.Я. К вопросу об использовании внутрискважинных теплообменников в геотермальной энергетике//Промышленная энергетика.- 2011.- С. 13-17.
