温泉水输送管线系统概论

温泉水输送管线系统概论 温泉水输送管线系统概论 张蓉台 摘要 地热温泉是一种极为珍贵的天然资源，泡温泉浴对身心的健康物理治疗功效受 到学术医疗的肯 定。由于温泉地处山区或郊外，再加上温泉水质的物理化学特性使然，输送温 成为环保、能源节约、 … 等急需注重的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 泉水管道的材质 材按理论与实务做一论述，让输送温泉水的管材一劳永逸，重视管材对温泉水 系统环保及能源节约的贡献和重要性。 关键词 温泉水质、热塑性塑料管、不锈钢管、镀锌铁管、辐射能、腐蚀、琉璜、化学 的酸碱性质 Abstract The geothermal technology was an update science knowledge which offered us enough energy and natural sources.Hot well water was widely used and applied in swimming pool， bath pool，and comfortable heat system(The most difficult problem for hot well water was the water delivery system and its distributions.The water will be delivered by pipe ， fittings ，and some accessories such as valves etc.Because of serious corrosion phenomena of hot well water，the pipe material was important for the hot well water delivery system.Long term life cycle of hot well water delivery system became more and more important for green environmental and energy savings. This article will advise engineers and end users to pay more attentions to the pipe line material correct selections which will also make great influence in operation - 1 - 温泉水输送管线系统概论 and administration cost ， if the hot well water will be applied in commercial market. 一、 前言 台湾的特殊地理结构，形成丰富的地热资源。换言之，这个天然的地热资源造 就了台湾温泉 事业的蓬勃发展，以及近年来的「泡汤」风潮。根据台湾观光局在1981年的 公告，台湾有九十九处温泉， 但是根据民间的统计，台湾有超过一百余处的温 泉。 在如此众多的温泉井之中，如何输送温泉水这个问题，是一个需要严肃面对的 专业。 温泉业者往往积非成是，作出错误的选择，这个现象在台湾温泉业界比比皆是。君不见在温泉区 到处可以见到管线漏水，废弃的温泉输送管材遍山野地皆可见。该景像除了说明温泉输送水管之 管材选用不当外，也说明了废弃管材随意丢弃的浪费与环保问题极为严重，已不符合现代社 求的环保规定。此即所谓的ISO14001之章节的宣言。今日特专文论会要 述，输送温泉水之可靠、安 全、且符合环保的「正确之温泉管材与管线系统」。 二、温泉水的组织成分 本节所讨论的温泉水之组织成份，仅限于台湾地区的温泉水质。不同地区的温泉水质，有不同的 ( 1 ). 酸性温泉 H+的含量少，一般以PH值作为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。PH<7时，称酸性。 此时，主要成分为Cl- ，SO4- - ，HCO3- ，H+ ，… ( 2 ). 碱性温泉 OH-的含量多，一般以PH值作为标准。PH>7时，称碱性。 此时，主要成分为NaHCO3 ，CaCO3 ，CO3- - ，Ca+ + ， OH- ，Ca(HNO3)2 ， … ( 3 ). 食盐泉 Mg++ ， 低浓度的酸性、碱性温泉。 此时，主要成分为SO4- - ，HCO3- ，CO3- - - ， NaOH ，OH- ，Na+ ，… - 2 - 温泉水输送管线系统概论 ( 4 ) 硫磺泉 S-2 ，Fe+2 ，Fe+3 ，H2S ，…SO4++ ， 属于弱酸性盐类的温泉。 附 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一说明温泉泉质的酸碱值(PH值)区分与分类 附表二说明台湾地区北部主要的泉质之PH值与泉温 附表三说明温泉泉质的特征及其效能 附表四说明温泉水离子浓度(台湾地区) 附表五说明温泉水中所含的各种化学元素成份的量与CSIR制定的标准值 附表六说明一般温泉热水中所含的各种化学物质成份的量 附表七说明一般温泉冷水中所含的各种化学物质成份的量 附表八说明铁与硫磺温泉热水中所含的各种化学物质成份的量 综观上述八个附表，清晰的阐述温泉水中的组织成份主要是由各种化学元素与化学物质溶于地表下的地下水中或以气体形态随者地下水的涌出而喷出溢于大气。而附表二更说明各地温泉的泉温都平均在40?以上至80?上下。所以，从上面的讨论与认识，温泉水的输送管线系统与管材之选定依下列条件为依归。 (1).耐化学腐蚀与辐射能量 (2).耐高温 (3).管 - 3 - 温泉水输送管线系统概论 费，运转费，投资成本， … 等的量费高，造成许多浪费与环境的污染。 三、温泉水的输送管材与管线系统 ( 1 ). 温泉水的输送管材之选定 一流的环保温泉输送管材需要具备的条件 ,最低的热传导系数 ,较高的介电系数 ,耐腐蚀且不需维护修理 ,耐高温，30? , 80? ,管件接头牢固，容易 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 , 温泉水温下降的热损失。 材料的介电系数相当于材料的电阻值。表示材料的绝缘特性与材料的纯度。 由于温泉水输送管的 径，以及管子需要能耐辐射能量与化学物质的腐蚀 … 等，因此，管材的 介电系数值一定要高，才能满足需求。 根据附表一到附表八 ?温泉水温(40?,80?)高于常温(30?,37?) ?温泉水中所含的矿物质包括化学元素中的稀有元素和放射性元素 ?温泉水中所含的矿物质包括腐蚀性极强的化学无机物质 - 4 - 温泉水输送管线系统概论 所以，温泉水输送管在上述高温下要能耐一般的化学腐蚀与辐射能的腐蚀 ，温泉水输送管材的寿命始能长久，一劳永逸，而不需维护修理。 由于温泉水温(40?,80?)高于常温(30?,37?)，输送温泉水的管材需 要能耐高温，长久安全使用。 所有流体的输送管线最大障碍就是管件接头的漏水、破损、施工困难…等。 温泉水输送管材的施工环境险恶，所以一定要容易施工，管件接头牢固， 才能确保温泉水输送管材的安全性与可靠性，降低运转管理费与品质。 因为温泉水中含有许多矿物质与无机化学物质，，如果管子 不足，这些温泉水中的矿物质将因管 温泉水输送管材系 统都地处屋外，所以管材质轻，易搬运是温泉水输送管 材选择的重要依据，不可忽视等闲视之。 ( 2 ). 可以供参考、选择使用的温泉水输送管材 ABS管、CPVC管、PE管、PP管、PVDF管、SUS304管、SGP管、 … ( 3 ). 各种适用的温泉水输送管材之物理与机械特性 兹将各种适用的温泉水输送管材之物理与机械特性于下列的表一，说明何种管 材是适当 的温泉水输送管材。 表一、适用的各种温泉水管管材条件、物理与机械特性 - 5 - (本表由固展工程有限公司提供) 从表一可以清楚知悉，所有适合温泉水输送管材的机械、物理特性仅仅只有 ABS管是完全符合的。 虽然，PP管亦可以适应温泉水的运转输送需求，但是 PP管的施工困难，热膨胀系数变化大， …等等， 使得PP管施工过程失败率高，接头易漏，管材寿命缩短…，等造成施工成本 与维护成本偏高。 温泉水中所含有的硫与放射性元素对许多管材有严重的腐蚀，这种辐射性腐蚀 非一般人员所能了解。 吾人就材料组织与耐腐蚀特性讨论如下，说明「材料学」 在工程上的重要性。 【1】.硫化物 S , H2S, Na2SO4 , CaSO4 , MgSO4 , … 硫化物对金属、不锈钢、PVC、CPVC、PE … 等有强烈的侵蚀作用，硫化物为这些金属材料 造成金属组织的严重针孔腐蚀，而对这些非金属材料组织造成严重的老化与脆化。 - 6 - 温泉水输送管线系统概论 【2】.氟化物 F , HF , CaF2 ,… 氟是世上所知腐蚀性极强悍的一种元素与化合物。即使玻璃器皿亦快速被氟化物腐蚀。众多工 程师，温泉业者， … 等，都不知道氟化物对材料腐蚀的严重性。这是温泉业者目前选用各种管材的寿命不长的主要原因了。HF , F- , … 等对材料的腐蚀是快速脆化与快速老化，表一中 所列的各种管材，CPVC与PE快速脆化与 SUS304 , SGP也碰到与CPVC和PE 快速老化， 相同状况，仅仅ABS管，PP管，PVDF管可以呈受HF,F-,…等的腐蚀。 【3】.氦气(He),氭气(Rn), He与Rn都属微量放射性元素，特别在硫磺矿区，铁泉矿区， … 溢出地表的气体量很丰富， 这些微量的放射性元素会对肌肉纤维 这种微量的放射性元素的辐射能量对于管材会造成严重的组织老化与组织脆化问题，PP管材 对这种微量的放射性元素的辐射能量无法长期承受，所以PP管材虽然可以耐硫化物的腐蚀， 却无法耐这种微量的放射性元素的辐射能量之腐蚀。 表一中唯一能耐这种微量的放射性元素的辐射能量之管裁只有ABS管与PVDF管两种。而ABS 管可以承受的这种微量的放射性元素的辐射能量可以连续在 103 rads下长期可靠安全使用。 更因为PVDF管材的价钱昂贵及施工困难，不符合实际需求，所以表一的温泉水输送适用管材 只有ABS管是仅有的选择。 ( 4 ). 各种管材的相关单项成本与系统总成本的分析 表二、各种管材的相关单项成本与系统总成本的分析 - 7 - 【注】: (本表由固展工程有限公司提供) ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene 丙烯晴,丁二烯,苯乙烯 CPVC Chlorinated PP Polypropylene 聚丙烯 Polyvinyl Chloride 氯化聚氯乙稀 PVDF Polyvinylidene Fluoride 聚偏二氟乙烯 PE Polyethylene 聚乙烯 SUS304 Stainless Steel 304不锈钢 SGP Steel Galvanized Pipe 镀锌铁管 管线总成本的计算方式 管线总成本的计算方式, [ (A+B+C+E)/D ] 30 管线总成本的计算需要考虑下列各相关单项成本因素，方称合理。一般使用者、工程 人员、 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 人员，…等，都只考虑管材1米的价钱之单项成本，而从不考虑管材的总成本。管材的总成本包括了: (B) , 维修成本 , 采购成本 (A) , 安装成本 (C) - 8 - 温泉水输送管线系统概论 , 使用寿命 (D) , 运转成本 (E) , 评估价值(总成本) 从表二可以清楚发现，采购成本并不足以代表材料的总成本。因为温泉水输送的可靠 管管材，过去无人以专业知识注入，鲜有人了解温泉水中因含有强烈的化学物质与放 射性同位素，对于一般管材有强烈的腐蚀作用。换言之，不正确管材之材料组织，将 会被化学物质与辐射性同位素快速破坏。这就是在台湾各地温泉地区，到处可以看到 丢弃的温泉输送管线，到处看到漏水的温泉输送管线，到处看到变形即将破坏的温泉 输送管线，到处看到材质变色影响景观的温泉输送管线，… 等等不一足的奇怪景观。 在台湾温泉地区，因为温泉水输送管的管材选用不当，所增加的管理运转成本与天然 资源的量费成本相当可观，而业者本身却不知情，任其浪费，殊为可惜～温泉水输送 管之管材，对温泉区的温泉事业者，温泉水输送管的管材其实是其营运管理重要的一 环，过去因忽视温泉水输送管的管材之选用，不仅增加本身的营运成本，更量 费大量 天然资源与环境保护的伤害。 如何选定适当、正确的管材，在下面的表三将有详细的解说。 ( 5 ). 结论 表三 输送温泉水的正确性与可靠性分析 - 9 - 【注】: ? 优 ? 可 × 差 (本表由固展工程有限公司提供) 从上面表三的结论分析，ABS管是唯一能满足所有『输送温泉水管材』的特性需求之管材。 适合使用于输送温泉水的管材依序为: > > > 温泉水中所含的离子状态化学物质，对管材有下列两大影响: ? 1 腐蚀 2 结垢 ? 所以，一劳永逸的温泉水输送管线之唯一选择祇有「 ABS温泉塑钢管」是安全、可靠、符合绿色环保的需求。其它管材使用寿命很短很短，君不见目前温泉区内到处都可以见到散布满地的废弃温泉水输送管线之污染，令人耸目。 ABS温泉塑钢管因材料特性始然，所以使用ABS温泉塑钢管需要充份认识材料才能正确合理应用。 符合上述应用条件之ABS温泉塑钢管，必须由下列的原料厂制造的ABS树脂原料所制造的ABS温 - 10 - 温泉水输送管线系统概论 泉塑钢管，始能满足系统的需求与可靠。 , CYCLAC LL GE 荷兰厂 , ASTALAC M120 HUNSTMAN 澳洲厂 唯有上述两种认可的ABS温泉塑钢管原料才能制造出符合上述表一、表二与表三所列之需求条 件。非上述两种认可的ABS温泉塑钢管原料树脂所制造生产的ABS温泉塑钢管无法有效可靠满足 ABS 温泉塑钢管在温泉水的输送应用已有数十年经验，主要是在AS 3518-1 与AS 3518-2 的规范下所制造的ABS温泉塑钢管才能符合温泉水输送的耐久可靠需求。非AS 3518-1 与AS 3518-2 规范下的ABS温泉塑钢管无法保证能有效可靠的输送温泉水与符合ISO14001的环保要求。 CPVC管易脆的脆性破坏，不耐硫黄液体与气体的腐蚀，温泉水中的铁质、石灰质、碳酸钙???等容易附着CPVC管壁的特性，会对温泉水输送的水质造成严重污染，因此CPVC管输送温泉水是一种错误的管材选择。 附表一、温泉PH值分类表 - 11 - 温泉水输送管线系统概论 附表二、台湾地区北部主要的泉质之PH值与泉温 三、温泉泉质的特征及其效能 - 12 - - 13 - - 14 - 温泉水输送管线系统概论 - 15 - 温泉水输送管线系统概论 附表四、 温泉水离子浓度 :成大地科球地球化学实验室 黄蔚人) (资料来源 附表五、温泉水中所含的各种化学元素成份的量与CSIR制定的标准值 - 16 - (资料来源:CSIR) ,CSIR Chemistry Software and Information Resources 附表六、一般温泉热水中所含的各种化学物质成份的量 - 17 - 附表七、一般温泉冷水中所含的各种化学物质成份的量 附表八、铁与硫磺温泉热水中所含的各种化学物质成份的量 - 18 - 四、 参考文献 ( 1 ).台湾温泉区经营管理之探讨—以四重溪温泉区为例 屏东商业技术学院不动产经营系，孙惠玲等八人着。 ( 2 ).ABS塑钢管路系统的设计及应用 ，张蓉台着 ?21-6,Appendix 8 前程出版社 2002版 ( 3 ).Microbial life in the acid lake and hot springs of Poas Volcano,Costa Rica by Kenji Sugimori , Colima Volcano International Meeting 2002(Mexico) ( 4 ).Chemistry of Fumaroles and Hot Springs in the Torfajokull geothermal area, South Iceland by Magnus Olafsson - 19 - 温泉水输送管线系统概论 Geothermal Congress 2000 Iceland ( 5 ).The chemistry of geothermal waters from areas outside the active Volcanic Belt,SW-Uganda by Gabriel Data Depart of Geological Survey,Uganda ( 6 ).Taking the water- The History of the Olifants River Warm Baths by Hazel Hall ( 7 ).Recovery and Analysis of Helium from hot springs by VEEC ( VEEC -- Variable Energy Cyclotron Centre) ( 8 ).Piping systems of hot spring water – pipe material selection Vol 3 of Montana′s Energy Resources 1984 by Montana′s Department 0f Natural Resources and Conservation ( 9 ).Direct use of geothermal heat ―Tapping the Earth’s Natural Heat‖,US Geoolgical Survey Circular (10 ).Geothermal Energy,General Accounting Office ,GAO/RCED-94-98,June 1994 (11 ).Hot spring water and water quality treatment Geothermal Energy,General Accounting Office ,GAO/RCED-94-98,June 1994 (12 ).Piping system design project for hot water spring by Therminol T ,ME3370 spring,2004 (13 ).Effects and Benefits of the baths , 2002 by Celine Noel and Wanda Gunther (14 ).A Winning Essay- The ― Highs‖ of Helium , by Randi Hay (15 ).Water,water everywhere by Renee Quinton - 20 - 温泉水输送管线系统概论 (16 ).Seaweed by Renee Quinton (17 ).New Scan—Catching somew rays by Rebecca Renner Scientific American ,September 2003 (18 ).AS-3518-1 Standards for ABS pressure pipe ,1988 AS-3518-2 Standards for ABS pressure fitting,1988 Standard Association of Australia 伍、 作者簡介 张蓉台 固展工程有限公司 总工程师 Email goodpipe@pchome.com.tw 台北市 104 中山区新生北路二段一一五巷三号二楼 Tel +886 2 25681260 Fax +886 2 25217046 - 21 -