5.1.1 管道设计
1.管道材质选型
由于大多数地热井水温较高、腐蚀性较强，且回灌过程中密封、抗压（正压与负压）要求严格，因此，回灌管道材质是管道设计的关键，一般重点考虑压力、温度、腐蚀性三个方面。
（1）压力
不论是加压回灌还是自然回灌都一样，管道的设计压力应选用不小于运行中可能遇到的内压（外压）与温度相耦合时的最大压力，具体确定为：
①没有压力泄放装置保护或与压力装置隔离的管道，其设计压力不应低于流体可达到的最大压力。
②装有压力泄放装置的管道的设计压力不应小于泄压装置的开启压力。
③离心泵出口管道的设计压力不应小于吸入压力与扬程相应压力之和。
④负压管道应按承受的外压进行设计，当装有安全控制装置时，设计压力取最大内外压力差的1.25倍或两者中的低值（0.1MPa）。无安全控制装置时，设计压力取0.1MPa。
⑤非金属管道的压力和温度变化或两者同时变化均不允许超过设计条件，故应以压力和温度耦合时的最严重状态的压力和温度来确定设计条件。
（2）温度
地热回灌温度差较大，具体确定为：
①材料的设计不得超过金属或非金属材料允许使用的最高温度，对于管道材料温度在0℃以下的，不得低于管道材料可能达到的最低温度。
②非金属材料的设计温度一般应取流体温度，若安装地区的环境温度超过设计温度，则应取环境温度作为设计温度。
③对于不保温管道，当流体介质工作温度低于65℃时，取流体的工作温度为设计温度；当流体介质工作温度高于65℃时，管道组件的设计温度可按式5-1取值：
式中，Ts为管道组件设计温度，℃；a为经验系数；tw为管内流体温度，℃。
a.阀门、管子、对焊管件及壁厚与管子相似的管道组件，a取0.95；
b.对法兰连接的阀门和法兰（不含松套法兰）管件，a取0.9；
c.松套法兰（活套法兰），a取0.85；
d.紧固件，a取0.8。
④对于外部保温管道，一般取流体温度作为设计温度，除非经传热计算或测定，允许取设计温度低于管内流体温度。
⑤对于内保温管道，通过传热计算或经验来确定设计温度。
⑥对非金属材料衬里管道，设计温度应取流体的最高工作温度，当无外隔热层时，外层金属的设计温度可按不保温管道考虑。
（3）腐蚀性
由于大多数地热水温度较高，腐蚀性较强，因此管材应满足耐高温、耐腐蚀等要求。玻璃钢管道是一种轻质、高强、耐腐蚀的非金属管道，它是以树脂为基体，以玻璃纤维为增强材料，经特殊工艺制作而成的。这种管道具有耐腐蚀性强、抗渗漏性好、隔热性强、材料无毒、质轻、强度高、力学性能好、寿命长、冷却塔可设计性强、流体阻力小、安装方便、综合造价低等优点。另外，玻璃钢管道能够承受地热回灌过程中产生的负压影响。因此，对于腐蚀性较强的地热水，建议采用玻璃钢材质管道。
2.管道材料等级制定
管道材料等级制定主要考虑流体种类、温度、压力、腐蚀特性等特点。
（1）管道许用设计压力的确定
①在设计温度下，一般金属、管件可使用法兰的温度压力额定值表确定。在设计温度下许用的设计压力可按式5-2计算：
式中，pA为在设计温度下许用的设计压力，MPa；PN为公称压力，MPa；αt为在设计温度下材料的许用应力，MPa；αz为决定组成件厚度时采用的计算温度下材料的许用应力，MPa。
②非金属管道的温度压力值，必须通过试验或有使用的经验后才能使用。
（2）金属材料腐蚀裕量的选取要求(https://www.daowen.com)
①金属材料在非腐蚀流体中的腐蚀裕量按表5-1选取。
表5-1 金属材料在非腐蚀流体中的腐蚀裕量取值参考
②金属材料的腐蚀裕量一般是按材料在流体中的年腐蚀速度（mm/a）乘以装置的使用年限（一般为8～15a）计算得到的。其腐蚀裕量与腐蚀速度的选取关系见表5-2。
表5-2 金属材料腐蚀裕量与年腐蚀速度的选取关系参考
3.其他辅件要求
（1）管法兰
管法兰的公称压力应高于所在管道的设计压力，具体选择应考虑以下因素。
①根据管道的设计压力、设计温度、介质特性要求选择法兰的连接形式和密封面。
②承插焊法兰不宜用于流经流体为含氯离子等会造成缝隙腐蚀的流体管道。
③对低碳钢、低合金钢法兰用于低于20℃的低温流体管道时，应进行材料的夏比（缺口）低温冲击试验，合格后方能使用。
（2）阀门阀体
阀门阀体在满足介质要求或规格要求的条件下，阀体材料按下列方法进行选择。
①输送设计压力小于或等于1.0MPa，温度小于或等于200℃的流体，宜选用铸铁或球墨铸铁。
②输送设计压力小于或等于2.5 MPa，温度小于或等于200℃的流体，宜选用球墨铸铁；温度小于或等于350℃的流体，宜选用球墨铸铁或可锻铸铁。
③输送设计压力小于或等于6.4 MPa，温度小于或等于425℃的流体，宜选用铸钢或锻钢；温度小于或等于550℃的流体，宜选用铬钼合金钢。
④输送压力大于6.4 MPa的流体，宜选用铸钢、锻钢或铬钼合金钢。
（3）管外防腐涂层
如果管道外露、耐腐性能较差，其外部须进行防腐处理，防腐涂层材料的选用应符合以下要求。
①管道外防腐涂料应与使用条件和被涂物表面的材料相适应。
②对使用温度小于或等于60℃的碳钢不隔热管道，宜选用环氧类、红丹酚醛类防锈漆作为底漆，各色环氧防腐漆、醇醛类漆作为面漆。
③对使用温度为61～200℃的碳钢不隔热管道，宜选用无机富锌漆或环氧耐热漆作为底漆，环氧耐热磁漆作为面漆。
④对保温碳钢管，宜选用红丹酚醛防锈漆、铁红酚醛防锈漆。
⑤对保冷碳钢管，宜选用石油沥青作为底漆。
⑥对隔热的奥氏体不锈钢，表面温度小于或等于100℃，宜选用铝粉环氧防腐底漆；表面温度为101～400℃，宜选用无机富锌漆作为底漆。
⑦对埋地敷设的管道，宜选用沥青玻璃布防腐涂层。
（4）管道隔热保护
季节性或昼夜温差变化较大的地区，建议对管道增加保温隔热材料，防止热胀冷缩导致管道破裂或漏气。隔热材料选用及要求如下。
①保温材料宜选用玻璃棉、岩棉、矿棉制品。
②保冷材料宜选用自熄可发性聚苯乙烯泡沫塑料制品，当选用温度高于80℃时，宜选用硬质闭孔型聚氨酯泡沫塑料制品。
③保冷管的防潮层材料要求不腐蚀隔热层和保护层，一般宜选用石油沥青或改质沥青玻璃布、石油沥青玛蹄脂玻璃布、油毡玻璃布、聚乙烯薄膜、复合铝箔、CFU新型防水敷面材料等。
④保温材料制品的最高安全使用温度应高于设备和管道的设计温度，保冷材料制品的允许使用温度应低于设备和管道的设计温度。
⑤保冷材料应选用闭孔型材料制品，不宜选用纤维质材料制品。
⑥不允许镀锌材料直接与不锈钢接触。
