CN102026921B - 最小化冷却塔系统中腐蚀、结垢和耗水量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为用于运行蒸发式再循环冷却系统的改进方法。除了降低水的结垢和腐蚀性趋势外，所述方法消除或降低了从所述系统的排放，且该处理方法未产生任何局部的腐蚀性或结垢状况。所描述的测定和控制系统通常包括测定阵列，实施控制逻辑的单元和包括启动离子交换设备以处理补充水的控制动作的阵列。所述测定可包括流速的物理测定、耗水量的化学测定和性能相关的度量如水腐蚀性和结垢倾向。优选地，测定包括pH、导电率、硬度、碱度、腐蚀性、结垢倾向、处理添加剂剂量水平，以及补充水、处理后补充水和再循环水的处理添加剂残留。
Description
技术领域
本发明大体上涉及监测和控制蒸发式再循环冷却水系统中腐蚀、结垢和耗水量的方法。更具体地，本发明涉及通过将补充水流与离子交换设备接触来监测和控制此类特性的方法。本发明特别涉及自动化的方法。
背景技术
开放式再循环冷却水系统是为了消除来自多种方法中的废热所广泛使用的工艺。完美的高效开放式再循环系统将全部补充水用于蒸发式冷却且无排水流。事实上，没有系统能达到此效率水平。无论是否有意，如来自冷却塔运输水(偏流)造成的那些损失或来自泄漏的那些损失，水损失经常发生。此外，也会发生受控的去除或从该塔的“排水”，这对于限制引起系统组件结垢和/或腐蚀的溶解物质的积累是必须的。
将化学添加剂注入系统以降低再循环水的结垢、腐蚀和微生物活性的有害影响。这些添加剂通常以所需比率加入，以保持再循环水中相对恒定的浓度。所需剂量由处理强度来确定，所述处理强度需要满足由再循环水的化学、物理和微生物环境所设立的条件。为了实现此目的，通常控制加入比率来取代在再循环系统中消耗且通过排水流去除的添加剂量。因此，排水流流动的降低减少了为保持所需剂量而需要的处理化学品的注入率。
使用水处理方法从补充水中去除溶解的物质是已知的且描述在文献中。这些方法涵盖一系列已知方法，包括过滤、沉淀以及膜和离子交换方法，这些方法中的每个产生具有不同特性的水。然而，无需或甚至不希望从补充水中去除全部溶解的物质。各种潜在的结垢矿物质的溶解度相差很大，且一些溶解的物质有助于腐蚀抑制。完全纯化的水有相当的腐蚀性，且难以处理。理想的预处理方法将降低或消除有问题的成分，且保持或增加所需要的成分。
从水组成看，具有补充水预处理的冷却塔系统由三个条件区组成：(i)预处理单元之前的未处理水；(ii)与浓缩塔水混合前的处理后补充水；和(iii)混合和浓缩的塔水。未处理水具有来源水的组成，处理后补充水具有由预处理方法的特征限定的组成，且混合的塔水由冷却塔系统的整体运行来限定。这些水流可具有大的体积流速，且可接触易腐蚀损坏的工程化材料，如含铁的，镀锌的或铜合金。通常将这些大管道用抗腐蚀材料替换是不现实的，因此对三个区每个中水的腐蚀性的管理很重要。
在具有和不具有预处理过程的冷却系统的比较中，在整体考虑冷却系统的运行下，重要地是包括预处理系统的运行要求。例如，虽然预处理运行的内涵可允许减少或消除冷却系统中的排水，但预处理运行本身可具有排水要求，这些要求可部分或全部抵消由冷却塔实现的节水优点。大多数预处理运行需要化学品的处理和/或再生以保证它们的连续运行。
本领域的现有技术主要由通过补充水运行的冷却系统组成，所述补充水由沉淀方法如石灰软化、膜方法如反渗透和离子交换方法处理。作为一大类，沉淀方法是公知的且被广泛应用。与本发明方法相对的是大运行，这需要小心地控制软化化学品的加入，产生大量固体废料，且常产生不稳定的，形成垢的水。膜方法，特别是应用反渗透的膜方法也是本领域已知的用于冷却水补充预处理的方法。然而，膜方法易受结垢和积垢影响，需要使用未处理的补充水的冷却塔所需的过量排水。反渗透方法产生高纯度的水。此高纯度的水具有腐蚀性离子低的优点。也去除了抑制性离子，且当用在冷却系统中时，此高纯度的水通常腐蚀性高且难以处理。如下文所述，本发明的方法克服了现有技术的这两大类局限。
有许多本领域已知的离子交换方法。总体上，它们涉及阳离子交换方法、阴离子交换方法或它们的组合。阳离子和阴离子交换树脂进一步被分为强和弱酸阳离子以及强和弱碱阴离子类(The Nalco Water Handbook，1998，2-12″Ion Exchange″，McGraw-Hill，1998)。已将这些方法中的一些方法应用于冷却水补充预处理。用于冷却塔的公知且广泛应用的补充水处理方法为使用钠循环软化法来降低硬度(J.P.Wetherell and N.D.Fahrer，Recent Developmentsin the Operation of Cooling Tower Systems with Zero Blowdown，Cooling TowerInstitute，TP-89-13，1989)。此方法包括使未处理水通过填充有钠离子的强酸阳离子(“SAC”)离子交换柱。由此方法产生的水具有几乎完全由钠替换的硬度(如Ca+2，Mg+2)，使得相对于如CaCO3和其它等钙结垢，赋予了水不结垢的性质。水的阴离子含量保持不变。当用于冷却塔补充水处理时，此方法具有一些局限和缺陷。因为腐蚀性阴离子(如Cl-，SO4 -2)未从补充水中去除，它们可在冷却塔中浓缩至有问题水平。
此外，天然水对碳钢的腐蚀性受水中腐蚀性物质与抑制性(如CO3 -2)物质的比例影响很大(T.E.，Larson and R.V.Skold，Laboratory Studies RelatingMineral Quality of Water to Corrosion of Steel and Cast Iron，1958 Illinois StateWater Survey，Champaign，IL pp.[43]-46：ill.ISWS C-71)。如果来源水中此比例不合适，处理方法将不能改进它。另一个缺陷是需要大大过量的盐水(通常是吸收硬度的三倍)来再生树脂，可产生显著的排放问题。此方法的变体描述在Duke的美国专利第6,929,749B2号中，其应用高水平的硅酸盐(＞200mg/l SiO2)和高pH(＞9.0)来控制腐蚀。
使用弱酸脱碱是用于锅炉进水处理的公知处理方法。其也已被用作冷却水补充水预处理的方法(参见Stander的美国专利第6,746,609号和Littmann的美国专利第4,532,045号)。此方法包括使未处理水通过包括氢或质子化形式的弱酸阳离子交换树脂(“WAC”)的柱。未处理水中碳酸根和碳酸氢根离子能够提取弱碱性树脂中的氢离子，将碳酸根和碳酸氢根转化为碳酸(即H2CO3)，且在树脂上产生带电荷的位点。随后此带电荷的位点吸收阳离子，优选二价硬性离子。由此方法产生的水是微酸性的，具有3.5至6.5的pH(取决于柱的排空程度)，且具有与碱度去除成比例的更低硬度。在排空后，离子交换柱通过强酸再生。使用WAC树脂的优点是再生更有效，需要较少过量的再生剂。
由此方法产生的水对许多普通建设材料的腐蚀性强，且Wilding的美国专利第5,730,879号、Stander的美国专利第6,746,609号和Derham的美国专利第4,931,187号中公开的方法教导了用于控制脱碱系统支路以实现冷却塔中所需pH和碱度的方法。然而，在混合发生的处理单元和冷却塔之间的区域中，水对金属仍然有很高的腐蚀性。Wilding的美国专利、Stander的美国专利和Baumann的美国专利第5,703,879号还描述了将强酸阳离子交换剂用于此目的。
还记载过使用阴离子交换树脂来处理冷却系统补充水。Fujita的美国专利第5,820,763号和Otaka的美国专利第5,985,152号以及JP 6-158364描述了由使补充水通过填充有碳酸氢根的强碱性阴离子交换(“SBA”)树脂的步骤组成的方法。此交换方法去除腐蚀性氯离子和硫酸根离子，并将它们变为抑制性的碳酸氢根离子，这降低了水的腐蚀性。在排空后，树脂通过碳酸氢盐如碳酸氢钠再生。树脂对Cl-和8O4 -2的选择性使得需要大大过量的碳酸氢钠以用于再生。
因此，需要改进的方法以从再循环冷却水系统的水中去除结垢和腐蚀的倾向。其中特别重要的是提供处理水以产生离子性成分的理想混合物的方法，以无需加入补充水或额外排水。
发明内容
因此，本公开描述了用于冷却塔系统运行的改进方法。除了降低水的结垢和腐蚀性趋势外，所述方法还进一步消除或降低了排放或“排水”，且处理方法未产生任何局部的腐蚀性或结垢状况。所描述的测定和控制系统通常包括测定阵列，实施控制逻辑的单元(means)和控制动作的阵列。所述测定可由流速的物理测定、水成分的化学测定和性能相关度量如水腐蚀性和结垢倾向组成。优选地，测定包括pH、导电率、硬度、碱度、腐蚀性、结垢倾向、处理添加剂剂量水平，以及补充水、处理后补充水和再循环水中的处理添加剂残留。
在一个优选方面，本发明包括降低系统内结垢和腐蚀可能性的用于运行冷却系统的方法。这些可能性在补充水以及冷却系统中脱气和浓缩后均降低，这克服了现有技术的显著缺陷。此外，本发明描述了调节所述方法以最佳化未处理水流和浓缩水流性质的单元，和最小化所述冷却系统排水或排放的单元。
在一个实施方式中，本发明为监测和控制蒸发式再循环冷却水系统的方法。所述系统通常包括诸如再循环水流、补充水源和补充水流等多个组成部分。所述方法包括用于降低所述补充水流中硬度和碱度的单元；用于降低经降低所述硬度和所述碱度后的所述补充水流的所述腐蚀性的单元；用于测定所述补充水源、所述补充水流和/或所述再循环水流的化学组成和/或性能特性的单元；用于确定所述测定的化学组成和/或性能特性是否落入最佳范围内的单元；和用于调节所述系统的一种或多种运行参数的单元。
在另一个方面中，本发明为监测和控制蒸发式再循环冷却水系统的方法。所述系统通常包括如再循环水流、补充水源、补充水流、可选的添加剂源等多个组成部分，和与这些组成部分中的至少一个通信的控制器。当所述系统在运行条件下时，所述方法包括测定所述再循环水流、所述补充水流和/或所述补充水源的一种或多种特性。测定的特性随后被发送至所述控制器，所述控制器进而确定所述测定的特性是否满足预选标准。如果所述测定的特性不满足所述预选标准，所述控制器可操作为进行至少一种以下功能：(i)启动一台或多台可操作为使来自所述补充水源的所述补充水流接触离子交换材料的设备，其中所述离子交换材料可操作为调节所述测定的特性的子集；(ii)可选地开启所述添加剂源以将一种或多种添加剂引入所述蒸发式再循环冷却水系统中；和(iii)可选地启动一个或更多个控制动作。
在另一方面中，本发明为用于运行蒸发式再循环冷却水系统的装置，其中所述系统通常包括如再循环水流、补充水源、补充水流和控制器等组件。与所述控制器通信的为监测设备，所述监测设备可操作为监测所述再循环水流、所述补充水流和/或所述补充水源的一种或多种特性。与所述控制器通信的发送设备可操作为将来自所述监测设备的所述测定的特性发送至所述控制器。所述控制器可操作为执行指令，以确定所述测定的特性是否满足预选标准，且可操作为开始将指令或数据发送至所述系统中任何组件或设备。接收设备也与所述控制器通信，且也可操作为接收来自所述系统中任何组件或设备的发送指令或数据。
根据一个优选的实施方式，本发明包括与所述控制器通信的离子交换设备。所述离子交换设备包括离子交换材料，且能够经由从所述控制器接收的发送指令被启动，以使所述补充水流接触所述离子交换材料。选择所述离子交换材料以能够调节所述特性的子集。所述特性也可经由可选的添加剂源被调节，所述添加剂源可操作为调节所述再循环冷却水流中一种或多种添加剂水平。
本发明进一步包括用于额外控制动作的可选的机构。代表性的控制动作包括：控制排水线路；调节进入所述系统的未处理水支路流；调节进入所述系统的添加剂注入或从所述系统移除添加剂；调节CO2或其它含碳物质加入所述系统或从所述系统去除；混合未处理水与补充水；经由所述添加剂源调节结垢、腐蚀和/或生物控制添加剂的剂量；和这些控制动作的组合。
本发明的一个优点是提供实现冷却系统有效和可靠运行的装置和方法。
本发明的另一个优点是通过在冷却系统中更有效的使用水来克服现有技术的局限。
本发明的再一个优点是提供用于降低冷却系统中水的腐蚀和结垢倾向的装置和方法。
本发明的再一个优点是通过冷却系统中的排水流来降低处理化学品排放。
其它特征和优点描述在本文中，且将从以下具体实施方式、附图和实施例中得出。
附图说明
图1为典型蒸发式再循环冷却水系统的示意图。
图2为本发明优选实施方式的示意图。
图3为表明本发明方法在各个时期产生的水特性的实施例。
图4图解了包括循环流、支路流和碱度源的本发明的另一个实施方式。
具体实施方式
参照附图，蒸发式再循环冷却系统的典型组成部分图示在示意图1中。冷却系统100包括与补充水源(未示出)连接的补充水流102。收集池(Collection basin)101在功能上包括排热设备104(统称“冷却单元”)、排水线路106、为热交换器112进料的管道110、再循环式管道114、处理添加剂注入器116和添加剂注入点118。再循环水的蒸发损耗108通过排热设备104发生。
图2为本发明优选实施方式的示意图。冷却系统200包括上述用于冷却系统100的组成部分以及可操作为执行所述方法的附加组成部分，冷却系统200还包括本发明所述的装置。控制器202是直接或间接通信的(如点线204a至204g所示出的)。应理解，任何所述组成部分之间的这种通信可以是经由有线网络、局域网络、广域网路、无线网络、因特网连接、微波链路、红外链路等进行通信。
“控制器”、“控制器系统”和类似术语是指具有诸如处理器、存储设备、阴极射线管、液晶显示器、等离子体显示器、触摸屏或其它监控器之类的组成部分和/或其它组成部分的手动操作器或电子设备。在某些实例中，控制器可操作为与一个或更多个特定用途集成电路(ASIC)、程序、或算法、一个或更多个硬接线设备、和/或一个或更多个机械设备集成。控制器系统功能中的部分或者全部可位于中央位置处(例如，位于网络服务器处)以通过硬接线网络、局域网络、广域网路、无线网络、因特网连接、微波链路、红外链路等进行通信。此外，可包括诸如信号调节器或系统监控器之类的其他组成部分以便执行信号处理算法。
在一个实施方式中，控制方案是自动的。在另一个实施方式中，控制方案为手动或半手动的，其中由操作员来翻译信号。此执行控制逻辑的工具可以是任何能够接收和翻译来自系统的一组输入数据、确定适当的控制动作并将它们传达至控制执行器的设备。优选地，可用的控制动作组具有对调节系统的前述组成部分的运行以达到所需的水化学性质和特性的能力。代表性的运行调节包括但不限于：控制排水线路；调节进入系统的未处理水支路流；调节进入系统的添加剂注入或添加剂从系统的移除；调节CO2或其它含碳物质加入系统或从系统的去除；混合未处理水与补充水；经由所述添加剂源调节结垢、腐蚀和/或生物控制添加剂的剂量；和它们的组合。
图2进一步图示了离子交换设备210a和210b(有时统称为离子交换设备210)。根据此实施方式，补充水流102首先由离子交换设备210a处理以产生硬度和碱度降低的流102a。流102a随后由离子交换设备210b处理以产生腐蚀性降低的流102b。根据备选实施方式，冷却水系统可包括一台、两台或更多台离子交换设备。离子交换设备210优选包括可操作为调节补充水流的测定的特性的子集的至少一种类型的离子交换材料。代表性的离子交换材料包括阳离子交换材料、弱酸阳离子交换材料、阴离子交换材料、弱碱阴离子交换材料和它们的组合。这些材料在本领域内是熟知的。控制器202可操作为启动离子交换设备210(包括210a和/或210b)以使补充水流102接触离子交换材料。
用于降低补充水流的硬度和碱度的优选工具为离子交换系统，可选地包括再生工具。更优选地，其是含阳离子交换材料的离子交换系统，并具有用于再生为质子型的装置。最优选地，其是含弱酸阳离子交换介质的离子交换系统，并具有用于再生为酸型的装置。
用于降低水腐蚀性的工具优选为提高水pH的系统。更优选地，其为含吸收性抑制材料以降低腐蚀性且能够吸收腐蚀性阴离子的阴离子交换系统。最优选地，其是含弱碱阴离子交换器的离子交换系统，并具有再生装置。
通过参照以下实施例可以更好地理解前文，提供这些实施例意在说明而非意在限制本发明的范围。
实施例1
图3为通过本发明方法在各个阶段产生的水特性的预期实施例。流程图300显示了用于改变沿蒸发式再循环冷却系统中各个点的水特性的常规途径。表302显示将用于冷却系统补充水的常规生源水的组成。未处理水通过柱304，所述柱304包括通过暴露于酸再生剂变为H+或质子型的弱酸(羧酸官能化的)阳离子(“WAC”)交换树脂。因为羧酸官能化基团的相对弱酸性，除非氢离子被起到碱作用的物质除去，否则树脂很少或不具有离子交换能力。未处理水的碱度(HCO3 -和CO3 -2)通过与羧酸官能团反应并产生CO2和羧酸盐形式的离子交换树脂来起此作用。一旦树脂通过此去质子化来带电荷，其从补充水中吸收阳离子溶质。羧酸盐树脂通常对阳离子具有选择性，顺序为C a+2＞Mg+2＞＞Na+。
此方法的最后结果为表306中所示的中间的水组成，其包括高水平的CO2和来自WAC柱304的少量的矿物酸泄漏。其通常具有3.5至5.5范围的pH，且预期对水管中常用的铁类金属和黄铜具有高腐蚀性。表306所示通过暴露于WAC柱304产生的表306所示的水通过用于降低腐蚀性的装置来处理。在此实施例中，包括弱碱阴离子(“WBA”)的柱308为游离碱形式。WBA树脂为水不溶性离子交换材料，其被弱碱性基团通常为伯胺或仲胺官能化。在游离碱形式中，该树脂不带电荷且具有最低的离子交换容量。游离碱形式的WBA树脂与具有表306所示成分的水中溶解的二氧化碳和矿物酸内容物反应，因此吸收质子、获得阳离子电荷且释放大量碳酸氢根(HCO3 -)形式的溶解的CO2。通过质子化，WBA树脂获得阴离子交换能力且吸收阴离子。用于存在于本发明中阴离子的吸收偏爱顺序为SO4 -2＞＞Cl＞＞HCO3 -。来自此方法的水的典型组成显示在表310中。
如在后的实施例所述，由WBA处理产生的水具有足够低的腐蚀性以通过易腐蚀的传送线或管道312被传送至冷却单元314(冷却单元314包括图1所示的收集池和排热设备)。通过脱气、蒸发和浓缩(此实施例中为10倍)的方法，该水实现了表316中所示的组成，该组成是有利于腐蚀和结垢控制的组成。
实施例2
用于腐蚀和结垢控制的最佳水化学组成会需要增加或降低补充水的总硬度(参见T.E.，Larson and R.V.Skold，Laboratory Studies Relating MineralQuality of Water to Corrosion of Steel and Cast Iron，1958 Illinois State WaterSurvey，Champaign，IL pp.[43]-46：ill.ISWS C-71)。根据本发明，此情况将通过测定和控制系统检测，且可通过任何以下控制动作或动作的组合来发动。排水速率的降低(经由冷却单元314的排水线路315)将增加补充水中全部溶解物质的浓度，而排水速率的增加将降低补充水中全部溶解物质的浓度。然而，因为增加的排水降低了冷却系统运行的效率，这不是最希望的动作。
参照图4，硬度也可通过部分支路流402在系统中增加。如果需要硬度降低，适合的控制动作将启动循环流404并将其与进入的未处理水混合，这有效地增加碱度与总硬度的比例，并因此增加WAC柱304的效率。在通过注入管道408至WAC柱304之前，WAC柱304的硬度去除也可通过从碱度源406的补充注入增加，所述碱度源提供如碳酸钠或碳酸氢钠。在优选实施方式中，控制器202通过连通连接410a、410b和410c与各种系统组件通信。应理解控制器202包括一个、两个或任何适合数量的连通系统组件的这类通信连接。
实施例3
天然水供应具有各种溶质组成。其中对冷却系统处理特别重要地是腐蚀抑制离子与腐蚀促进离子的比例。为了保持冷却系统中所需水组成的范围，同时仍使软化厂(即WAC柱)有效运行，本发明的测定和控制系统可操作为调节此比例的变化。因为实施例1中解释的原理，WBA阴离子交换器的运行对此目的也特别地重要。WBA树脂的离子交换动作被溶解的CO2发动，所述溶解的CO2为未处理水碱度与WAC柱相互作用的产物。如果碱度的浓度小于侵蚀性离子的浓度，侵蚀性离子(如Cl-和SO4 -2)的去除不充分。相反，如果未处理水的碱度大于侵蚀性离子的浓度，一些阴离子交换能力将被用于吸收碳酸氢根，所述碳酸氢根是腐蚀控制所希望的物质。根据本发明，控制动作之一是在WAC柱后且在WBA柱前通过注入或反萃取去除或加入CO2。
实施例4
腐蚀测试使用伊利诺斯市内珀维尔的水(Lake Michigan)在三种条件下在铜和软钢试样上进行：(i)取自自来水的未处理水；(ii)WAC处理的水；和(iii)WAC/WBA处理的水。将试样在三种水组成的每个中暴露过夜。结果显示在表1中。可观察到未处理水对碳钢中度腐蚀，WAC处理的水对碳钢严重腐蚀，且WAC/WBA水对碳钢腐蚀更低。
表1
| 物质(mg/l CaCO3) | 未处理水 | WAC | WAC/WBA |
| Ca | 89 | 2 | 6 |
| Mg | 46 | 1.7 | 8.2 |
| Na | l 6 | 16 | 22 |
| M碱度 | 100 | -53 | 40 |
| Cl | 21 | 15 | 0.83 |
| SO4 | 30 | 29 | 0.21 |
| pH | 8.1 | 3.2 | 8.1 |
| 导电率(μS/cm) | 300 | 300 | 74 |
| 腐蚀(mil/年)(软钢) | 9.7 | 96 | 3.7 |
| 腐蚀(mil/年)(铜) | 9.8 | 2.2 |
实施例5
此实施例说明现有技术的缺陷。Littman的美国专利第4,532,045号和Stander的美国专利第6,746,609号提示将WAC处理的水和未处理水混合可提供可接受的腐蚀控制。然而，表2的数据表明并非如此。表2显示了处理的水和未处理水的各种混合物，和在测试溶液中通过溶解的金属离子测定的腐蚀性。甚至未处理水/处理水的80/20vol％混合物对铜、钢、黄铜和镀锌钢的腐蚀性也显著增加。
表2
实施例6
根据本发明的控制动作的一个实例为循环和将处理的水与未处理水混合，以增加对硬度和阴离子的去除。通过WAC材料去除硬度通常与水中存在的碱度的量成比例。如果碱度小于总硬度，通常将仅去除一部分总硬度。通过在WAC柱前将处理的水循环至某处，混合水的碱度和硬度可更接近平衡，且硬度去除的程度增加。此方法的数据显示在表3中。第二次通过为2/1比例的未处理水与循环水，至大致平衡的总硬度和Ca。
表3
实施例7
已知未处理水源溶质组成较广(Nalco Water Handbook，″Ion Exchange，″Pp.2 to 12，1998)。此实施例说明了使本发明方法适用于不同水组成的控制动作。控制动作包括在暴露于WAC柱前将碱性和酸性添加剂加入未处理水以降低或增加硬度去除的程度。酸性物质可包括一种或多种强酸，如硫酸、盐酸、硝酸、有机酸等。碱性物质可包括碱金属或碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐或氢氧化物。
表4的结果说明在软化方法前加入碳酸氢盐的影响。最初的三列显示典型的碱度不足的水和WAC/WBA方法的步骤的结果。最后三列显示加入80ppm碳酸氢钠(以CaCO3计)的影响。观察到硬度和腐蚀性离子去除的显著改进。
表4
实施例8
冷却塔水的不同的水质量和所希望的最终组成使得需要控制WAC和WBA柱/离子交换材料的效率。通过WBA柱去除腐蚀性离子和随后提高碱度通常通过WAC柱产生的溶解CO2来控制。本发明的另一个控制动作是加入CO2去除，以实现所希望的控制动作。表5的结果说明了此效果。前三列显示通过WAC柱自然产生CO2所产生的处理结果。最后的四列说明了加入或去除CO2的影响。通过此控制动作，可调节抑制性与腐蚀性离子的比例，以此控制此方法产生的水的腐蚀性。在表5中，NC是指“自然产生的CO2”；DC是指“去碳酸化的”；FC是指“全碳酸化的”。
表5
应理解对本文所述优选实施方式的各种变化和修改对本领域技术人员是显然的。这些变化和修改可在不背离本发明精神和范围且不减少其优点下做出。因此，这些变化和修改意在被所附权利要求涵盖。
Claims (13)
1.一种用于监测和控制蒸发式再循环冷却水系统的方法，其中所述系统包括包含再循环水流、补充水源和补充水流在内的多个组成部分，所述方法包括：
(a)用于降低所述补充水流中硬度和碱度的单元；
(b)用于降低经步骤(a)的单元处理后的所述补充水流的腐蚀性的单元；
(c)用于测定所述补充水源、所述补充水流和/或所述再循环水流的化学组成和/或性能特性的单元；
(d)用于确定所述测定的化学组成和/或性能特性是否落入最佳范围内的单元；和
(e)用于调节所述系统的一种或多种运行参数的单元。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述用于降低所述补充水流中硬度和碱度的单元包括离子交换设备。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述用于测定所述补充水源、所述补充水流的化学组成和/或性能特性的单元，和/或所述性能特性落入所述最佳范围内的单元包括与控制器通信的一个或更多个传感器。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述化学组成和/或性能特性选自由pH、导电率、硬度、碱度、腐蚀性、结垢倾向和它们的组合组成的组中。
5.一种用于监测和控制蒸发式再循环冷却水系统的方法，其中所述系统包括包含再循环水流、补充水源、补充水流、可选的添加剂源在内的多个组成部分以及与这些组成部分中的至少一个通信的控制器，所述方法包括：
(a)运行所述蒸发式再循环冷却水系统；
(b)测定所述再循环水流、所述补充水流和/或所述补充水源的多种特性；
(c)将所述测定的多种特性发送至所述控制器；
(d)确定所述发送的测定的多种特性是否满足预选标准；和
(e)如果所述发送的测定的多种特性不满足所述预选标准，则：
(i)启动一台或更多台能够操作以使来自所述补充水源的所述补充水流接触离子交换材料的设备，所述离子交换材料能够操作以调节所述测定的特性的子集；
(ii)可选地开启所述添加剂源以将一种或多种添加剂引入所述蒸发式再循环冷却水系统中；和
(iii)可选地启动一个或更多个控制动作。
6.如权利要求5所述的方法，包括：在所述离子交换材料的离子交换能力已经降低时再生所述离子交换材料的单元。
7.如权利要求5所述的方法，包括多种不同的离子交换材料，每种离子交换材料能够单独地接触所述补充水流。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述离子交换材料为弱酸阳离子交换材料。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述控制动作选自由下述控制动作组成的组中：控制排水线路；调节进入所述系统的未处理水支路流；调节向所述系统中的添加剂注入或将添加剂从所述系统移除；调节CO2或其它含碳物质加入所述系统或从所述系统的去除；混合未处理水与补充水；经由所述添加剂源调节结垢、腐蚀和/或生物控制添加剂的剂量；和上述控制动作的组合。
10.如权利要求5所述的方法，包括在网络上运行所述方法，其中所述网络包括一个或更多个传感器、附加的控制器、数字化存储介质和/或通信单元。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述网络为因特网。
12.一种用于运行蒸发式再循环冷却水系统以执行权利要求5所述的方法的装置，其中所述系统包括包含再循环水流、补充水源、补充水流和控制器在内的多个组成部分，所述装置包括：
(a)监测设备，与所述控制器通信，所述监测设备能够操作以测定所述再循环水流、所述补充水流和/或所述补充水源的一种或更多种特性；
(b)发送设备，与所述控制器通信且能够操作以将来自所述监测设备的所述测定的特性发送至所述控制器，所述控制器能够操作以执行指令以确定所述测定的特性是否满足预选标准，且能够操作以发起发送指令或数据至所述系统中任何组成部分或设备；
(c)接收设备，与所述控制器通信，且能够操作以从所述系统中任何组成部分或设备接收所发送的指令或数据；
(d)离子交换设备，与所述控制器通信，所述离子交换设备包括离子交换材料且能够借助从所述控制器接收的发送指令被启动，以使所述补充水流接触所述离子交换材料，其中所述离子交换材料能够操作以调节所述特性的子集；
(e)可选的添加剂源，能够操作以调节所述再循环冷却水流中的一种或更多种添加剂的水平；和
(f)可选的一个或多个机构，用于启动一个或多个控制动作。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述离子交换设备包括多种不同的离子交换材料，每种离子交换材料能够单独地被开启并接触所述补充水流。
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