在溫泉設計方案系統中,腐蝕控制與合理選材同等重要,溫泉設計與選材是相互影響的。溫泉設計方案里的防腐要針對不同情況采取不同措施,一般應伴以防腐溫泉工程設計。選擇防腐措施有兩條重要原則:一是簡便可行,使用壽命長;二是成本低,經濟性好。
低溫溫泉利用系統中存在著三種基本的腐蝕工程設計方案:
1.整個系統采用耐腐蝕材料
采用第一種溫泉設計方案可以得到非常可靠的溫泉系統,并且幾乎不需要維修,但費用很高,而且市場上生產的許多溫泉設備并不是用所要求的材料制成的。如果整個系統采用非金屬材料制造(除換熱設備的采暖用的散熱器外),那么造價有可能降低,但是系統的承壓將受溫泉水溫度的限制。
2.密封溫泉系統,使整個系統都采用碳鋼并達到防腐的目的
對于區域性溫泉供熱系統,如果它具有較多的設備和輸送管道,并且氧(空氣)進入的潛在可能性,則可考慮采用第二種方案。溫泉水可用連續加入過量亞硫酸鹽作為除氧劑來進行緩蝕。采用這種措施后,如果PH值大于8,可用碳鋼來制作換熱設備。采用這種方案時,系統密封是關鍵。系統設計中必須盡量減少氧的進入,以降低亞硫酸鹽的用量。盡量少用非密閉的通大氣的罐。但該方案存在較大的缺點。首先,亞硫酸鹽添加設施比較復雜,且需要仔細操作和維修;其次,如果亞硫酸鹽添加設備壞了或添加劑不夠,碳鋼換熱器可能迅速破壞;第三,由于亞硫酸鹽添加設備比較復雜,所以對較小的系統可能并不經濟。
在井口設置氮氣保護裝置,讓氮氣始終充滿溫泉井水位以上的空間,使氧(空氣)無法進入,也是有效的密封和防腐辦法。但這種方法必須讓系統的所有地方都處于良好的密封狀態,不然,僅有溫泉井的隔氧是不夠的。
3.在系統中安裝熱交換器,減少與溫泉水直接接觸的部件
第三種溫泉設計方案是通過熱交換器傳遞熱量而使暴露在溫泉水中的部件種類和數量減到最少。這種方案對所有大小的溫泉系統都具有許多優點。首先,系統操作簡單,比第二種方案可靠;其次,整個系統只在換熱器之前需要少數耐溫泉水腐蝕的部件和設備,設計一個對除氧要求并不那么嚴格的系統也比較容易;最后,對溫泉系統來說,即使經過慎重的選材,溫泉加熱系統的維修工作仍然比換熱后的普通潔凈水系統要多。盡量減少與熱熱水接觸的部件和數量,可進一步降低維修費用。
除上述三種防腐方案以外,還可采用非傳熱的金屬表面涂敷防腐涂料的辦法及針對不同類型的局部腐蝕采取相應的防腐措施。涂敷防腐材料,雖然簡易可行,效果也還可以,但其經濟性取決于涂料的成分、涂敷工藝及使用壽命,應用范圍也有限制。例如,金屬表面處理不凈或未加處理,涂料就容易脫落;對于有些設備如水管的內壁,涂敷工藝就比較復雜,一般不易處理。
近年來國內也有人將工業上閉路循環使用的緩蝕化學藥品品應用到開式的地熱溫泉設計系統中來。由于這類化學藥劑含有磷酸鹽等對環境有污染的成分,添加在溫泉系統中的這些緩蝕劑將隨溫泉水的排放流入河流等水體或農田,造成二次污染,而且也不能再將溫泉尾水回灌地下。如果添加的緩蝕劑不能按水的化學成分和水量來合理計算用量,那么這種開式系統不但會消耗大量藥劑和費用,而且還起不到系統防腐的作用,甚至破壞整個系統。國內已有不少這方面的教訓,值得注意。