一种地热增压阻垢方法
阅读说明：本技术 一种地热增压阻垢方法 (Geothermal pressurizing scale inhibition method ) 是由 蒋春华 陆恿 张兆新 潘培军 石永泉 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种地热增压阻垢方法,包括以下步骤：S1、启动深井泵,通过井控装置变频控制深井泵流量及扬程,将温泉水压力增压至0.1～1.0MPa下输送至电磁阻垢器；S2、温泉水经过电磁阻垢器,利用交变电场及磁场切割水分子,在洛仑磁力作用下防止垢体凝聚改变垢体结垢,垢物元素在物电作用下进一步相互阻滞；S3、井控装置对管道内包括水压、水温和流量在内的数据进行检测,综合分析后改变电磁阻垢器的输出频率和功率,达到最佳阻垢效果；S4、粗砂过滤器对温水中的粗粒沙石进行滤除,过滤后的温泉水直接送至温泉水池,井控装置对粗砂过滤器的出水压力进行监测以控制粗砂过滤器进行反冲洗。本申请通过井下增压技术和井上电磁防垢技术相结合来加强阻垢。(The invention provides a geothermal pressurizing scale inhibition method, which comprises the following steps: s1, starting a deep well pump, controlling the flow and the lift of the deep well pump through frequency conversion of a well control device, pressurizing the pressure of hot spring water to 0.1-1.0 MPa, and conveying the hot spring water to an electromagnetic scale inhibitor; s2, the hot spring water passes through an electromagnetic scale inhibitor, water molecules are cut by using an alternating electric field and a magnetic field, scale agglomeration is prevented under the action of Loran magnetic force, scale formation of the scales is changed, and scale elements are further blocked mutually under the action of bioelectricity; s3, detecting data including water pressure, water temperature and flow in the pipeline by the well control device, and changing the output frequency and power of the electromagnetic scale inhibitor after comprehensive analysis to achieve the optimal scale inhibition effect; s4, filtering coarse grains of sand and stone in the hot water by the coarse sand filter, directly sending the filtered hot spring water to a hot spring water pool, and monitoring the water outlet pressure of the coarse sand filter by the well control device to control the coarse sand filter to carry out backwashing. This application is through the combination of pressurization technique in the pit and the electromagnetic antiscaling technique in the pit to strengthen inhibiting dirt.)
技术领域
本发明涉及地热资源开发利用技术领域，具体涉及一种地热增压阻垢方法。
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。
发明内容
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，本发明提供一种地热增压阻垢方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种地热增压阻垢方法，在该方法中采用了一种地热增压阻垢装置，所述地热增压阻垢装置包括深井泵、电磁阻垢器、井控装置和粗砂过滤器，所述深井泵设于温泉井中，所述深井泵通过管道与井外的电磁阻垢器的输入端连接，所述电磁阻垢器的输出端通过管道与井控装置的进水口连接，所述井控装置的出水口通过管道与粗砂过滤器连接，所述深井泵、电磁阻垢器和粗砂过滤器均与井控装置电连接；
该方法包括以下步骤：
S1、启动所述深井泵，通过所述井控装置变频控制深井泵流量及扬程，将温泉水压力增压至0.1～1.0MPa下输送至电磁阻垢器，所述深井泵与电磁阻垢器之间管道内的垢物元素在理化作用下相互阻滞结合；
S2、温泉水经过所述电磁阻垢器，利用交变电场及磁场切割水分子，在洛仑磁力作用下防止垢体凝聚改变垢体结垢，垢物元素在物电作用下进一步相互阻滞；
S3、所述井控装置对管道内包括水压、水温和流量在内的数据进行检测，综合分析后改变所述电磁阻垢器的输出频率和功率，达到最佳阻垢效果；
S4、所述粗砂过滤器对温水中的粗粒沙石进行滤除，过滤后的温泉水直接送至温泉水池，所述井控装置对粗砂过滤器的出水压力进行监测，并在出水压力增大到2.5kg/cm2时控制粗砂过滤器进行反冲洗。
与现有技术相比，本发明提供的地热增压阻垢方法，首先在井控装置的变频控制下，深井泵将管道内温泉内的压力增压调节至0.1～1.0MPa下输送至电磁阻垢器，其次温泉水经过电磁阻垢器，电磁阻垢器利用交变电场及磁场切割水分子，在洛仑磁力下防止垢体凝聚改变垢体结垢，使垢物元素在物电作用下更进一步相互阻滞，接着井控装置对管道内的水压、水温和流量数据进行检测，综合分析后控制电磁阻垢器改变输出频率和功率，达到最佳阻垢效果，最后通过粗砂过滤器对温泉水中的砂砾、石子等大颗粒杂质进行滤除，过滤后的温泉水直接送至温泉水池使用。本申请一方面通过深井泵将井下管道内的压力增压调节至0.1～1.0MPa，使管道内的垢物元素在理化作用下相互阻滞结合，促进钙离子与碳酸根离子在水的作用下形成不结垢的碳酸氢钙，由此通过井下增压技术可以减缓或消除井下管道结垢，延长井下管道的维护周期，有效降低工程维护成本；另一方面通过在井上管道结合电磁阻垢器，加强了阻垢效果；再一方面通过粗砂过滤器进行除砂，有效降低了沙粒对后端环节设施的不利风险。因此本申请通井下增压和井上电磁阻垢技术相结合强化了地热阻垢效果，并且为纯物理方式阻垢，不需要添加任何阻垢药剂，因而不会改变水质特性，不会带来管道腐蚀及水质破坏，提高了后端设施的使用寿命，延长了设施维护间隔周期，降低了运行成本。
进一步，所述电磁阻垢器选用耐环境温度为-10～75℃、输出频率为50～200kHz、输入功率为1.2～100W的电磁阻垢器。
进一步，所述井控装置上设有显示温泉水压力的压力表，以及显示温泉水温度的温度计。
进一步，所述粗砂过滤器选用耐温0～100℃、过滤精度为10～50μm的过滤器设备。
进一步，所述粗砂过滤器中的粗砂滤料选用石英砂或硅藻土。
进一步，所述井控装置与粗砂过滤器之间的管道上连接有第一手动阀，所述第一手动阀和粗砂过虑器之间的管道上并接有反冲洗排水支管，所述反冲洗排水支管上连接有第二手动阀。
进一步，所述粗砂过滤器进行反冲洗的强度为10～15L/m2·s，时间为5～30分钟。
进一步，所述深井泵将温泉水压力增压至0.5～1.0MPa，管道内流量调节为5m3/h后运行三天，通过设于粗砂过滤器送水至温泉水池管道上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175.78mg/l、68.53mg/l、1214.75mg/l。
附图说明
图1是本发明提供的地热增压阻垢装置结构示意图。
图中，1、深井泵；2、电磁阻垢器；3、井控装置；4、粗砂过滤器；5、第一手动阀；6、第二手动阀。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
请参考图1所示，本发明提供一种地热增压阻垢方法，在该方法中采用了一种地热增压阻垢装置，所述地热增压阻垢装置包括深井泵1、电磁阻垢器2、井控装置3和粗砂过滤器4，所述深井泵1设于温泉井中，所述深井泵1通过管道与井外的电磁阻垢器2的输入端连接，所述电磁阻垢器2的输出端通过管道与井控装置3的进水口连接，所述井控装置3具体可采用现有的井控装置3来实现，所述井控装置3的出水口通过管道与粗砂过滤器4连接，所述深井泵1、电磁阻垢器2和粗砂过滤器4均与井控装置3电连接，以方便井控装置3对各器件进行控制；
该方法包括以下步骤：
S1、启动所述深井泵1，通过所述井控装置3变频控制深井泵1流量及扬程，将温泉水压力增压至0.1～1.0MPa下输送至电磁阻垢器2，所述深井泵1与电磁阻垢器2之间管道内的垢物元素在理化作用下相互阻滞结合，促进钙离子与碳酸根离子在水的作用下形成不结垢的碳酸氢钙；具体地，理化作用原理方程如下：
S2、温泉水经过所述电磁阻垢器2，利用交变电场及磁场切割水分子，在洛仑磁力作用下防止垢体凝聚改变垢体结垢，垢物元素在物电作用下进一步相互阻滞，物电作用原理方程如下：
具体地，电磁阻垢是利用交变电场及磁场切割水分子，在洛仑磁力作用下，大分子团水被切割为小分子团水，正负离子按左右旋螺线形轨迹运动，在静电作用下相互结合形成微晶粒，在小分子团水的包围下不相互凝聚及吸附管壁，因此具有防垢作用；
S3、所述井控装置3对管道内包括水压、水温和流量在内的数据进行检测，综合分析后改变所述电磁阻垢器2的输出频率和功率，达到最佳阻垢效果，即通过所述井控装置3对电磁阻垢器2的输出频率和功率进行控制，使所述电磁阻垢器2输出正弦波电场及磁场来切割水分子；
S4、所述粗砂过滤器4对温水中的砂砾、石子等大颗粒粗粒沙石进行滤除，过滤后的温泉水直接送至温泉水池，所述井控装置3对粗砂过滤器4的出水压力进行监测，并在出水压力增大到2.5kg/cm2时控制粗砂过滤器4进行反冲洗，以保证粗砂过滤器4正常运行。
与现有技术相比，本发明提供的地热增压阻垢方法，首先在井控装置的变频控制下，深井泵将管道内温泉内的压力增压调节至0.1～1.0MPa下输送至电磁阻垢器，其次温泉水经过电磁阻垢器，电磁阻垢器利用交变电场及磁场切割水分子，在洛仑磁力下防止垢体凝聚改变垢体结垢，使垢物元素在物电作用下更进一步相互阻滞，接着井控装置对管道内的水压、水温和流量数据进行检测，综合分析后控制电磁阻垢器改变输出频率和功率，达到最佳阻垢效果，最后通过粗砂过滤器对温泉水中的砂砾、石子等大颗粒杂质进行滤除，过滤后的温泉水直接送至温泉水池使用。本申请一方面通过深井泵将井下管道内的压力增压调节至0.1～1.0MPa，使管道内的垢物元素在理化作用下相互阻滞结合，促进钙离子与碳酸根离子在水的作用下形成不结垢的碳酸氢钙，由此通过井下增压技术可以减缓或消除井下管道结垢，延长井下管道的维护周期，有效降低工程维护成本；另一方面通过在井上管道结合电磁阻垢器，加强了阻垢效果；再一方面通过粗砂过滤器进行除砂，有效降低了沙粒对后端环节设施的不利风险。因此本申请通井下增压和井上电磁阻垢技术相结合强化了地热阻垢效果，并且为纯物理方式阻垢，不需要添加任何阻垢药剂，因而不会改变水质特性，不会带来管道腐蚀及水质破坏，提高了后端设施的使用寿命，延长了设施维护间隔周期，降低了运行成本。
作为具体实施例，所述电磁阻垢器2选用耐环境温度为-10～75℃、输出频率为50～200kHz、输入功率为1.2～100W的现有电磁阻垢器，由此可以促使水中离子形成悬浮凝块，悬浮凝块在热水中变成细小晶体，钙、镁会吸附在晶体上形成水垢随水流流走而不会粘附在管道及设备的表面上，因此能够防止水垢形成并能够促使老垢脱落。
作为具体实施例，所述井控装置3上设有显示温泉水压力的压力表，以及显示温泉水温度的温度计，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，所述粗砂过滤器4选用耐温0～100℃、过滤精度为10～50μm的现有过滤器设备，由此可以过滤地下水中粒径在10～50μm以上的悬浮颗粒及管道上脱落的老垢，起到净化水质的作用。
作为具体实施例，所述粗砂过滤器4中的粗砂滤料选用石英砂或硅藻土等耐高温颗粒滤料，由此可对水中的砂砾、石子等大颗粒杂质完全去除。
作为具体实施例，请参考图1所示，所述井控装置3与粗砂过滤器4之间的管道上连接有第一手动阀5，所述第一手动阀5和粗砂过虑器4之间的管道上并接有反冲洗排水支管，所述反冲洗排水支管上连接有第二手动阀6，由此打开第一手动阀5而关闭第二手动阀6，可以滤除温泉水中的粗粒沙石；反之关闭第一手动阀5而打开第二手动阀6，粗砂过滤器4可以进行反冲洗操作，且反冲水通过反冲洗排水支管排到外部排水沟。
作为具体实施例，所述粗砂过滤器4进行反冲洗的强度为10～15L/m2·s，时间为5～30分钟，由此可以冲洗掉过滤器中的颗粒物及老垢，防止杂质颗粒过多板结并堵塞过滤器。
作为具体实施例，所述深井泵1将温泉水压力增压至0.5～1.0MPa，管道内流量调节为5m3/h后运行三天，通过设于粗砂过滤器4送水至温泉水池管道上的现有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175.78mg/l、68.53mg/l、1214.75mg/l。以下实施例是在不同压力、不同流量和不同运行时间条件下，在粗砂过滤器4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，随着运行时间增加，对照组钙镁及碳酸氢根离子丢失明显，结垢一天比一天严重，而实验一及实验二结垢较轻，表明阻垢程度高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。