JP2010509557A - クーリングシステムにおける改良した化学制御方法 - Google Patents

Abstract

再循環蒸発冷却水流、補給水の給水源、蒸発冷却ユニット、熱交換器、ブリーダオフライン、及び当該ブリードオフラインと通信状態にあるブリーダオフバルブを具えるクーリングタワーシステムを提供するステップと； 前記補給水が蒸発冷却水流に流れ込む複数の流路であって、少なくとも、弱酸性カチオンイオン交換カラムを具える第一の流路と、弱酸性イオン交換カラムを具えていない第二の流路があり、各流路が少なくとも一の流路バルブを具える流路を提供するステップと；クーリングタワーシステム内のｐＨおよび導電率の設定値と、この設定値の上下一定幅のデッドバンド値を選択するステップと；一又はそれ以上のｐＨ計で蒸発冷却水流のｐＨ値を、一又はそれ以上の導電率計で蒸発冷却水流の導電率を測定するステップと；この導電率測定とｐＨ測定に対する応答を実行するステップと；を具える冷却水タワーの制御方法が開示されている。
【選択図】なし

Description

クーリングタワーシステムは、運転中、ストレスに曝らされる。二つのストレスは、無機物による酸化膜の生成と、冷却水システム中のｐＨ値の変化である。とりわけクーリングシステム中の水は蒸発によって熱を放出するので、残留水中の無機物酸化膜の成分がいっそう濃縮され、クーリングタワーシステム内部に無機物酸化膜の沈殿を引き起こし、運転障害が発生する。これに加えて問題は二酸化炭素の離脱であり、これがｐＨ濃度を増加させる。

導電率計は通常、クーリングタワーシステム中にできた無機物酸化膜の電位のモニタに用いられる。クーリングタワーシステムが循環する際に、Ｃａ^＋＋やＭｇ^＋＋などのイオン濃度が凝縮液中で増加する。このストレスに対抗するために、クーリングタワーシステムをブローダウンして、補給水をシステムに追加注入する。

クーリングタワーシステム中の水のｐＨ値は、しばしば強酸の注入によって制御され、この結果ｐＨ値に敏感な無機物酸化膜の飽和レベルが低減される。この強酸の添加は費用が安く、簡便ではあるが、この方法には以下のことを含めて多くの不利益がある：（１）コントローラの誤動作が酸の過剰供給を招いて酸性水を作ってしまい、これがシステムに対して深刻な腐食によるダメージを与えることがある；（２）強酸の添加は、酸のカウンター・イオンを生成する結果となり、これが他の態様の酸化膜を形成したり、腐食を促進することがある；（３）ｐＨ値制御システムを操作するには、危険な無機酸などの強酸を取扱う必要がある；及び（４）やはり酸化膜の形成に寄与するＣａ^＋＋やＭｇ^＋＋などのカチオンがシステムから除去されない。

このように、ｐＨ値と無機物酸化膜生成の双方を処理するクーリングシステムの制御のための、効果的なプロトコルが望まれている。

本発明は、冷却水タワーの制御方法を提供するものであり、この方法は：
（ａ）再循環蒸発冷却水流と、補給水源と、蒸発冷却ユニットと、熱交換器と、ブリードオフラインと、このブリードオフラインと連通したブリーダオフバルブと、を具えるクーリングタワーシステムを提供するステップと；
（ｂ）複数の導管であって前記補給水がそれを通って蒸発冷却水流に流れ込む導管を提供するステップであって、少なくとも、弱酸性カチオンイオン交換カラムを具える第一の導管と、弱酸性イオン交換カラムを具えていない第二の導管が存在し、各導管が少なくとも一つの導管バルブを有する複数の導管を提供するステップと；
（ｃ）ｐＨおよび導電率の設定値と、クーリングタワーシステム内の当該設定値の上下のデッドバンド値を選択するステップと；
（ｄ）一またはそれ以上のｐＨ計で蒸発冷却水流のｐＨ値を測定し、一またはそれ以上の導電率計で蒸発冷却水流の導電率を測定するステップと；
（ｅ）これらの導電率測定とｐＨ測定に応じて、以下のことを実行するステップと；
（ｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまで、クーリングタワーから水をブローダウンし、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで、第一の流路を介して補給水を蒸発冷却水流に追加する；または
（ｉｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまでクーリングタワーから水をブローダウンし、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで、第二の流路を介して補給水を蒸発冷却水流に追加する；又は
（ｉｉｉ）導電率がＣ１であり且つｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまでクーリングタワーから水をブローダウンし、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第二の流路を通って補給水を蒸発冷却水流に追加する；又は
（ｉｖ）導電率がＣ２であり且つｐＨ値がＰ１であれば、導電率がＣ１から下がるときにブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまでクーリングタワーから水をブローダウンし、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第一の流路を通って蒸発冷却水流に補給水を追加する；又は
（ｖ）導電率がＣ２であり且つｐＨ値がＰ２であれば、導電率がＣ１から下がるときにブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまでクーリングタワーから水をブローダウンして、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第二の流路を通って蒸発冷却水流に補給水を追加する；又は
（ｖｉ）導電率がＣ２であり且つｐＨ値がＰ３であれば、導電率がＣ１から下がるときにブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定の値に達するまでクーリングタワーから水をブローダウンして、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第二の流路を通って補給水を蒸発冷却水流に追加する；又は
（ｖｉｉ）導電率がＣ３であり且つｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブをオンにして、蒸発冷却水流が第一の所定のレベルに達するまでクーリングタワーから水をブローダウンして、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第一の流路を通って蒸発冷却水流に補給水を追加する；
（ｖｉｉｉ）導電率がＣ３であり且つｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブをオフにする；又は
（ｉｘ）導電率がＣ３であり且つｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブをオフにする；
を具える。

定義：
Ｃ１は、導電率が設定値とデッドバンド値の合計よりも大きいときの導電率である。
Ｃ２は、導電率が、設定値とデッドバンド値の合計よりも小さく、且つ、デッドバンド値に満たない設定値よりも高いときの導電率である。
Ｃ３は、導電率がデッドバンド値によって下げられた設定値よりも小さいときの、導電率である。
Ｐ１は、ｐＨ値が設定値とデッドバンド値の合計よりも大きいときのｐＨ値である。
Ｐ２は、ｐＨ値が、設定値とデッドバンド値の合計よりも小さく、且つ、デッドバンド値に満たない設定値よりも高いときのｐＨ値である。
Ｐ３は、ｐＨ値がデッドバンド値によって下げられた設定値よりも小さいときのｐＨ値である。

クーリングタワーシステムの最適な操作条件は、クーリングタワーによって変わる。より具体的には、クーリングタワーの最適なｐＨ値および導電率の範囲は、クーリングタワーシステムのタイプと、そのクーリングタワーが何に用いられるかによって異なる。本発明のやり方は、ｐＨ値と導電率の設定値とデッドバンド値を選択して、クーリングタワーシステムを可能な限り効果的且つ実用的に稼動できるようにしている。

当業者には明らかである一あるいはそれ以上のｐＨ計と導電率計を様々な方法で配置して、クーリングタワーシステム中のこれらのパラメータを測定する。例えば、サイドストリームをシステムからとることができ、ｐＨ値と導電率をフローセルを使用して測定することができる。

本発明は、弱酸性カチオンイオン交換カラムを用いて、ｐＨ値と酸化膜形成の双方を制御している。当業者に知られた、様々なタイプの弱酸性カチオンイオン交換カラムがあり、これを本発明に使用できる。一の実施例においては、弱酸性カチオンイオン交換カラムを具える第一の導管がＣａ^＋＋およびＭｇ^＋＋を吸収できる。このイオン交換カラムは、必要に応じて再生あるいは交換することができる。

クーリングタワーシステム中のシステムのｐＨ値と導電率の変化を取扱う手順が設定されている。この手順セットには以下のパラメータが含まれる：
（ｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｉｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｉｉｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｉｖ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ１であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｖ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ２であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｖｉ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ３であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
（ｖｉｉ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される。
（ｖｉｉｉ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブはオフである；又は
（ｉｘ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブはオフである。

ブローダウンが起こるときは、ブリーダオフバルブがオンであり、蒸発冷却水流中の水位が特定のレベルである第一の所定レベルに到達するまで、蒸発冷却水流からの水が放出される。このメカニズムはフロートバルブを用いることによって制御可能である。

システムから水がブローダウンされた後は、補給水を蒸発冷却水流中に戻す必要がある。補給水は一またはそれ以上の流路を通ってクーリングタワーシステムに入る。この流路のうちの少なくとも一本は弱酸性カチオンイオン交換カラムを具えており、少なくとも一本は具えていない。配管に関しては、当業者に明らかである一連の方法で複数流路の配置を行いうる。これらの流路にはバルブが設けられ、適切な流路を水が通過するように制御可能である。これらのバルブにソレノイドを取り付けて、クーリングタワーシステムのセットになった実行手順に従ってシステムを操作するようにしてもよい。

モニタリングのプロセスを自動化し、あるいは手順をオンラインプロセスとするために、コントローラが用いられている。一つの実施例においては、一又はそれ以上のコントローラが一又はそれ以上のｐＨ計測器および導電率計と通信しており、ここではコントローラがｐＨ値測定および導電率の測定値に対する応答を実行するようにプログラムされている。更なる実施例においては、コントローラが前記複数の流路と通信している。また更に別の実施例では、コントローラが第一の流路及び／又は第二の流路と通信している。

一又はそれ以上のソレノイドは、前記複数の流路の一又はそれ以上に取り付けるようにして、コントローラがソレノイドと通信するようにしても良い。例えば、一又はそれ以上のソレノイドに信号を送って、補給水が前記弱酸性カチオンイオン交換カラムを通って蒸発冷却水システムに入るようにしてもよい。

コントローラは、ウェブ・ベースにして、データを遠隔で見ることができ、及び／又は、制御ロジックを遠隔で切替えることができるようにしてもよい。

Claims (7)

1. 冷却水タワーの制御方法において：
   ａ．再循環蒸発冷却水流、補給水の給水源、蒸発冷却ユニット、熱交換器、ブリードオフライン、及びブリードオフラインと通信するブリーダオフバルブを具えるクーリングタワーシステムを提供するステップと；
   ｂ．前記補給水がそこを通って蒸発冷却水流に流れ込む複数の流路であって、少なくとも、弱酸性カチオンイオン交換カラムを具える第一の流路と、弱酸性イオン交換カラムを具えていない第二の流路が存在し、各流路が少なくとも一の流路バルブを具える流路を提供するステップと；
   ｃ．クーリングタワーシステム内で、ｐＨと導電率の設定値と、当該設定値の上下一定幅のデッドバンド値を選択するステップと；
   ｄ．一又はそれ以上のｐＨ計で前記蒸発冷却水流のｐＨ値と、一又はそれ以上の導電率計で前記蒸発冷却水流の導電率との双方を測定するステップと；
   ｅ．前記導電率測定とｐＨ測定に対する以下の応答：
   （ｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｉｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定のレベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｉｉｉ）導電率がＣ１でありｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｉｖ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ１であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｖ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ２であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｖｉ）導電率がＣ２でありｐＨ値がＰ３であれば、導電率がＣ１から落ちるとブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第二の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される；又は
   （ｖｉｉ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ１であれば、ブリーダオフバルブはオンになり、蒸発冷却水流が第一の所定レベルに達するまでクーリングタワーから水がブローダウンされ、蒸発冷却水流が第二の所定レベルに達するまで第一の流路を通って補給水が蒸発冷却水流に追加される。
   （ｖｉｉｉ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ２であれば、ブリーダオフバルブはオフである；又は
   （ｉｘ）導電率がＣ３でありｐＨ値がＰ３であれば、ブリーダオフバルブはオフである；
   を実行するステップと；
   を具えることを特徴とする冷却水タワーの制御方法。
2. 請求項１に記載の方法が更に、前記ｐＨ計および前記導電率計と通信する一またはそれ以上のコントローラを具え、当該コントローラが前記ｐＨ測定および前記導電率測定に対する応答を実行するようにプログラムされていることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記コントローラはウェブ・ベースであることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記第一の流路がＣａ^＋＋およびＭｇ^＋＋を吸収する能力が有ることを特徴とする方法。
5. 請求項２に記載の方法において、前記第一の流路が当該流路に取り付けた第一のバルブを具え、前記第二の流路が当該流路に取り付けた第二のバルブを具えることを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記第一のバルブ及び／又は前記第二のバルブが、前記コントローラからの入力を受けて、前記プログラムされたコントローラに従って応答を実行することを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法において、前記第一の所定レベルと前記第二の所定レベルがフロートバルブによって制御されることを特徴とする方法。