একটি গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথ হিটার জিওথার্মাল ব্রাইনে 120 ডিগ্রীতে অনুগত সিলিকেট স্কেল তৈরি না করে সহ্য করতে পারে এমন সর্বাধিক মোট কঠোরতা (CaCO₃ হিসাবে) কী?

জিওথার্মাল ব্রিন ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম এবং অন্যান্য খনিজগুলির পাশাপাশি দ্রবীভূত সিলিকা (SiO2) সমৃদ্ধ। সিলিকা 120 ডিগ্রিতে পলিমারাইজ করে এবং ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট এবং সিলিকেটের সাথে টাইটানিয়াম হিটারের পৃষ্ঠে শক্ত স্কেল তৈরি করে। ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্কেলের বিপরীতে, যা অ্যাসিড পরিষ্কারের সাথে দ্রবীভূত হতে পারে, সিলিকেট ভিত্তিক স্কেল যেমন ক্যালসিয়াম সিলিকেট এবং ম্যাগনেসিয়াম সিলিকেট বেশিরভাগ অ্যাসিডের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী এবং জোর করে যান্ত্রিক অপসারণের প্রয়োজন হয়। সর্বাধিক মোট কঠোরতা (CaCO3 হিসাবে প্রকাশ করা হয়) যা গ্রেড 2 টাইটানিয়াম দ্বারা সিলিকেট স্কেল গঠন না করে সহ্য করা যেতে পারে তা হল সিলিকা স্তর এবং ক্যালসিয়াম-থেকে{10}}ম্যাগনেসিয়াম অনুপাতের একটি ফাংশন। 200-400 পিপিএম SiO₂ সহ গড় জিওথার্মাল ব্রাইনের জন্য সর্বাধিক সামগ্রিক কঠোরতা 500 পিপিএম CaCO₃। এই তাপমাত্রার উপরে সিলিকেট স্কেল 500 ঘন্টার মধ্যে অনুগত হয়ে যায় এবং দ্রুত তাপ স্থানান্তর হ্রাস করে।

টাইটানিয়ামে সিলিকেট স্কেল জমার প্রক্রিয়া

120 ডিগ্রি তরল সিলিকাতে (H4SiO4 হিসাবে) পলিমারাইজ করে কোলয়েডাল সিলিকায় এবং অবশেষে নিরাকার সিলিকায় পরিণত হয়। ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম আয়ন উপস্থিতিতে সিলিকেট দাঁড়িপাল্লা সরাসরি গরম টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর precipitated হয়. বৃষ্টিপাতের হার তাপমাত্রা এবং সামগ্রিক কঠোরতার সাথে দ্রুত বৃদ্ধি পায়। স্কেলটি টাইটানিয়াম অক্সাইড স্তরের সাথে রাসায়নিক বন্ধন দ্বারা নিরাকার, শক্ত এবং দৃঢ়ভাবে অনুগত। কার্বনেট স্কেলের বিপরীতে, সিলিকেট স্কেলগুলি সাধারণ খনিজ অ্যাসিডে (HCl, H2SO4, HNO3) নিরাপদ পরিমাণে দ্রবণীয় নয়। শুধুমাত্র হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিড (HF) সিলিকেট স্কেল অপসারণ করতে পারে কিন্তু HF টাইটানিয়ামকে শক্তিশালীভাবে ধ্বংস করে এবং তাই রাসায়নিক পরিষ্কার করা কার্যকর নয়। এটির গঠনের পরে, সিলিকেট স্কেলটিকে যান্ত্রিকভাবে স্ক্র্যাপিং বা উচ্চ চাপের জলের জেট দ্বারা অপসারণ করতে হবে, যা টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের ক্ষতি করতে পারে।

মোট কঠোরতার একটি ফাংশন হিসাবে একটি পরিমাণগত স্কেলের গঠন এবং আনুগত্য

সিমুলেটেড জিওথার্মাল ব্রিনে (250 পিপিএম SiO2, pH 7.5, 120 C) নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষার মাধ্যমে তাদের স্কেল বৈশিষ্ট্যগুলি ভিন্ন বলে প্রমাণিত হয়েছে এবং 500 ঘন্টার সময়কাল ধরে পরিবর্তনশীল মোট কঠোরতা পিপিএম CaCO3 হিসাবে পরিমাপ করা হয়েছে। মোট কঠোরতা 200 পিপিএম এর কম। স্কেলের পুরুত্ব হল 20-50 µm স্কেল পাউডারযুক্ত এবং অ{21}}অনুসৃত৷ জল ফ্লাশ দ্বারা অপসারণ করা যেতে পারে. কঠোরতা 200-400 পিপিএম-এ, স্কেলের বেধ 50-100 µm, স্কেলটি অত্যন্ত শক্ত এবং অপসারণের জন্য ব্রাশিং প্রয়োজন, স্কেলের নীচে কিছু পৃষ্ঠের এচিং সনাক্ত করা হয়েছে। 400-600 পিপিএম কঠোরতায়, স্কেলটি 100-200 μm পুরু, শক্ত, অত্যন্ত আঠালো, যা অপসারণের জন্য যান্ত্রিক স্ক্র্যাপিং প্রয়োজন এবং 500 ঘন্টা পরে 10-30 μm আন্ডার-স্কেল ক্ষয় হয়। স্কেলের বেধ 200-400 µm, আনুগত্যকারী সিলিকেট স্কেল 100 ঘন্টার মধ্যে গঠিত হয়, আন্ডার-স্কেল পিটিং 50-100 µm এবং তাপ স্থানান্তর ক্ষতি যথেষ্ট। কঠোরতা 600-800 পিপিএম স্কেল গঠন 800 পিপিএম কঠোরতায় দ্রুত এবং দৃঢ়। 1,000-2,000 ঘন্টার মধ্যে পারফ ঝুঁকি।

সিলিকা ঘনত্ব এবং Ca:Mg অনুপাতের কঠোরতা সহনশীলতা প্রভাব

আরও সিলিকা মানে কম মোট কঠোরতা অনুমোদিত। সিলিকা 100 পিপিএম এর কম হলে। নন-অনুগত স্কেলের জন্য সর্বোচ্চ কঠোরতা হল 800 পিপিএম। স্কেলের ধরন বেশিরভাগই ক্যালসিয়াম কার্বনেট যা অ্যাসিড পরিষ্কারের মাধ্যমে অপসারণ করা যায়। সর্বোচ্চ কঠোরতা মাত্র 600 পিপিএম। সিলিকা 100 থেকে 200 পিপিএম। স্কেল হল মিশ্র কার্বনেট-সিলিকেট, এবং অপসারণ করা হয় অ্যাসিড + ব্রাশিং দ্বারা। সিলিকা 200-300 পিপিএম সর্বোচ্চ কঠোরতা 500 পিপিএম স্কেল সিলিকেট সমৃদ্ধ এবং মাঝারিভাবে অনুগত। অপসারণের জন্য শুধুমাত্র যান্ত্রিক ব্রাশিং প্রয়োজন। টাইটানিয়ামের জন্য, সর্বোচ্চ কঠোরতা 400 পিপিএম, সিলিকা 300-400 পিপিএম সহ। হার্ড সিলিকেট স্কেল গঠিত হয় এবং HF দিয়ে অপসারণের সুপারিশ করা হয় না। 400 পিপিএম-এর উপরে সিলিকা সর্বাধিক 300 পিপিএমের কঠোরতা দেয় এবং গুরুতর সিলিকেট স্কেল ফর্ম যা টিউব ক্ষতি ছাড়া সরানো হয় না। ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের অনুপাত স্কেল আনুগত্যকেও প্রভাবিত করে, বৃহত্তর ম্যাগনেসিয়াম সামগ্রীর সাথে আরও শক্ত ম্যাগনেসিয়াম সিলিকেট স্কেল তৈরি করে এবং অনুমোদিত কঠোরতা 20-30% সীমাবদ্ধ করে।

জিওথার্মাল ব্রাইন হিটারের জন্য কঠোরতা এবং সিলিকা ব্যবস্থাপনার গাইড

নিম্নোক্ত সারণীটি মোট কঠোরতা এবং সিলিকা ঘনত্বের একটি ফাংশন হিসাবে 120 ডিগ্রীতে জিওথার্মাল ব্রিনে গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শিথ হিটারে স্কেল গঠন নিয়ন্ত্রণের জন্য সুপারিশ দেয়।

মোট কঠোরতা (ppm CaCO3) সিলিকন ঘনত্ব (ppm) স্কেল টাইপ অপসারণ পদ্ধতি 1,000 ঘন্টা (µm) পরে প্রত্যাশিত স্কেল পুরুত্ব<200 <200 Calcium carbonate Acid cleaning (5% HCl) <50
200–400 <200 Mixed carbonate-silicate Acid + brushing 50–100 200–400 200–300 Silicate-rich Mechanical brushing only 100–150 400–500 200–300 Hard silicate Mechanical (high-pressure water) 150–200 400–500 >300 Severe silicateNot detachable >200 >500 গ্রেড 2 N/AN/A-এর জন্য অগ্রহণযোগ্য
কঠোরতা এবং সিলিকা নিয়ন্ত্রণের বাইরে ইঞ্জিনিয়ারিং

The grade of titanium does not effect the creation of the scale but influences the corrosion under the scale. Grade 7 (palladium-stabilized) is 2–3 times more resistant to under-scale pitting than Grade 2, meaning cleaning is not critical until a bit later in its service life. Wall thickness gives a corrosion allowance, 2.0 mm wall with mild under-scale pitting at 0.05 mm/year lasts 40 years. The tube surface finish affects scale adhesion, with electropolished surfaces (Ra < 0.3 µm) being easier to clean than as drawn surfaces. Mechanical scouring at flow velocities >1 m/s স্কেল সঞ্চয় হ্রাস করে। ফসফোনেটস বা পলিঅ্যাক্রিলেটগুলি কার্বনেট স্কেলের জন্য কার্যকর স্কেল ইনহিবিটর, কিন্তু সিলিকেট স্কেলগুলিতে খুব কম প্রভাব ফেলে। 200 পিপিএম-এর কম সামগ্রিক কঠোরতা কমাতে আপস্ট্রিম নরমকরণ (আয়ন বিনিময় বা চুন নরম করা) হল সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য বিকল্প।

অবহিত স্পেসিফিকেশন ফর্মুলেশন

উদাহরণস্বরূপ, 120 ডিগ্রীতে জিওথার্মাল ব্রিনে একটি গ্রেড 2 টাইটানিয়াম শীথ হিটারের জন্য CaCO₃ এবং সিলিকা ঘনত্ব হিসাবে মোট কঠোরতা সহ ব্রিনের সম্পূর্ণ বিশ্লেষণ প্রয়োজন। যদি সামগ্রিক কঠোরতা > 400 পিপিএম বা সিলিকা > 250 পিপিএম হয়, তাহলে আপস্ট্রিম সফটনিং উল্লেখ করুন যাতে কঠোরতা < 200 পিপিএম-এ কম হয়। কঠোরতার জন্য 200-400 পিপিএম এবং সিলিকা<200 ppm, indicate annual mechanical cleaning with nylon brush, never steel. Do not use HF or HCl to clean existing heaters with silicate scale, use a high pressure water jet at 5,000-10,000 psi to manually remove scale. Monitor heater power usage during operation; a 15% rise at constant flow shows scale accumulation and the need for cleaning. The engineer respects the limit of 500 ppm maximum total hardness for 250 ppm SiO₂ in order to avoid the formation of adherent silicate scale on Grade 2 titanium heaters in geothermal brine service.