KR20110018306A

KR20110018306A - 냉각탑 시스템에서 부식, 스케일 형성 및 물 소비를 최소화하는 방법

Info

Publication number: KR20110018306A
Application number: KR1020107024978A
Authority: KR
Inventors: 도날드 에이. 존슨; 아서 제이. 카하이안
Original assignee: 날코 컴퍼니
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2011-02-23
Also published as: RU2501738C2; JP2011523010A; JP5591224B2; KR101492675B1; US20090277841A1; MY153865A; TWI518323B; CN102026921B; AU2009244243A1; RU2010150103A; WO2009137636A1; CN102026921A; ZA201007798B; EP2294015A1; NZ588964A; AU2009244243B2; TW200946910A; AR071752A1; CA2730920A1

Abstract

본 발명은 증발형 재순환식 냉각 시스템의 작동을 위한 개선된 방법이다. 물의 스케일 형성과 부식성을 줄일 뿐만 아니라 수처리 공정의 결과로 부식이나 스케일 형성 조건이 부분적으로 생기는 일이 없이 본 발명의 방법은 냉각 시스템의 배출물의 양을 줄여 준다. 본 명세서에서 기술하는 측정과 제어 시스템은 일반적으로 여러 가지 측정과, 제어 로직의 구현 수단 및 보충수 처리를 위한 이온 교환 장치의 활성화를 비롯한 여러 가지 제어 작용을 포함한다. 이러한 측정에는 흐름 속도의 물리적 측정, 냉각수 조성의 화학적 측정 및 물의 부식성과 스케일 형성 경향 등의 시스템 성능 관련 지표들이 포함된다. 바람직하게는 이들 측정 방법에 pH, 전도도, 경도, 알칼리도, 부식성, 스케일 형성 경향, 처리용 첨가제 용량, 처리용 첨가제의 보충수 잔류량, 처리한 보충수 및 재순환수에 대한 측정 중 하나 이상이 포함된다.

Description

냉각탑 시스템에서 부식, 스케일 형성 및 물 소비를 최소화하는 방법{METHOD FOR MINIMIZING CORROSION, SCALE, AND WATER CONSUMPTION IN COOLING TOWER SYSTEMS}

본 발명은 일반적으로 증발형 재순환식 냉각수 시스템(evaporative recirculating cooling water system)에서 부식, 스케일과 물 소비를 감시하고 제어하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 보충수 스트림을 이온 교환 장치에 노출시킴으로써 이러한 특성을 감시하고 제어하는 방법에 관련된 것이다. 본 발명은 자동화 방법에 특별한 관련성이 있다.

개방형 재순환식 냉각수 시스템은 여러 가지 공정에서 폐열을 방출하기 위한 공정으로 널리 쓰이고 있다. 완벽하게 효율적인 개방형 재순환 시스템이라면 증발형 냉각(evaporative cooling)에 보충수를 전부 사용할 수 있을 것이며, 블로우다운 스트림(blowdown stream)도 없을 것이다. 현실적으로는 이러한 수준의 효율을 달성하는 것은 아무 것도 없다. 냉각탑에서 분류한 물(噴流 entrained water)이 비산(drift)하거나 물이 새는 등 부주의에서 비롯된 것이건 아니건 물 손실은 언제나 생긴다. 게다가 냉각탑에서는 제어된 제거 또는 "블로우다운"도 일어나는데, 이는 스케일 형성 및/또는 시스템 부품의 부식을 일으키는 용존 화학종들이 축적되는 것을 제한하는데 필요하다.

스케일, 부식과 재순환수에서의 미생물의 활성에 따른 해로운 효과를 줄이기 위하여 냉각 시스템에 화학 첨가제를 주입하게 된다. 정상적인 경우에 이 첨가제들은 재순환수 속에서 상대적으로 일정한 농도를 유지하는데 필요한 속도로 첨가된다. 이때 필요한 용량(dosage)은 재순환수의 화학적, 물리적, 미생물학적 환경이 만드는 조건에 대응하는데 필요한 수처리 강도에 의해서 결정된다. 전형적인 경우에 이 목표를 달성하기 위한 첨가 속도는 재순환 시스템에서 소모되고 블로우다운 스트림으로 제거되는 첨가제의 양을 보충하게끔 제어된다. 결과적으로 블로우다운 스트림의 흐름이 줄면 필요한 투여량을 유지하는데 필요한 수처리용 화학 물질의 주입 속도가 줄어든다.

수처리 공정을 이용하여 보충수에서 용존 화학종을 제거하는 것은 선행 문헌에 공지되어 있다. 이러한 공정은 알려진 방법을 망라하며, 여과, 침전, 분리막, 이온 교환 방법이 포함되는데, 이들 각각은 서로 다른 특성의 처리수를 낳는다. 하지만 보충수로부터 용존 화학종을 모두 제거하는 것은 필요하지도 바람직하지도 있다. 여러 잠재적 스케일 형성 광물의 용해도는 크게 다르고 몇몇 용존 화학종은 부식 억제에 이바지한다. 완전히 정제된 물은 상당히 부식성이며 처리하기 어렵다. 이상적인 전처리 공정이라면 문제되는 성분을 줄이거나 제거하고 바람직한 성분을 유지하거나 늘릴 것이다.

물의 조성 측면에서는 보충수 전처리가 있는 냉각탑 시스템은 세 조건 영역들로 이루어진다 (i) 전처리 단위 전의 미처리수(raw water), (ii) 농축된 냉각탑수와 섞이기 전의 처리된 보충수, (iii) 혼합되고 농축된 냉각탑수. 미처리수는 원수(source water)의 조성을 가지며, 처리된 보충수는 전처리 공정의 특성에 따라 정해지는 조성을 가지고, 혼합된 냉각탑수는 냉각탑 시스템의 전반적 작동 특성에 따라 정해지는 조성을 가진다. 이들 스트림은 그 유량 속도가 매우 클 수 있고, 철 합금, 아연 도금 합금 또는 구리 합금과 같이 부식 피해를 입을 수 있는 공학적 소재와 접촉할 수 있다. 이러한 큰 도관을 내부식성 소재로 바꾸는 것은 비실용적이기 때문에 상기 각각의 영역에서 물의 부식성을 관리하는 것은 중요하다.

전처리 공정이 있거나 없는 냉각 시스템을 비교할 때, 냉각 시스템 작동을 전반적으로 고려하면서 전처리 시스템의 작동에 필요한 요건도 포함하는 것이 중요하다. 예를 들어 전처리 공정을 포함하면 냉각 시스템에서 블로우다운의 양을 줄이거나 없앨 수 있게 하여 주지만 전처리 공정 자체에 블로우다운이 필요할 수 있어 냉각탑에서 이룬 물 절약의 이점을 일부나마 혹은 완전히 상쇄할 수 있다. 대부분의 전처리 공정은 지속적인 작동을 위하여 처리용 및/또는 재생용(treatment and/or regenerant) 화학 물질을 요한다.

이 분야의 선행 기술은 대부분 침전 공정으로 처리한 보충수가 있는 냉각 시스템에 공정에 관한 것인데, 이 침전 공정에는 석회 연화를 비롯한 수처리 침전 공정, 역삼투와 같은 분리막 공정 및 이온 교환 공정 등이 있다. 큰 범주에서 침전 공정은 잘 알려져 있고 널리 쓰인다. 본 발명의 공정과 비교하여 침전 공정은 대규모 공정으로서 세밀하게 제어된 연화용(軟化用) 화학 물질의 첨가를 요하고 대량의 고형 폐기물을 배출하며 종종 불안정하고 스케일이 생기는 물을 낳는다. 분리막 공정, 특히 역삼투를 이용하는 분리막 공정은 냉각용 보충수 전처리에 사용된다고 공지되어 있다. 그러나 분리막 공정은 스케일 형성과 막 오염을 피할 수 없어서 블로우다운이 필요한데, 종종 미처리 보충수를 사용하는 냉각탑에서 필요한 것보다 더 과량의 블로우다운이 필요하다. 역삼투 공정은 고순도의 물을 생산한다. 이러한 고순도 물은 부식성 이온량이 적다는 이점이 있다. 그렇지만 부식 억제성 이온도 제거되며 냉각 시스템에 쓰였을 때 이 고순도의 물은 상당히 부식성이고 처리하기 어려운 것이 전형적인 경우이다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 공정은 상기 두 넓은 범주의 선행 기술의 한계를 극복한다.

선행 기술에는 많은 이온 교환 공정이 알려져 있다. 집합적으로 이 이온 교환 공정은 양이온, 음이온 또는 복합 이온 교환 공정을 포함한다. 양이온과 음이온 교환 수지는 강산성과 약산성 양이온 교환 수지와 강염기성과 약염기성 음이온 교환 수지로 세분된다(The Nalco Water Handbook, 1998, 2~12쪽, "Ion Exchange", McGraw-Hill 출판사, 1998). 이러한 공정 중 일부가 냉각 보충수의 전처리에 사용되고 있다. 냉각탑의 보충수 처리 방법으로 잘 알려지고 널리 쓰이고 있는 것은 경도 제거를 위한 나트륨 순환 연화법(sodium-cycle softening)(J. P. Wetherell과 N.D. Fahrer. Recent Developments in the Operation of Cooling Tower Systems with Zero Blowdown, Cooling Tower Institute, TP-89-13, 1989)이다. 이 공정은 미처리수(raw water)를 나트륨 이온으로 채워진 강산성 양이온(SAC) 교환 컬럼에 통과시키는 단계를 포함한다. 이 공정으로 생산한 물은 경도 물질(예를 들어 Ca² ⁺, Mg²⁺)이 거의 완벽하게 나트륨으로 치환되어 있어, CaCO₃과 그 밖의 칼슘 스케일에 관해서는 스케일을 형성하지 않는다. 이 처리수의 음이온 함량은 변하지 않는다. 냉각탑 보충수 처리에 사용할 경우 이 공정은 몇몇 한계와 결점을 가지고 있다. 부식성 음이온(예를 들어 Cl^-, SO₄ ² ^-)이 보충수에서 제거되지 않기 때문에 냉각탑 속에 이들 음이온이 문제되는 수준으로 농축할 수 있다.

더욱이 탄소강에 대한 자연수의 부식성은 물 속 부식성 화학종의 억제성 화학종(예를 들어 CO₃ ^2-)에 대한 비율에 크게 영향을 받는다(T. E. Larson과 R. V. Skold, Laboratory Studies Relating Mineral Quality of Water to Corrosion of Steel and Cast Iron, 1958 Illinois State Water Survey, 미국 일리노이주 Champaign, 43~46쪽, ill. ISWS C-71). 만약 원수(source water)에서 이 비율이 유리하지 못할 경우 수처리 공정이 이를 개선하지는 못한다. 또 다른 결점은 수지를 재생하기 위하여 필요한 과량의 염수(흡수할 경도 물질의 세 배가 전형적)가 심각한 배출 문제를 일으킨다는 점이다. 이 공정의 변형예는 Duke의 미국 특허 제 6,929,749B2호에서 기술하고 있는데, 여기서는 다량의 규산염(> 200 mg/mL SiO₂)과 높은 pH(> 9.0)를 이용하여 부식을 조절한다.

약산성 탈알칼리화(weak acid dealkalization)는 보일러 급수 처리의 잘 알려진 방법이다. 이 방법은 또한 냉각탑 보충수의 전처리 수단으로 사용되었다(Stander의 미국 특허 제 6,746,609호와 Littmann의 제 4,532,045호를 보라). 이 공정은 미처리수를 약산성 양이온 교환 수지(WAC)가 수소 또는 양성자 형태인 컬럼에 통과시키는 단계를 포함한다. 미처리수 속의 탄산 이온과 탄산수소 이온은 약염기성 수지로부터 수소 이온을 빼앗아 탄산 이온과 탄산수소 이온을 탄산(즉 H₂CO₃)으로 변환하고 수지에 하전된 자리를 남긴다. 이어서 이 하전된 자리는 양이온 중 이가의 경도 이온을 선호적으로 흡수한다. 이 공정으로 생산한 물은 pH가 3.5에서 6.5로 약간 산성(컬럼을 소모하는 정도에 달림)이고 알칼리도의 제거에 비례하여 줄어든 경도를 가진다. 소모된 후에는 이온 교환 컬럼을 강산으로 재생한다. WAC 수지를 사용하면 생기는 이점은 재생이 더 효과적이어서 과량의 재생제를 쓸 필요가 줄어든다는 점이다.

이 공정으로 생산한 물은 흔한 건설 재료 중 수많은 것에 대하여 부식성인데, Wilding의 미국 특허 제 5,730,879호, Stander의 제 6,746,609호, Derham의 제 4,931,187호에서 개시하는 공정은 냉각탑에서 원하는 pH와 알칼리도를 달성하기 위하여 탈알칼리 시스템을 제어 우회(controlled bypass)하는 방법을 교시한다. 그러나 이렇게 얻은 물도 수처리 단위와 혼합이 일어나는 냉각탑 사이 구간에서 금속에 대하여 매우 부식성이다. Wilding, Stander 특허와 Baumann의 미국 특허 제 5,703,879호도 이러한 목적을 위하여 강산성 양이온 교환 장치를 사용하는 것에 대하여 기술한다.

냉각 시스템 보충수를 처리하기 위하여 음이온 교환 수지를 사용하는 것 또한 기술된 바 있다. Fujita의 미국 특허 제 5,820,763호와 Otaka의 제 5,985,152호와 JP 6-158364는 보충수를 탄산수소 이온으로 채워진 강염기성 음이온 교환(SBA) 수지에 통과시키는 단계로 이루어지는 공정을 기술하고 있다. 이 이온 교환 공정은 부식성 염화 이온과 황산 이온을 제거하고 이들을 억제성 탄산수소 이온으로 바꾸어, 물의 부식성을 줄여 준다. 소모된 후에는 수지를 탄산수소나트륨과 같은 탄산수소염으로 재생한다. 이 수지의 Cl^-과 SO₄ ² ^-에 대한 선택성은 재생을 위하여 과량의 탄산수소나트륨을 사용할 필요를 낳는다.

따라서 재순환식 냉각수 시스템에서 스케일과 부식 경향을 없앨 수 있는 개선된 공정에 대한 필요하다. 특히 중요한 것은 보충수 첨가나 과도한 블로우다운이 필요 없도록 이온성 성분의 이상적인 혼합물을 제조하는 수처리 방법을 제공하는 것이다.

본 명세서는 이에 따라 냉각탑 시스템의 개선된 작동 방법에 대하여 기술한다. 물의 스케일 형성과 부식 경향성을 줄여 줄뿐 아니라, 이 방법은 나아가 수처리 공정의 결과로 부분적 부식 또는 스케일 형성 조건을 낳지 않으면서 배출물 또는 "블로우다운"의 양을 줄이거나 없애 준다. 본 명세서에서 기술하는 측정과 제어 시스템은 일반적으로 여러 가지 측정과, 제어 로직의 구현 수단 및 여러 가지 제어 작용을 포함한다. 이러한 측정은 흐름 속도의 물리적 측정, 물 조성의 화학적 측정 및 물의 부식성과 스케일 형성 경향 등의 시스템 성능 관련 지표들로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 이들 측정에 pH, 전도도, 경도, 알칼리도, 부식성, 스케일 형성 경향, 처리용 첨가제 용량 수준, 처리용 첨가제의 보충수 잔류량, 처리한 보충수 및 재순환수 중 하나 이상이 포함된다.

본 발명의 한 바람직한 측면에서는 냉각 시스템의 스케일 형성과 부식의 가능성을 줄인 냉각 시스템의 작동 방법을 포함한다. 이러한 가능성은 보충수와 탈기 및 농축 후의 냉각 시스템 양쪽 모두에서 줄어드는데, 이는 선행 기술의 두드러진 결점을 극복하는 것이다. 나아가 본 발명은 미처리수와 농축수 스트림 양쪽의 성질을 최적화하기 위한 공정 조절 수단과 냉각 시스템의 블로우다운 또는 배출물의 양을 최소화하는 수단에 대하여 기술한다.

한 실시 형태에서는 본 발명이 증발형 재순환식 냉각수 시스템의 감시와 제어를 위한 방법이다. 이 시스템은 재순환수 스트림, 보충수원, 보충수 스트림과 같은 구성 요소를 갖추고 있는 것이 전형적이다. 본 발명의 방법은 보충수 스트림의 경도와 알칼리도를 줄이는 수단, 경도와 알칼리도의 저감 후 보충수 스트림의 부식성을 줄이는 수단, 보충수원, 보충수 스트림 및/또는 재순환수 스트림의 화학적 조성 및/또는 성능 특성을 측정하는 수단, 상기 측정한 화학적 조성 및/또는 성능 특성이 최적 범위에 있는지 판별하는 수단과 시스템 작동 파라미터 중 하나 이상을 조절하는 수단을 갖추고 있다.

다른 측면에서, 본 발명은 증발형 재순환식 냉각수 시스템을 감시하고 제어하는 방법이다. 이 시스템은 재순환수 스트림, 보충수원, 보충수 스트림과 선택적으로 첨가제원 및 이들 구성 요소 중 적어도 하나와 교신하는 제어 장치와 같은 구성 요소를 갖추고 있는 것이 전형적이다. 이 시스템이 작동 조건하에 있을 때 본 발명 방법은 재순환수 스트림, 보충수 스트림 및/또는 보충수원의 특성 중 하나 이상을 측정하는 단계를 포함한다. 측정한 특성은 이어서 제어 장치에 송신되고, 제어 장치는 이어서 측정한 특성이 미리 선정한 기준에 맞는지 판별한다. 만약 측정한 특성이 미리 선정한 기준에 맞지 않으면 이 제어 장치는 적어도 다음 기능 중 하나를 수행할 수 있게끔 작동할 수 있다: (i) 상기 측정한 특성의 부분 집합을 조절할 수 있는 어떠한 이온 교환 소재와 보충수원에서 나오는 보충수원을 접촉시키는 작동을 할 수 있는 장치를 하나 이상 활성화, (ii) 하나 이상의 첨가제를 증발형 재순환식 냉각수 시스템에 도입하기 위하여 선택적으로 첨가제원을 활성화, (iii) 하나 이상의 제어 작용을 선택적으로 활성화.

또 다른 측면에서, 본 발명은 증발형 재순환식 냉각수 시스템을 작동하기 위한 장치인데, 이 시스템은 일반적으로 재순환수 스트림, 보충수원, 보충수 스트림 및 제어 장치와 같은 구성 요소를 갖추고 있다. 이 제어 장치와 교신하는 것은 재순환수 스트림, 보충수 스트림 및/또는 보충수원의 특성을 하나 이상 감시하도록 작동할 수 있는 감시 장치이다. 이 제어 장치와 교신하는 송신 장치는 이 감시 장치에서 측정한 특성을 제어 장치로 송신하도록 작동할 수 있다. 이 제어 장치는 상기 측정한 특성이 미리 선정한 기준에 맞는지 판별하는 명령을 수행하도록 작동할 수 있고, 이 시스템 내의 다른 모든 구성 요소나 장치에 명령이나 데이터를 송신하도록 작동할 수 있다. 수신 장치도 상기 제어 장치와 교신하며, 마찬가지로 상기 시스템의 모든 다른 구성 요소나 장치로부터 송신한 명령이나 데이터를 수신하도록 작동할 수 있다.

한 바람직한 실시 형태에서는 본 발명이 전술한 제어 장치와 교신하는 이온 교환 장치를 포함한다. 이 이온 교환 장치는 이온 교환 소재를 포함하고 전술한 제어 장치에서 송신한 명령을 받아 활성화되어 보충수 스트림을 이온 교환 소재에 접촉시킬 수 있다. 이 이온 교환 소재를 선택할 때는 전술한 특성의 부분 집합을 조절할 수 있도록 한다. 전술한 특성은 또한 재순환 냉각수 스트림내의 하나 이상의 첨가제 농도를 조절하도록 작동할 수 있는 선택적 요소인 첨가제원을 통하여 조절할 수 있다.

본 발명은 나아가 추가적인 제어 작용을 위한 선택적인 메커니즘을 포함한다. 대표적인 제어 작용에는 블로우다운 회로의 제어, 시스템으로 미처리수의 우회 유입(bypass flow)을 조절하는 것, 시스템에 대한 첨가제의 주입 또는 제거를 조절하는 것, 시스템에 대한 이산화탄소 또는 다른 탄산 화학종의 첨가 또는 제거를 조절하는 것, 미처리수를 보충수와 혼합하는 것, 첨가제원에서 나오는 스케일, 부식 및/또는 생물학적 조절용 첨가제물의 용량을 조절하는 것과 상기 제어 작용들의 조합 제어가 포함된다.

본 발명의 유리한 효과는 냉각 시스템의 효율적이고 신뢰성 있는 작동이 가능한 장치와 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 유리한 효과는 냉각 시스템에서 물을 더 효율적으로 사용함으로써 선행 기술의 한계를 극복한 데에 있다.

본 발명의 또 다른 유리한 효과는 냉각 시스템내 물의 부식과 스케일 형성 경향을 저감한 장치와 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 또 하나의 유리한 효과는 냉각 시스템에서 블로운다운 스트림의 첨가제 화학 물질 배출량을 줄인 데에 있다.

도 1은 전형적인 증발형 재순환식 냉각수 시스템을 묘사한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 바람직한 실시 형태를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 방법의 여러 단계에서 생산한 물의 특성을 나타낸 예시이다.
도 4는 재순환수 스트림, 우회 스트림(bypass stream)과 알칼리도원(alkalinity source)을 갖추고 있는 본 발명의 다른 실시 형태를 도시한다.

본 발명의 추가적 특성과 효과는 본 명세서에서 이하 기술하며, 발명의 상세한 설명과 도면, 실시예를 통하여 분명히 알 수 있다.

도면을 참조할 때, 증발형 재순환식 냉각 시스템의 전형적인 구성 요소는 도 1의 모식도에 도시되어 있다. 냉각 시스템(100)은 (미도시한) 보충수원(makeup source)에 연결된 보충수 스트림(102)을 갖추고 있다. 집수조(collective basin, 101)는 기능적으로 방열 장치(104)(집합적으로는 "냉각 단위"), 블로우다운 회로(106), 열교환기(112)에 급수하는 도관(110), 재순환수 도관(114), 처리용 첨가제 주입기(116)와 첨가제 주입점(118)을 포함한다. 재순환수의 증발 손실(108)은 방열 장치(104)를 통하여 일어난다.

도 2는 본 발명의 한 바람직한 실시 형태의 모식도이다. 냉각 시스템(200)은 냉각 시스템(100)에 관하여 설명한 상기 구성 요소 외에 전술한 방법을 수행하도록 작동하는 추가적 구성 요소를 포함하고 전술한 본 발명의 장치도 갖추고 있다. 제어 장치(202)는 직간접으로 교신 중(204a에서 204g까지의 점선으로 표시)이다. 전술한 구성 요소 중 어떠한 것들 사이의 교신도 유선 통신망, 근거리 통신망, 광역 통신망, 무선 통신망, 인터넷 접속, 마이크로파 회선(microwave link), 적외선 회선 등을 통하여 이루어질 수 있음을 알아야 한다.

"제어 장치(controller)", "제어 시스템(controller system)" 및 유사한 용어들은 수동 조작기를 가리키거나, 프로세서, 기억 장치, 음극선관, 액정 표시 장치, 플라스마 표시 장치, 터치스크린 또는 기타 모니터 등의 구성 요소 및/또는 다른 구성 요소를 갖춘 전자 장치를 가리킨다. 몇몇 경우에는 이 제어 장치를 하나 이상의 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit), 프로그램 또는 알고리듬, 하나 이상의 고정 배선 장치 및/또는 하나 이상의 기계 장치와 통합하여 작동할 수 있다. 상기 제어 시스템의 전부 또는 일부 기능은 고정 배선 통신망,근거리 통신망, 광역 통신망, 무선 통신망, 인터넷 접속, 마이크로파 회선(microwave link), 적외선 회선 등을 통한 통신을 위하여 네트워크 서버 등의 중앙부에 자리 잡을 수 있다. 나아가 신호 조절기(signal conditioner) 또는 시스템 감시 장치 등의 기타 구성 요소를 포함시켜 신호 처리 알고리듬을 촉진할 수도 있다.

본 발명의 한 실시 형태에서는 이 제어 방식이 자동화된 것이다. 다른 실시 형태에서는 이 제어 방식이 작동자가 신호를 해석하는 수동 또는 반수동식이다. 이러한 제어 로직을 구현하는 수단은 시스템으로부터 입력 데이터를 수신하여 해석하고, 적절한 제어 작용을 결정하며, 제어 작용 장치(actuator)에게 이를 교신할 수 있는 모든 장치일 수 있다. 바람직하게는 이 다양한 가능 제어 작용들에 전술한 시스템 구성 요소의 작동을 조절하여 희망하는 물의 화학 조성과 특성을 달성하는 능력이 있다. 대표적인 작동 조절에는 블로우다운 회로의 제어, 시스템으로 미처리수의 우회 유입(bypass flow)을 조절하는 것, 시스템에 대한 첨가제의 주입 또는 제거를 조절하는 것, 시스템에 대한 이산화탄소 또는 다른 탄산 화학종의 첨가 또는 제거를 조절하는 것, 미처리수를 보충수와 혼합하는 것, 스케일, 부식 및/또는 생물학적 조절용 첨가제물의 용량을 첨가제원으로부터 조절하는 것 또는 상기 제어 작용들의 조합이 포함되지만 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 또한 이온 교환 장치(210a와 210b)(때때로 이들을 묶어 이온 교환 장치(210)라고 일컫겠다)를 도시한다. 이 실시 형태에서는 보충 스트림(102)을 먼저 이온 교환 장치(210a)로 처리하여 경도와 알칼리도가 줄어든 저감 스트림(102a)를 산출한다. 저감 스트림(102a)을 이어 이온 교환 장치(210b)로 처리하여 부식성이 줄어든 저감 스트림(102b)을 산출한다. 본 발명의 다른 실시 형태에서는 냉각 시스템(200)이 하나, 둘 또는 세 개의 이온 교환 장치를 포함할 수 있다. 이온 교환 장치(210)는 보충수 스트림의 측정 특성들 중 일부 집합을 조절하게끔 작동할 수 있는 이온 교환 소재를 적어도 한 종류 포함하는 것이 바람직하다. 대표적인 이온 교환 소재에는 양이온 교환 재료, 약산성 양이온 교환 재료, 음이온 교환 재료, 약염기성 음이온 교환 재료 및 이들의 조합이 포함된다. 이러한 재료들은 이 분야에 공지되어 있다. 제어 장치(202)를 조작하여 이온 교환 장치(210(201a 및/또는 210b 포함))를 활성화시켜 보급수 스트림(102)과 상기 이온 교환 재료를 접촉시킬 수 있다.

보충수 스트림의 경도와 알칼리도를 줄이는 한 바람직한 수단은 이온 교환 시스템으로서 선택적으로는 재생 수단을 갖추고 있는 것이다. 더 바람직하게는 양이온 교환 재료를 포함하는 이온 교환 시스템으로서 양성자화 형태로 재생하는 수단을 갖추고 있는 것이다. 가장 바람직하게는 약산 형태로 재생하는 수단을 갖춘 약산성 양이온 교환 기질을 포함하는 이온 교환 시스템이다.

물의 부식성을 줄이기 위한 수단은 바람직하게는 물의 pH를 증가시키는 시스템이다. 더 바람직하게는 이 수단이 부식성을 줄이기 위하여 흡수된 부식 억제성 물질을 함유하고 있는 음이온 교환 시스템으로서 이들 억제성 물질이 부식성 음이온을 흡수할 수 있는 것이다. 더 바람직하게는 이 수단이 재생 수단을 갖춘 약염기성 음이온 교환 장치이다.

[실시예]

전술한 내용을 더 잘 이해할 수 있도록 참조를 위하여 이하의 실시예를 제시한다. 이 실시예는 발명을 예시하기 위함이지 발명의 범위를 제한하기 위함이 아니다.

도 3은 본 발명의 여러 단계에서 산출된 물의 특성을 예시하는 예측예이다. 이 순서도(300)는 증발형 재순환 냉각 시스템의 여러 지점에서 물의 특성이 변화하는 전형적인 경로를 나타낸다. 표(302)는 냉각 시스템 보충수로 쓰일 전형적인 미처리수의 조성을 나타낸다. 이 미처리수는 산성 재생제에 노출시켜 H⁺ 또는 양성자화 형태로 바꾼 (카르복시산 작용기의) 약산성 양이온(WAC) 교환 수지를 함유하는 컬럼(304)을 통과하게 된다. 이 카르복시산 작용기의 약한 산성 때문에 이 수지에는 염기로 작용하는 화학종이 상기 수소 이온을 제거하여 주지 않는 한 이온 교환능이 없거나 거의 없다. 미처리수의 알칼리도(HCO₃ ^-과 CO₃ ² ^-)는 전술한 카르복시산 작용기와 반응하여 이산화탄소와 상기 이온 교환 수지의 카르복시산염 형태를 생성함으로써 이러한 목적에 기여한다. 이 수지가 이러한 탈양성자화에 의하여 하전되면 수지는 보충수로부터 양이온 용질들을 흡수한다. 이 카르복시산염 수지는 양이온에 대한 선택도가 Ca² ⁺>Mg² ⁺>>Na⁺ 순인 것이 전형적이다.

이 공정의 최종 결과는 표(306)에 나타낸 중간수 조성인데, 이 중간수는 높은 농도의 CO₂와 WAC 컬럼(304)에서 새어 나온 소량의 무기 산을 포함한다. 이 중간수는 3.5 내지 5.5의 pH를 가지고 철과 배수관에 흔히 쓰이는 황동(yellow metal)에 대하여 고도로 부식성일 것으로 예상된다. 표(306)로 나타낸 조성의 물은 WAC 컬럼(304)에 대한 노출을 통하여 생산되는데, 이 물을 부식도 감소를 위한 수단으로 처리하게 된다. 이 실시예에서는 컬럼(308)이 자유 염기 형태로 약염기성 음이온(WBA) 수지를 포함한다. WBA 수지는 물에 녹지 않는 이온 교환 소재로서 약염기성 작용기, 전형적으로는 1급 또는 2급 아민으로 작용기화되어 있다. 이 수지는 그 자유 염기 형태에서 전하를 띠지 않고 이온 교환능을 거의 가지지 않는다. WBA 수지의 자유 염기 형태는 양성자를 흡수하고 양전하를 띠면서 표(306)의 조성을 가지는 물 속의 용해된 이산화탄소와 무기 산과 반응하여 용해된 CO₂를 대부분 탄산수소염(HCO₃ ^-) 형태로 바꾼다. 양성자화 된 후 WBA 수지는 음이온 교환능을 얻고 음이온을 흡수한다. 실시예 속에 존재하는 음이온에 대한 흡수 선호도 순서는 SO₄ ^2->>Cl^->HCO₃ ^-이다. 이 공정에서 얻은 물의 전형적인 조성은 표(310)에 나타내었다.

다음의 실시예에서 증명하듯이 WBA 처리로 산출한 물은 부식에 민감한 급수관로 또는 냉각 단위(314)로 향하는 배관(312)으로 흘려 보낼 수 있을 정도로 충분히 낮은 부식성을 가지고 있다(냉각 단위(314)는 도 1의 집수조와 방열 장치를 포함한다). 기체 제거, 증발과 농축의 공정(본 실시예에서는 10회)을 거쳐 처리된 물은 표(316)에 나타낸 조성을 이룰 수 있는데, 이는 부식과 스케일 조절을 위해서 유리한 조성이다.

부식과 스케일 제어를 위한 최적의 물 화학 조성은 보충수의 총경도를 늘릴 수도 줄일 수도 있다(T. E. Larson과 R. V. Skold의 Laboratory Studies Relating Mineral Quality of Water to Corrosion of Steel and Cast Iron, 1958, Illinois State Water Survey, 미국 일리노이주 Champaign, 43~46쪽: ill. ISWS C-71을 보라). 본 발명에 따르면 이러한 상황은 측정과 제어 시스템이 감지할 수 있고, 다음의 제어 작용 중 어떠한 것이나 또는 이들을 조합한 작용을 써서 대응할 수 있다(actuated). (냉각 단위(314)의 블로우다운 회로(315)를 통과하는) 블로우다운 속도의 감소는 보충수의 모든 용존 화학종의 농도를 늘리지만 속도의 증가는 농도를 낮춘다. 그렇지만 블로우다운이 늘어나면 냉각 시스템 작동 효율이 떨어지기 때문에 이는 가장 바람직한 작용이 될 수 없다.

도 4를 참조할 때, 시스템의 경도도 부분적 우회 스트림(partial bypass stream 402)을 써서 증가시킬 수 있다. 경도의 저감이 필요하면 그 적절한 제어 작용은 재순환 스트림(404)을 활성화하여 이를 들어오는 미처리수와 혼합하는 것이 될 수 있는데, 총경도에 대한 알칼리도의 비율을 효과적으로 늘림으로써 WAC 컬럼(304)의 효율을 늘릴 수 있다. WAC 컬럼(304)의 경도 제거는 알칼리도원(alkalinity source)으로부터 보충 주입을 함으로써 향상시킬 수 있는데, 이 보충 주입은 WAC 컬럼(304)의 전에 주입 도관(408)을 통하여, 예를 들어 탄산나트륨 또는 탄산수소나트륨을 제공한다. 한 바람직한 실시 형태에서 제어 장치(202)는 통신 연결부(communication link, 410a, 410b, 410c)를 거쳐 여러 가지 시스템 구성 요소와 교신한다. 이 제어 장치(202)에는 하나, 둘 또는 적절한 모든 갯수로 전술한 통신 연결부가 포함될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

자연적인 물 공급원은 다양한 용질의 조성을 가지고 있다. 냉각 시스템용 수처리에 특히 중요한 것은 부식 억제성 이온과 부식 촉진성 이온의 비율이다. 냉각 시스템내 바람직한 물 조성을 유지하면서 연화 플랜트(즉 WAC 컬럼)가 효율적으로 작동하게 하려면 본 발명의 측정 및 제어 시스템을 작동시켜 이 비율에서 벗어난 값을 조절할 수 있다. 실시예 1에서 설명한 원리 때문에 WBA 음이온 교환 장치의 작동은 또한 이러한 목적에 특히 중요하다. 이 WBA 수지의 이온 교환 작용은 용존 이산화탄소에 의하여 활성화되는데, 이산화탄소는 미처리수의 알칼리도와 상기 WAC 컬럼 사이의 상호작용 생성물이다. 알킬리도의 농도가 상기 침해성 이온(aggressive ion)보다 낮으면 침해성 이온(예를 들어 Cl^-과 SO₄ ² ^-)의 제거가 충분하지 못할 수 있다. 역으로 미처리수의 알칼리도가 침해성 이온의 농도보다 크면 이온 교환능 중 일부는 탄산수소 이온을 흡수하는데 쓰이게 되는데, 탄산수소 이온은 부식 억제에 있어서 바람직한 화학종이다. 본 발명에 따르면 제어 작용 중 하나는 상기 WAC 컬럼 후 상기 WBA 컬럼 전에 주입 또는 스트리핑(stripping)을 통한 이산화탄소 부가 또는 제거이다.

부식 시험은 미국 일리노이주 Naperville의 수도물(미시간 호수)을 써서 구리와 연강 쿠폰(mild steel coupon)에 대하여 세 가지 조건으로 수행하였다: (i) 수도관에서 나온 미처리수, (ii) WAC 처리 시료, (iii) WAC/WBA 처리 시료. 이들 쿠폰을 밤새 동안 상기 세 가지 조성의 물 속에 각각 노출시켰다. 결과는 도 1에 나타내었다. 미처리수는 탄소강에 약간 부식성이었고, WAC 처리한 물은 심각하게 부식성이었으며, WAC/WBA 처리한 물은 훨씬 덜 부식성인 것을 관찰하였다.

화학종 (mg/L CaCO₃)	미처리수	WAC	WAC/WBA
Ca	89	2	6
Mg	46	1.7	8.2
Na	16	16	22
M 알칼리도	100	-53	40
Cl	21	15	0.83
SO₄	30	29	0.21
pH	8.1	3.2	8.1
전도도(μS/cm)	300	300	74
부식(밀리인치/년) (연강)	9.7	96	3.7
부식(밀리인치/년) (탄소강)	━	9.8	2.2

본 실시예는 선행 기술의 결함을 예시한다. Littman의 미국 특허 제 4,532,045호와 Stander의 제 6,746,609호는 WAC 처리한 물과 미처리수를 혼합하면 적절한 부식 제어를 제공할 수 있다고 시사한다. 그러나 표 2의 데이터는 그렇지 않다고 가리킨다. 표 2에서는 처리수와 미처리수의 여러 가지 혼합물에 대하여 시험 용액 속의 용존 금속 이온으로 측정한 부식성을 보여 준다. 심지어 미처리수/처리수의 80/20 부피% 혼합물도 구리, 강, 황동과 아연 도금강(galvanized steel)에 대하여 상당하게 증가한 부식성을 지닌다.

미처리수 %	WAC %	pH	연강 쿠폰	구리 쿠폰	황동 쿠폰		아연 도금강 쿠폰
			화 학 종 (mg/mL)
			Fe	Cu	Cu	Zn	Zn	Fe
100	0	7.81	0.42	0.84	0.37	0.62	0.1	0.16
80	20	6.57	2.2	12.6	9.9	9.2	0.11	8
60	40	5.64	10.1	6.5	3.8	8.8	0.5	7.2
40	60	4.96	15.3	2.2	0.75	10.4	0.5	11.8
20	80	4.33	21.25	4	1.3	14.25	1	15.5
0	100	3.66	48.5	10	2	16	1	23.25

본 발명에 따른 제어 작용의 예는 처리수를 미처리수와 재활용하고 혼합하여 경도와 음이온의 제거율을 증가시키는 것이다. WAC 재료로 경도를 제거하는 것은 물에 존재하는 알칼리도의 양에 비례하는 것이 전형적인 경우이다. 만약 알칼리도가 총경도보다 적으면 총경도의 일부만이 일반적으로 제거된다. 처리수를 WAC 컬럼 이전의 한 지점까지 재순환함으로써 혼합수의 알칼리도와 경도 균형을 더 밀접하게 맞추고 경도 제거율을 높일 수 있다. 이 공정의 데이터는 표 3에 나타내었다. 두번째 통과시는 총경도와 Ca의 균형을 대략 맞추기 위하여 미처리수 대 재순환수의 비율이 2/1이었다.

화학종 (mg/L CaCO₃)	미처리수	양이온	양이온 /음이온	혼합수 미처리	혼합수 양이온	혼합수 양이온/음이온
Ca	180	36	57	130	16	18
Mg	83	45	44	68	27	30
Na	170	170	170	150	150	140
Cl	170	170	130	160	160	130
SO₄	85	84	0.95	57	57	0.35
M 알칼리도	160	-28	130	140	-21	70
pH	8.4	3.5	7.8	8.1	3.2	7.4
전도도 (μS/cm)	830	650	530	710	540	430

미처리수는 수원에 따라 용질 조성이 크게 다르다는 것이 잘 알려져 있다(Nalco Water Handbook, "Ion Exchange", 2~12쪽, 1998). 이 실시예는 본 발명의 방법을 이렇게 다양한 조성의 물에 맞출 수 있게 하여 주는 제어 작용을 예시한다. 이 제어 작용은 알칼리성 또는 산성 첨가제를 WAC 컬럼 노출 전에 미처리수에 부가하여 경도 제거율을 높이거나 낮추는 단계를 포함한다. 산성 화학종은 황산, 염산, 질산, 유기산 등의 하나 이상의 강산을 포함할 수 있다. 알칼리성 화학종은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 탄산염, 탄산수소염 또는 수산화물을 포함할 수 있다.

표 4의 결과는 탄산수소나트륨을 연화 공정 전에 부가한 효과를 도시한다. 첫 세 열은 전형적인 알칼리 부족성 물과 WAC/WBA 단계의 결과를 보여 준다. 마지막 세 열은 80 ppm(CaCO₃ 기준)의 탄산수소나트륨을 가한 효과를 나타낸다. 경도와 부식성 이온 제거의 현저한 향상이 관찰되었다.

화학종 (mg/L CaCO₃)	미처리수	WAC	WAC/WBA	미처리수 +NaHCO₃	알칼리도 향상 WAC	알칼리도 향상 WAC/WBA
Ca	180	36	57	180	11	13
Mg	83	45	44	87	9	12
Na	170	170	170	270	250	240
Cl	170	170	130	170	170	63
SO₄	85	84	1	88	90	4.5
M 알칼리도	170	-28	130	250	-33	190
pH	8.4	3.5	7.8	8.4	4.2	7.8
전도도 (μS/cm)	830	650	530	970	620	480

다양한 물의 품질과 원하는 냉각탑 물의 최종 조성이 WAC와 WBA 컬럼/이온 교환 재료 양쪽 모두의 효율을 제어하는 쪽을 바람직하게 한다. 부식성 이온의 제거와 그에 이어지는 WBA 컬럼에 의한 알칼리도 향상은 WAC 컬럼에 의하여 생산되는 용존 이산화탄소로 제어하는 것이 전형적인 경우이다. 본 발명의 다른 제어 작용은 이산화탄소 제거 단계를 추가하여 원하는 제어 작용을 달성하는 것이다. 표 5의 결과는 이 효과를 나타낸다. 첫 세 열은 WAC 컬럼에 의하여 자연적으로 생산되는 이산화탄소가 낳는 처리 효과를 보여 준다. 마지막 네 열은 이산화탄소를 부가하거나 제거하는 효과를 도시한다. 이러한 제어 작용을 통하여 억제성 이온 대 부식성 이온의 비율을 조절할 수 있고, 그렇게 함으로써 공정에서 생산되는 물의 부식성을 제어할 수 있다. 표 5에서 NC는 "내재성 CO₂(native CO₂)", DC는 "탈탄산화(decarbonated)", 그리고 FC는 "완전 탄산화(fully carbonated)"를 뜻한다.

화학종 (mg/L CaCO₃)	미처리수	WAC NC	WAC/WBA NC	WAC DC	WAC FC	WAC/WBA DC	WAC/WBA FC
Ca	180	11	13	6.3	3.7	7	3.9
Mg	83	9	12	5.5	10	6.5	9.8
Na	270	250	240	260	290	280	280
Cl	170	170	63	180	180	200	43
SO₄	88	90	4.5	91	93	15	0.52
M 알칼리도	250	-33	190	-10	-10	63	230
pH	8.4	4.2	7.8	6.7	4.6	9.7	6.1
전도도 (μS/cm)	970	620	480	640	670	640	530

본 명세서에서 기술하는 현재 바람직한 실시 형태에 대한 여러 가지 변경과 변형이 이 분야의 당업자에게 자명하리라는 점을 알아야 한다. 그러한 변경과 변형은 본 발명의 사상과 범위에서 벗어나지 않고 그 의도한 효과를 감소시키지 않으면서 이루어질 수 있다. 따라서 그러한 변경과 변형을 첨부하는 청구 범위에서 망라하고 있음을 밝혀 둔다.

Claims

증발형 재순환식 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법에 있어서,
상기 시스템은 재순환수 스트림(recirculated water stream), 보충수원(makeup water source) 및 보충수 스트림을 포함하는 구성 요소를 갖추고 있으며, 상기 방법은
(a) 상기 보충수 스트림의 경도와 알칼리도를 감소시키는 수단;
(b) (a) 단계의 수단에 따른 처리 후 보충수 스트림의 부식성을 감소시키는 수단;
(c) 상기 보충수원, 보충수 스트림 및/또는 재순환수 스트림의 화학적 조성 및/또는 성능 특성을 측정하는 수단;
(d) 상기 측정한 화학적 조성 및/또는 성능 특성이 최적 범위에 있는지를 판별하는 수단; 및
(e) 상기 시스템의 작동 파라미터 하나 이상을 조절하는 수단을 포함하는, 증발형 재순환식 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 보충수 스트림의 경도와 알칼리도를 감소시키는 수단은 이온 교환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 보충수원, 보충수 스트림 및/또는 재순환수 스트림의 화학적 조성 및/또는 성능 특성이 최적 범위에 있는지를 측정하는 수단은 제어 장치와 교신 중인 센서를 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 화학적 조성 및/또는 성능 특성은 pH, 전도도, 경도, 알칼리도, 부식성, 스케일 형성 경향 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
증발형 재순환식 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법에 있어서,
상기 시스템은 재순환수 스트림, 보충수원, 보충수 스트림, 선택적 첨가제원(optional additive source) 및 상기 구성 요소들 중 적어도 하나와 교신하는 제어 장치를 포함하는 구성 요소를 갖추고 있으며, 상기 방법은
(a) 상기 증발형 재순환식 냉각수 시스템을 작동하는 단계;
(b) 상기 재순환수 스트림, 보충수 스트림 및/또는 보충수원의 특성을 하나 이상 측정하는 단계;
(c) 상기 측정한 특성을 상기 제어 장치에 송신하는 단계;
(d) 상기 측정한 특성이 미리 선정한 기준에 맞는지를 판별하는 단계; 및
(e) 상기 측정한 특성이 상기 미리 선정한 기준에 맞지 않을 때,
(i) 상기 측정한 특성의 부분 집합을 조절할 수 있는 이온 교환 소재와 상기 보충수원에서 나온 보충수 스트림을 접촉시키도록 작동할 수 있는, 하나 이상의 장치를 활성화하는 단계,
(ii) 하나 이상의 첨가제를 상기 증발형 재순환식 냉각수 시스템에 도입하기 위하여 선택적으로 상기 첨가제원을 활성화하는 단계,
(iii) 하나 이상의 제어 작용을 선택적으로 활성화하는 단계
를 포함하는, 증발형 재순환식 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 이온 교환 소재의 이온 교환능이 감소하였을 때 상기 소재를 재생하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 보충수 스트림과 개별적으로 접촉할 수 있는 복수의 서로 다른 이온 교환 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 이온 교환 소재는 양이온 교환 재료, 약산성 양이온 교환 재료, 음이온 교환 재료, 약염기성 음이온 교환 재료 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 제어 작용은 블로우다운 회로의 제어, 시스템으로 미처리수의 우회 유입(bypass flow)을 조절하는 것, 시스템에 대한 첨가제의 주입 또는 첨가제 제거를 조절하는 것, 시스템에 대한 이산화탄소 또는 다른 탄산 화학종의 첨가 또는 제거를 조절하는 것, 미처리수를 보충수와 혼합하는 것, 첨가제원에서 나오는 스케일, 부식 및/또는 생물학적 조절용 첨가제의 용량을 조절하는 것 및 상기 제어 작용들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제5항에 있어서, 상기 방법은 통신망을 거쳐 작동하는 것을 포함하고, 이 때 상기 통신망은 하나 이상의 센서, 추가적 제어 장치, 디지털 저장 매체 및/또는 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제10항에 있어서, 상기 통신망은 인터넷인 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 감시 및 제어 방법.
제1항의 방법을 수행하도록 작동할 수 있는 컴퓨터용 수행 명령이 저장된 디지털 저장 매체.
증발형 재순환식 냉각수 시스템의 작동을 위한 장치에 있어서,
상기 시스템은 재순환수 스트림, 보충수원, 보충수 스트림 및 제어 장치를 포함하는 구성 요소를 갖추고 있으며, 상기 장치는
(a) 재순환수 스트림, 보충수 스트림 및/또는 보충수원의 특성을 하나 이상 측정하도록 작동할 수 있고, 상기 제어 장치와 교신하는 감시 장치;
(b) 상기 측정한 특성이 미리 선정한 기준에 맞는지를 판별하는 명령을 수행도록 작동할 수 있고, 명령 또는 데이터를 상기 시스템내의 어떠한 구성 요소나 장치에라도 송신하도록 작동할 수 있는 제어 장치와 교신하되, 상기 측정한 특성을 상기 감시 장치로부터 상기 제어 장치에 송신하도록 작동할 수 있는 송신 장치;
(c) 상기 제어 장치와 교신하며, 상기 시스템내의 어떠한 구성 요소나 장치로부터라도 송신된 명령 또는 데이터를 수신하도록 작동할 수 있는 수신 장치;
(d) 상기 제어 장치와 교신하며, 이온 교환 소재를 포함하고, 상기 제어 장치로부터 송신된 명령을 수신함으로써 활성화되어 상기 보충수 스트림을 상기 이온 교환 소재에 접촉시킬 수 있고, 상기 특성의 부분 집합을 조절하도록 작동할 수 있는 이온 교환 장치;
(e) 선택적으로, 상기 재순환수 스트림 속 하나 이상의 첨가제 농도를 조절하도록 작동할 수 있는 첨가제원; 및
(f) 선택적으로, 하나 이상의 제어 작용을 활성화할 수 있는 하나 이상의 메커니즘을 포함하는, 증발형 재순환식 냉각수 시스템의 작동 장치.
제13항에 있어서, 상기 이온 교환 장치는 개별적으로 활성화되어 상기 보충수 스트림에 개별적으로 접촉할 수 있는 복수의 서로 다른 이온 교환 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각수 시스템의 작동 장치.