前言：地熱發電的隱形殺手——結垢問題

地熱發電以其高穩定性與低碳排放，成為再生能源的重要支柱。然而，對於 ORC（有機朗肯循環）電廠與地熱井的營運者來說，都有一個共同的敵人：結垢 (Scaling)。

地熱流體普遍具有高溫、高硬度與高 TDS（溶解性固體）的特性。當流體在降壓與降溫過程中流經管路時，極易形成碳酸鈣、矽酸鹽與金屬氧化物等頑固結垢。

其影響不容小覷。統計數據顯示，管壁上僅僅增加 1 mm 的結垢，就會導致熱傳導效率下降約 10%，進而使整體發電量衰退 3–8%。

本文將探討一項突破性的解決方案：流體離子技術 (Fluid Ions Technology)，一種專為高難度地熱環境設計的物理式水處理技術。

為什麼傳統的化學除垢法效果有限？

過去，地熱電廠多依賴化學藥劑清洗來控制結垢。雖然短期有效，但長期來看卻存在明顯的技術瓶頸與風險：

• 環境衝擊大： 化學藥劑容易造成嚴重的二次污染，需投入高昂的廢水後處理成本。
• 加速設備腐蝕： 強酸強鹼藥劑會加速金屬管線與熱交換器的腐蝕與耗損。
• 停機成本高： 需定期停機進行清洗作業，直接中斷發電收益。
• 對「矽垢」無效： 傳統藥劑難以分解地熱環境中常見且頑固的矽酸鹽結垢 (Silica Scale)。

解決方案：流體離子技術 (Fluid Ions Technology)

流體離子技術 提供了化學藥劑之外的物理式解決方案，利用物理原理從根本上改變結垢生成的機制。

運作原理

不同於化學添加劑，本技術利用先進的磁場效應來改變流體與離子的物理特性：

• 法拉第感應與強磁場作用：透過模擬單極強磁場 (10,000 Gauss) 切割流體，產生微電位梯度，消除流體分子與管壁間的靜電吸引力。
• 晶體型態轉化 (軟化效應)：磁場改變了碳酸鈣的結晶習性。使原本容易附著、呈針狀的方解石 (Calcite)，轉化為鬆散、呈球狀或片狀的文石 (Aragonite)，使其不易黏附於管壁。
• 同電位互斥原理：技術使離子暫時帶負電，由於管壁內側亦帶負電，利用「同性相斥」的原理，有效防止離子吸附。

關鍵技術指標： 此技術可耐受 >160°C 的高溫環境，且在 >1.2 m/s 的高流速下效果更佳，完全符合地熱系統的運作需求。

實證效益：提升效率與降低成本

根據針對 ORC 熱交換器與地熱回注井的現場案例分析，流體離子技術帶來了顯著的量化改善：

1. 顯著降低結垢速率

• 結垢生成率： 下降 30–60%。
• 附著力： 碳酸鈣附著力降低 40–60%。
• 矽垢控制： SiO₂ 聚合速率降低 15–25%。

2. 提升發電與熱交換效率

透過保持熱交換器表面的清潔，系統能維持最佳的熱傳導性能。

• 熱交換效率： 提升 10–18%。

3. 降低維運成本 (O&M)

大幅減少化學清洗頻率與機械維修需求，直接轉化為營運利潤。

• 維修停機時間： 減少 20–35%。
• 整體維運成本： 降低 15–25%。

技術比一比：流體離子技術 vs. 化學藥劑

技術項目傳統化學藥劑流體離子技術耐高溫能力< 90°C (效果變差)> 160°C (穩定運作)高流速效應效果下降效果提升 (適合地熱)環境污染風險高 (需後處理)無 (零污染)矽酸鹽垢處理弱中 ～ 強維護需求高 (需頻繁添加)非常低

結論：地熱系統可靠度的新標準

結垢不再是地熱發電無法克服的瓶頸。流體離子技術 提供了一套經科學驗證、耐高溫、耐高 TDS 的解決方案。

透過從「化學清洗」轉向「物理防垢」，電廠營運者不僅能保護昂貴的設備資產，更能最大化發電產能，同時實踐環境友善的綠色能源承諾。