CN215667506U - 弱碱化降压强化析垢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种弱碱化降压强化析垢装置，包括深井泵、保温降压设备、pH调节装置、增压泵和垢渣过滤回收装置，深井泵设于温泉井中，深井泵通过管道与井外的保温降压设备连接，pH调节装置包括pH调节箱和加药泵，pH调节箱通过加药泵与保温降压设备管道连接，增压泵的进口通过管道与保温降压设备的下部连接，增压泵的出口通过管道与垢渣过滤回收装置连接。本申请通过降压和弱碱环境来快速完成碳酸钙盐结垢析出，有效消除或降低了地热媒介中形成垢物的物质要素，不会对输送通道产生任何腐蚀等次生不利影响和对环境造成压力，降低或消除了热媒介输送通道中垢物的析出，提高了后端设施的使用寿命，延长设施维护间隔周期，降低了运行成本。

Description

弱碱化降压强化析垢装置

技术领域

本实用新型涉及地热资源开发利用技术领域，具体涉及一种弱碱化降压强化析垢装置。

背景技术

温泉水中溶解有各种盐类，如碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐和氯化物等，它们一价金属盐的溶解度很大，一般难以从温泉水中结晶析出，但它们的两价金属盐(氯化物除外)的溶解度很小，并且是负的温度系数，随浓度和温度的升高很容易形成难溶性结晶从温泉水中析出，附着在管道传热面上成为水垢。难溶性碳酸钙可以是无定型碳酸钙、六水碳酸钙、一水碳酸钙、六方碳酸钙、文石和方解石。方解石属三方晶系是热力学最稳定的碳酸钙晶型，也是各种碳酸钙晶型在水中转变的终态产物。

温泉水结垢会导致温泉井、温泉管网系统设备堵塞，使得项目维修困难进而停止运行，在当前的温泉项目中是较为突出的现象。目前，在温泉行业应用的阻垢技术，一般是在地热井后端设置的原热媒介箱内通过投入阻垢剂来实现阻垢。而本申请的发明人经过研究发现，阻垢剂多为弱酸性物料，施加阻垢剂的媒介会对输送通道存在程度不确定的腐蚀等次生不利影响，同时对弱酸性媒介的二次处理也是必须的重要措施，否则含磷的阻垢剂会对环境保护造成压力，形成影响环境的次生排放风险。

实用新型内容

针对现有对于地热出水到终端应用过程中的阻垢，一般是在地热井后端设置的原热媒介箱内通过投入阻垢剂来实现，存在阻垢剂媒介会对输送通道产生程度不确定的腐蚀等次生不利影响，同时对弱酸性媒介必须进行二次处理否则影响环境的技术问题，本实用新型提供一种弱碱化降压强化析垢装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

弱碱化降压强化析垢装置，包括深井泵、保温降压设备、pH调节装置、增压泵和垢渣过滤回收装置，所述深井泵设于温泉井中，所述深井泵通过管道与井外的保温降压设备连接，所述pH调节装置包括pH调节箱和加药泵，所述pH调节箱通过加药泵与保温降压设备管道连接，所述增压泵的进口通过管道与保温降压设备的下部连接，所述增压泵的出口通过管道与垢渣过滤回收装置连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的弱碱化降压强化析垢装置工作时，首先启动深井泵将温泉水在0.1～1.0MPa压力下送至保温降压设备内，接着在保温降压设备内调节压力让温泉水释放压力到常压状态，将保温降压设备内的温度变化控制在2℃以内，并通过pH调节调节装置将保温降压设备内的pH调节在7.5～9.0后静置30～120分钟，以便使温泉水热媒介在降压和弱碱环境下加速碳酸钙晶体析出，析出垢物沉淀后启动增压泵，通过垢渣过滤回收装置将保温降压设备内的水与垢物送至垢渣过滤回收装置进行过滤回收，过滤后的温泉水直接送至温泉水池。本申请一方面通过压力急速下降，促进保温降压设备内二氧化碳的逸出，大大提高温泉水中钙离子与碳酸根(CO₃ ^2-)离子和碳酸氢根(HCO₃ ^-)离子结合生成碳酸钙结晶析出；另一方面通过调节保温降压设备内温泉原水pH值，以增加原水中碳酸根离子和碳酸氢根离子的浓度比例，从而促进碳酸钙盐的形成并结晶析出。因此通过前述两方面本申请强化了地热媒介快速完成结垢，有效消除或降低了地热媒介中形成垢物的物质要素，而且相对于现有通过投入阻垢剂来实现阻垢，本申请不会对输送通道产生任何腐蚀等次生不利影响和对环境造成压力，降低或消除了热媒介输送通道中垢物的析出，提高了后端设施的使用寿命，延长设施维护间隔周期，降低了运行成本。

进一步，所述保温降压设备上设有显示设备内部压力的压力表，以及显示设备内部水温的温度计。

进一步，所述垢渣过滤回收装置选用膜过滤器。

进一步，所述深井泵与保温降压设备之间的管道上连接有第一手动阀。

进一步，所述增压泵与保温降压设备之间的管道上连接有第二手动阀，所述垢渣过滤回收装置的垢物回收管道上连接有第三手动阀。

附图说明

图1是本实用新型提供的弱碱化降压强化析垢装置结构示意图。

图2是现有平衡溶液中碳酸盐浓度比例与pH值的相应关系示意图。

图中，1、深井泵；2、保温降压设备；3、pH调节装置；31、pH调节箱；32、加药泵；4、增压泵；5、垢渣过滤回收装置；6、第一手动阀；7、第二手动阀；8、第三手动阀。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1所示，本实用新型提供弱碱化降压强化析垢装置，包括深井泵1、保温降压设备2、pH调节装置3、增压泵4和垢渣过滤回收装置5，所述深井泵1设于温泉井中，所述深井泵1通过管道与井外的保温降压设备2连接，所述保温降压设备2具体可采用现有的保温降压罐来实现，所述pH调节装置3包括pH调节箱31和加药泵32，所述pH调节箱31通过加药泵32与保温降压设备2管道连接，所述增压泵4的进口通过管道与保温降压设备2的下部连接，所述增压泵4的出口通过管道与垢渣过滤回收装置5连接。具体地，本装置的析垢方法如下：

首先启动所述深井泵1将温泉水在0.1～1.0MPa压力下输送至保温降压设备2内，待所述保温降压设备2中的水量超过2/3时停止进水；

接着将所述保温降压设备2内的压力调节在0.1～0.2MPa，让输送至所述保温降压设备2内的温泉水释放压力到常压状态，保持所述保温降压设备2内的温度变化在2℃以内，同时通过所述加药泵32将pH调节箱31内的碱液投送至保温降压设备2内，将所述保温降压设备2内温泉水的pH调节至7.5～9.0并静置30～120分钟，促使所述保温降压设备2内的温泉水在压力下降和弱碱环境下加速析出碳酸钙结晶垢物；具体地，一方面根据水中钙离子与碳酸根离子和碳酸氢根离子结合反应的现有如下平衡方程

可知，对于汽、液两相系统，如化学平衡反应方程(1)总压降低，则反应有利于向生成气相物质的方向进行，而该方程中二氧化碳(CO₂)是唯一的气相生成物，因此系统中气相二氧化碳分压的降低(即总压降低)会有利于二氧化碳从水中逸出(即生成气相物)，即化学平衡反应方程(1)向右移动，促使垢物碳酸钙结晶析出；另一方面根据图2所示水中三类碳酸HCO₃ ^-+CO₂、HCO₃ ^-、CO₃ ^2-的现有百分数关系曲线可以看出，三类碳酸在平衡时的浓度比例与pH值有完全相应的关系，当水的pH值在中等偏高时，化学平衡反应方程(1)向右移动，而水的pH值更高时，化学平衡反应方程(2)和(3)向右移动，都会造成更多的碳酸钙沉淀，促使结垢物析出；而本申请就是利用了前述两方面碳酸钙盐的析出原理来实现弱碱降压强化析垢，达到最大限度和最高效率地解决目前温泉应用项目中的结垢问题；

然后启动所述增压泵4，将所述保温降压设备2内清理后的悬浮垢物和附着垢物随水流送至垢渣过滤回收装置5过滤结晶垢物，过滤后的温泉水直接送至温泉水池，当所述垢渣过滤回收装置5的出水量降低20％以上时关闭增压泵4，使用过滤后的水反冲洗垢渣过滤回收装置5内部垢物实现回收，回收垢物通过压滤干燥处理后即可利用。

与现有技术相比，本实用新型提供的弱碱化降压强化析垢装置工作时，首先启动深井泵将温泉水在0.1～1.0MPa压力下送至保温降压设备内，接着在保温降压设备内调节压力让温泉水释放压力到常压状态，将保温降压设备内的温度变化控制在2℃以内，并通过pH调节调节装置将保温降压设备内的pH调节在7.5～9.0后静置30～120分钟，以便使温泉水热媒介在降压和弱碱环境下加速碳酸钙晶体析出，析出垢物沉淀后启动增压泵，通过垢渣过滤回收装置将保温降压设备内的水与垢物送至垢渣过滤回收装置进行过滤回收，过滤后的温泉水直接送至温泉水池。本申请一方面通过压力急速下降，促进保温降压设备内二氧化碳的逸出，大大提高温泉水中钙离子与碳酸根(CO₃ ^2-)离子和碳酸氢根(HCO₃ ^-)离子结合生成碳酸钙结晶析出；另一方面通过调节保温降压设备内温泉原水pH值，以增加原水中碳酸根离子和碳酸氢根离子的浓度比例，从而促进碳酸钙盐的形成并结晶析出。因此通过前述两方面本申请强化了地热媒介快速完成结垢，有效消除或降低了地热媒介中形成垢物的物质要素，而且相对于现有通过投入阻垢剂来实现阻垢，本申请不会对输送通道产生任何腐蚀等次生不利影响和对环境造成压力，降低或消除了热媒介输送通道中垢物的析出，提高了后端设施的使用寿命，延长设施维护间隔周期，降低了运行成本。

作为具体实施例，所述保温降压设备2上设有显示设备内部压力的压力表，以及显示设备内部水温的温度计，由此通过压力表和温度计可快速读取观察压力参数和温度参数，方便实用。

作为具体实施例，所述垢渣过滤回收装置5选用耐温0～100℃、过滤精度为1～5μm、反冲洗强度为10～15L/m²·s的现有膜过滤器(MO过滤器)来实现，由此可对结晶析出后的碳酸钙垢物实现全面收集。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述深井泵1与保温降压设备2之间的管道上连接有第一手动阀6，通过该第一手动阀6，可将深井泵1连接保温降压设备2的管道内压力调节在0.1～1.0MPa、流量调节为5m³/h，快速便捷。

作为具体实施例，请参考图1所示，所述增压泵4与保温降压设备2之间的管道上连接有第二手动阀7，所述垢渣过滤回收装置5的垢物回收管道上连接有第三手动阀8，由此打开第二手动阀7而关闭第三手动阀8，可在保温降压设备2与垢渣过滤回收装置5之间形成很好的隔断保护，有利于通过增压泵4将垢物和水送至垢渣过滤回收装置5内；反之关闭第二手动阀7而打开第三手动阀8，可在增压泵4与垢渣过滤回收装置5之间形成很好的隔断保护，有利于通过反冲洗水将垢渣过滤回收装置5内的垢物冲洗回收。

作为具体实施例，将保温降压设备2内的压力调节在0.1～0.2MPa，pH调节至7.5～8.5并静置50～100分钟，由此便于温泉水地热媒介加快碳酸钙晶体析出。

作为具体实施例，将保温降压设备2内的压力调节在0.1MPa，pH调节至8.5，通过设于垢渣过滤回收装置5送水至温泉水池管道上现有的离子浓度测量仪检测出水中的钙、镁、碳酸氢根离子浓度分别为17.76mg/l、5.10mg/l、661.08mg/l。以下实施例是在不同压力和不同pH值条件下，在垢渣过滤回收装置5送水至温泉水池管道出水中检测的钙、镁、碳酸氢根浓度实验数据。

由以上实验数据可以看出，压力越小且pH值越大，出水中的钙、镁、碳酸氢根离子浓度越低，即表明结晶析垢程度越高。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.弱碱化降压强化析垢装置，其特征在于，包括深井泵(1)、保温降压设备(2)、pH调节装置(3)、增压泵(4)和垢渣过滤回收装置(5)，所述深井泵(1)设于温泉井中，所述深井泵(1)通过管道与井外的保温降压设备(2)连接，所述pH调节装置(3)包括pH调节箱(31)和加药泵(32)，所述pH调节箱(31)通过加药泵(32)与保温降压设备(2)管道连接，所述增压泵(4)的进口通过管道与保温降压设备(2)的下部连接，所述增压泵(4)的出口通过管道与垢渣过滤回收装置(5)连接。

2.根据权利要求1所述的弱碱化降压强化析垢装置，其特征在于，所述保温降压设备(2)上设有显示设备内部压力的压力表，以及显示设备内部水温的温度计。

3.根据权利要求1所述的弱碱化降压强化析垢装置，其特征在于，所述垢渣过滤回收装置(5)选用膜过滤器。

4.根据权利要求1所述的弱碱化降压强化析垢装置，其特征在于，所述深井泵(1)与保温降压设备(2)之间的管道上连接有第一手动阀(6)。

5.根据权利要求1所述的弱碱化降压强化析垢装置，其特征在于，所述增压泵(4)与保温降压设备(2)之间的管道上连接有第二手动阀(7)，所述垢渣过滤回收装置(5)的垢物回收管道上连接有第三手动阀(8)。

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