5.1.4　排气设计

地热流体本身挟带大量气泡，换热后的循环尾水流经管道并经过过滤后，其流速、压力、温度、化学特性等均会发生一系列变化，可能会有一部分地热流体中的原始气体或经由某种反应（如硝化反应）生成的气体释放出来，或者残留一部分不饱和气体，如甲烷、二氧化碳等，这些释放出来的气体、气泡团会随回灌流体一同注入。当地热流体在管道内流动时，由于管道阻力和流动状态的变化，水动力流场状态会发生变化，不饱和气体会从流体中析出并生成气泡，当驻留和堆积在岩石空隙中时会产生气堵。当循环尾水进入过滤器罐体后，管径的变化使其流速迅速降低、压力下降，气泡内的压力和罐内压力形成压差，并使得气泡爆裂，将气体释放出来。同时在注入初期，回灌流体会将泵管、井管内或泵管与井管的环状间隙内的气体压入储层，在回灌通道转折边缘停滞，挤占流体通道，形成气体堵塞，造成灌量衰减。因此在采灌系统中要增设排气装置，便于释放回灌过程中因温度、压力变化产生的气体和流体中的不凝气团，防止流体性质发生变化后生成的气泡随回灌水源进入回灌系统，产生气相堵塞，影响回灌效果。为了确保气体的有效释放，应在回灌加压泵和回灌井口前安装排气装置，用以在回灌流体进入回灌井前排除流体中的多余气体。

排气设计主要包括排气罐设计与排气阀设计，其主要作用是在回灌前排除尾水中的不凝性气体，防止压力发生变化生成气泡，产生气堵。具体排气罐或排气阀的选用根据现有排气设备安装规定并综合实际运行情况确定。无论选用哪种排气方式，若气体易燃、易爆或有毒性，应按《危险化学品安全管理条例》及相关的国家标准、行业标准进行处理。

排气罐设计应根据气样分析报告中气体的多少确定是否安装排气罐，以及该设备的规模、容量。根据当前排气罐使用情况，其容积一般不小于1m³。安装排气罐时应注意两点：一是罐体顶部要设置自动排气阀，当气体聚集到一定浓度时，应及时将挥发性气体释放到罐体外，降低罐体内的压力，保证安全；二是当地热水中气体容量较高时，要采用连接排气风道的方式将已释放出的气体排出设备间，以防止中毒或引发火灾。

排气阀也叫放气阀，是一种用在暖通系统上面的阀门，主要用来排除管道内的气体。排气阀分为手动排气阀和自动排气阀，由于手动排气阀的种种不便之处，已经处于淘汰状态，现在市面上主流的产品都是自动排气阀。地热回灌可选择在管道最高点、粗效过滤器、精效过滤器上部及回灌井井口分别安装自动排气阀，将水气分离。经德州市水文家园小区示范工程检验，这种排气方法最直接、最经济，起到了很好的排气效果。ARVX型自动排气阀实物照片及剖面图见图5-6。(https://www.daowen.com)

图5-6 ARVX型自动排气阀实物照片及剖面图

自动排气阀类型应根据具体的现场情况选用各种类型的热水自动排气阀，对局部最高点，须安装复合式热水自动排气阀；对于长距离水平管段、长距离无折点下降管段，宜安装复合式热水自动排气阀或微量热水自动排气阀，当需要真空保护时，应选用复合式热水自动排气阀；对于长距离无折点上升管段，可选用高速热水自动排气阀。