RU2475568C2 - Способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения - Google Patents

Способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения Download PDF

Info

Publication number
RU2475568C2
RU2475568C2 RU2010102861/02A RU2010102861A RU2475568C2 RU 2475568 C2 RU2475568 C2 RU 2475568C2 RU 2010102861/02 A RU2010102861/02 A RU 2010102861/02A RU 2010102861 A RU2010102861 A RU 2010102861A RU 2475568 C2 RU2475568 C2 RU 2475568C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
orp
real
value
time
zones
Prior art date
Application number
RU2010102861/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010102861A (ru
Inventor
Питер Д. ХИКС
Дэвид А. ГРЭТТАН
Original Assignee
Налко Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Налко Компани filed Critical Налко Компани
Publication of RU2010102861A publication Critical patent/RU2010102861A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2475568C2 publication Critical patent/RU2475568C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/025—Devices and methods for diminishing corrosion, e.g. by preventing cooling beneath the dew point
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D21/00—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value
    • G05D21/02—Control of chemical or physico-chemical variables, e.g. pH value characterised by the use of electric means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70—Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
    • C02F2209/006—Processes using a programmable logic controller [PLC] comprising a software program or a logic diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
    • C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/08—Corrosion inhibition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии. Способ включает определение одной или более рабочих защитных зон в системе горячего водоснабжения. Одна или более рабочих защитных зон включают датчик окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), который способен измерять в реальном времени ОВП в системе при рабочих температуре и давлении. Датчик передает измеренное в реальном времени значение потенциала на блок управления, который оценивает и интерпретирует переданный потенциал, чтобы определить, соответствует ли он заданному значению ОВП. Если измеренное значение потенциала не соответствует заданному значению, то блок управления действует таким образом, чтобы подать одно или более активных химических веществ в систему. Устройство включает приемник, соединенный с одним или более датчиками ОВП, блок управления подачей химических веществ в систему, процессор которого способен интерпретировать измеренное в реальном времени значение ОВП и связан с приемником со стороны каждого датчика ОВП, и передающее устройство в связи с подающим устройством, способным осуществить ввод одного или более активных химических веществ в систему горячего водоснабжения для повышения ее коррозионной стойкости. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 5 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится в общем к способам ингибирования коррозии в системах горячего водоснабжения. Конкретнее, данное изобретение относится к измерению в реальном времени окислительно-восстановительного потенциала при рабочих температуре и давлении в одной или более рабочих защитных зонах, чтобы, с учетом результатов этих измерений, регулировать подачу активных химических веществ. Данное изобретение имеет особое значение для того, чтобы локально и/или глобально ингибировать коррозию в простых или сложных системах горячего водоснабжения.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы горячего водоснабжения обычно состоят или целиком из черных металлов, или же из смешанных металлов, например, системы из меди или медных сплавов, из никеля и сплавов на основе никеля, и из нержавеющей стали, а также в них могут быть включены компоненты из малоуглеродистой стали. Существует большое количество общих классов/компонентов систем горячего водоснабжения, например котлы, нагревательные приборы водяного отопления, теплообменники, генераторы пара, системы атомных электростанций, системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания и дизелей, системы испарителей, термические опреснительные системы, технологические процессы изготовления бумаги, процессы ферментации и т.п., а также связанные с ними вспомогательные устройства. Они представляют собой динамические рабочие системы, которые подвержены воздействию множества явлений, связанных с Redox-воздействиями (т.е. электрохимических явлений в системах горячего водоснабжения, связанных с изменениями окислительного или восстановительного потенциала). Такие явления обычно включают любые процессы, которые подразумевают существование в системе пространства, или режима, окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).
Эти явления являются результатом ряда факторов, включая утечки из различных компонентов системы, загрязнения, поступающие из воздуха в результате существования утечек, неисправности насосов, уплотнений, вакуумных линий и клапанов. Кроме того, увеличенное потребление обогащенной кислородом воды, например подпиточной воды для котлов, возвратного конденсата пара и/или неочищенной поверхностной или подпочвенной воды, неисправности деаэрирующих систем, колебания подачи пара и нагрузки турбин, а также проблемы с насосами, подающими химические вещества, вызывают незапланированное снижение или увеличение расходов веществ для химической обработки. Неконтролируемые явления, связанные с REDOX-воздействием, могут вызвать в системах горячего водоснабжения серьезные коррозионные проблемы, такие как местная коррозия, коррозия под напряжением, коррозионная усталость и/или проблемы ускорения коррозии в потоке. По своей природе эти проблемы являются электрохимическими и, таким образом, связаны с окислительно-восстановительными свойствами при взаимодействии окружающей среды и материала структуры.
Хотя в настоящее время для идентификации событий, связанных с REDOX-воздействием в системах горячего водоснабжения, применяют некоторые обычные способы, из-за динамики систем горячего водоснабжения большинство событий, связанных с REDOX-воздействием, являются непредсказуемыми. Эти способы не нашли широкого применения, поскольку им присущи недостатки (см. ниже). Вследствие этого большую часть связанных с REDOX-воздействием событий не фиксируют и, таким образом, не корректируют. Неконтролируемые события, связанные с REDOX-воздействием, могут приводить к серьезным коррозионным проблемам в этих системах, которые отрицательно влияют на ожидаемый срок службы промышленного оборудования, надежность, производительность, безопасность, воздействие на окружающую среду, смету затрат и общие производственные затраты предприятия.
В настоящее время идентификация связанных с REDOX-воздействием событий включает методы испытаний, подразумевающие использование как подключенных в оперативном режиме приборов, так и «мокрого» химического анализа отобранных образцов. При обоих подходах образец перед проведением измерений следует подвергнуть кондиционированию, например охлаждению. Примеры подключенных в оперативном режиме приборов включают определители содержания растворенного кислорода, приборы для измерения катионной электропроводности, приборы для измерения ОВП при комнатной температуре, приборы для измерения рН, анализаторы натрия, анализаторы жесткости, измерители удельной электропроводности, анализаторы оксида кремния, измерители содержания частиц и мутности, анализаторы восстановителей и т.п. Общий мониторинг коррозии, например анализ образцов и электрохимический анализ, обычно проводят после охлаждения образца или при повышенных температурах. Методы проведения испытаний на отобранных образцах включают проведение анализа на растворенный кислород, рН, жесткость, оксид кремния, электропроводность, содержание общего и растворимого железа, меди и оксида кремния, избыток восстановителя и т.п.
Некоторые из недостатков этих методов включают следующее. Проведение анализа на отобранном образце дает единственную точку измерения во времени и, следовательно, не является жизнеспособным непрерывным способом мониторинга для вызванных REDOX-воздействием событий. К тому же эти методы часто обладают неадекватно низкими пределами определения. Подключенные в оперативном режиме мониторы не обеспечивают прямого измерения REDOX-воздействия и, таким образом, не могут указать, происходит в конкретное время событие, связанное с REDOX-воздействием, или нет. Мониторы коррозии фиксируют общую коррозию, но они не в состоянии измерять изменения скоростей местной коррозии, которая вызвана событиями, связанными с REDOX-воздействием. Подключенные в оперативном режиме анализаторы восстановителей измеряют количество восстановителя, но не в чистом виде REDOX-воздействие, которому подвергают систему при существующих в ней температуре и давлении. Таким образом, то, что REDOX-воздействие может существовать в явном присутствии восстановителя, является другим недостатком этого способа.
Сходными недостатками обладают измерители растворенного кислорода (РК). Измерение количества РК (окислителя), но необязательно REDOX-воздействия, которому подвергают систему, не является точным индикатором коррозионного воздействия. К тому же перед измерением РК образец следует охладить, что увеличивает время запаздывания при определении, если началось событие, связанное с REDOX-воздействием. Кроме того, возможность поглощения кислорода в линии отбора образцов может привести к неточным замерам. REDOX-воздействие может также происходить и в кажущемся отсутствии РК, и малое значение РК в образце (или его отсутствие) потенциально может быть ошибочно отрицательным. Кроме того, все вышеописанные приборы имеют относительно высокую стоимость и требуют частой калибровки и обслуживания.
Образцы для коррозионных испытаний дают усредненный по времени результат для общей коррозии в системе. И опять, этот способ не позволяет проводить замеры в реальном времени или же регулировать события, связанные с REDOX-воздействием. Подключенные в оперативном режиме средства измерения для электрохимической коррозии являются неадекватными для определений местной коррозии, и их нельзя применять в средах с низкой электропроводностью.
ОВП при комнатной температуре представляет собой прямое измерение в чистом виде ОВП образца, отобранного из системы. Недостатком этого способа является то, что он не способен указать, что происходит в системе при данных температуре и давлении. Связанные с REDOX-воздействием события, происходящие при рабочих температуре и давлении, часто невозможно наблюдать при комнатной температуре, поскольку кинетика и термодинамика процесса изменяются в зависимости от температуры. Кроме того, устройства для измерения ОВП при комнатной температуре являются более инерционными и поляризуются с большей вероятностью. Надежность таких устройств является низкой, и они нуждаются в частой калибровке и техническом обслуживании.
Таким образом, существует постоянная потребность в разработке способов точного мониторинга и контроля ОВП в реальном времени в системах горячего водоснабжения при рабочих температуре и давлении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, данное патентное описание предлагает способ мониторинга и контроля ОВП в системах горячего водоснабжения в реальном времени, при рабочих температуре и давлении. Множество процессов, протекающих в системе горячего водоснабжения, вносят вклад в ОВП, который, в свою очередь, служит индикатором REDOX-воздействия для системы горячего водоснабжения. В противоположность обычным измерениям при комнатной температуре измерения ОВП, проведенные в реальном времени при рабочих температуре и давлении системы, способны указать на первичные и вторичные события, связанные с REDOX-воздействием, протекающие в системе в реальном времени. Такой мониторинг ОВП в реальном времени можно применять для измерения, идентификации и оценки потребностей системы в REDOX-воздействии, и он может служить прямым или косвенным индикатором коррозионных процессов.
В одном из аспектов данное изобретение обеспечивает способ контроля ОВП в системе горячего водоснабжения в реальном времени с целью ингибирования коррозии в системе горячего водоснабжения. Данный способ включает определение одной или более рабочих защитных зон («зона» или «зоны») в системе горячего водоснабжения. Выбирают по меньшей мере одну из определенных зон, и одна или более из выбранных зон включают по меньшей мере один датчик ОВП, приспособленный для измерения ОВП в реальном времени и связывания с блоком управления. ОВП в реальном времени измеряют или непрерывно, или периодически водной или более выбранных зон, в то время как система горячего водоснабжения находится при рабочих температуре и давлении. Этот способ дополнительно включает передачу измеренного в реальном времени ОВП на блок управления и проведение оценки, соответствует ли измеренный в реальном времени ОВП, или же ОВП, рассчитанный на основании измеренного в реальном времени значения ОВП, заданному значению. Заданное значение ОВП может представлять собой или одно и то же заданное значение ОВП для каждой из выбранных зон, или различные заданные значения ОВП для по меньшей мере двух из выбранных зон. Если измеренный в реальном времени или рассчитанный ОВП не согласуется с заданным значением ОВП, то данный способ включает подачу в систему горячего водоснабжения эффективного количества одного или более активных химических веществ.
В другом аспекте данное изобретение обеспечивает устройство для контроля коррозии в системе горячего водоснабжения. Система горячего водоснабжения имеет одну или более рабочих защитных зон, при этом выбрана подгруппа этих зон. В одном из примеров реализации устройство включает приемник, находящийся в связи с одним или более датчиками ОВП. Подгруппу датчиков ОВП активируют, и каждый активированный датчик ОВП способен измерять ОВП в реальном времени при рабочих температуре и давлении. В одной или более выбранных зонах устанавливают по меньшей мере один датчик ОВП. В одном из примеров реализации устройство включает также процессор, способный интерпретировать результаты измерения ОВП в реальном времени и связанный с приемником со стороны каждого активированного датчика ОВП. Процессор интерпретирует как непосредственно измеренные в реальном времени значения ОВП, так и значения ОВП, рассчитанные на основании измеренных в реальном времени значений ОВП. Согласно другому примеру реализации в связи с передатчиком находится подающее устройство, которое регулирует ввод одного или более активных химических веществ в систему горячего водоснабжения, чтобы вызвать изменения ОВП в реальном времени. Процессор посылает выходной сигнал через передатчик на подающее устройство, если интерпретированное значение ОВП в реальном времени не соответствует заданному значению ОВП.
Преимуществом данного изобретения является обеспечение способа ингибирования коррозии в системе горячего водоснабжения на основе измерения ОВП в реальном времени при рабочих температуре и давлении в системе горячего водоснабжения и реагирования на измеренный ОВП путем подачи одного или более активных химических веществ в систему горячего водоснабжения, чтобы поддержать заданное значение ОВП.
Другим преимуществом данного изобретения является обеспечение устройства для контроля коррозии в системе горячего водоснабжения, включающего приемник, процессор, передатчик и подающее устройство, которые работают в унисон с целью контроля ОВП в реальном времени в одной или более рабочих защитных зонах в системе горячего водоснабжения.
Дополнительным преимуществом данного изобретения является увеличение эффективности системы горячего водоснабжения путем обеспечения улучшенного технического обслуживания и контроля параметров системы.
Еще одним преимуществом данного изобретения является снижение производственных затрат для ряда систем и компонентов систем горячего водоснабжения, посредством точного предотвращения коррозии.
Дополнительные отличительные особенности и преимущества приведены в разделе подробного описания изобретения и будут очевидны из приведенных далее подробного описания изобретения, примеров и чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 описывает упрощенную 3-компонентную систему горячего водоснабжения, в которой подпиточная вода протекает через «Деаэратор», «Насос для ПВ (питающей воды)» и в «Котел», а котел, в свою очередь, производит «Полезный пар» для последующего применения в различных процессах.
Фиг.2 иллюстрирует более сложную конфигурацию котла, включающую ряд насосов для подачи воды, ряд теплообменников и генератор пара.
Фиг.3 описывает различные «Зоны контроля ОВП», в которых заданное значение ОВП может быть различным для систем при различных температурах.
Фиг.4 иллюстрирует подачу различных REDOX-активных веществ в различных местоположениях, для контроля Т-ОВПип (@Т ОВП™) в одном местоположении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как применяют в тексте настоящего описания, «система горячего водоснабжения», «система» и т.п. термины означают любую систему, в которой горячая вода находится в контакте с металлическими поверхностями. «Горячая вода» означает воду, имеющую температуру примерно от 37°С и до 370°С. Система может работать при атмосферном давлении, при давлении ниже атмосферного, или же при давлении примерно до 28 МПа (4000 фунтов/кв.дюйм).
«ОВП», «Т-ОВПип», «ОВП при Т» и «ОВП в реальном времени» означают окислительно-восстановительный потенциал для промышленной системы водоснабжения при рабочих температуре и давлении. В некоторых случаях ОВП приведен как ОВП при комнатной температуре.
«Датчик ОВП» означает любое устройство, способное измерять и передавать сигнал ОВП в реальном времени. Хотя можно использовать любые подходящие устройства, предпочтительное устройство описано в Патентной заявке США Сер. №11/668048, озаглавленной «Устройство для измерения и мониторинга окислительно-восстановительного потенциала при высоких температуре и давлении, в системах горячего водоснабжения» ("High temperature and pressure oxidation-reduction potential, measuring and monitoring device for hot water systems"), которая полностью включена в текст настоящего описания посредством ссылки. Обычно датчик ОВП включает датчик температуры, электрод из благородного металла и электрод сравнения.
Термин «Активные химические вещества» относится к окислителям, восстановителям, ингибиторам коррозии, коррозионным агентам и другим веществам, которые оказывают воздействие или влияют на ОВП в системе горячего водоснабжения. Такие вещества более подробно описаны ниже.
«REDOX-воздействие» относится к любому электрохимическому событию в системе горячего водоснабжения, связанному с изменениями окислительного или восстановительного потенциала, как прямо, так и косвенно.
«Система блока управления», «блок управления» и т.п. термины относятся к работающему вручную оператору или к электронному устройству, имеющему такие компоненты, как процессор, запоминающее устройство, цифровой запоминающий носитель информации, электронно-лучевая трубка, жидкокристаллический дисплей, плазменный дисплей, сенсорный экран или другой монитор и/или другие компоненты. В некоторых примерах блок управления может работать в соединении с одной или более интегральными схемами, специфичными в применении; программами; исполняемыми с помощью компьютера инструкциями, или алгоритмами; одним или более присоединяемыми проводами устройствами, беспроводными устройствами и/или одним или более механическими устройствами. Некоторые или все функции системы блока управления можно выполнять в центре, например, на сетевом сервере, для соединения по локальной сети, глобальной сети, беспроводной сети, в соединении по Интернету, микроволновой связи, инфракрасной связи и т.п. Кроме того, для облегчения алгоритмов обработки сигнала можно включить другие компоненты, такие как кондиционер сигнала или системный монитор.
В одном из примеров реализации способ включает автоматизированный блок управления. В другом примере реализации этот блок управления работает в ручном или полуручном режиме, когда оператор интерпретирует сигнал и определяет химию питающей воды (ПВ), например дозировку кислорода или другого окислителя, поглотителя кислорода или другого восстановителя, ингибитора коррозии и/или коррозионного агента. В одном из примеров реализации измеренный сигнал ОВП интерпретируют с помощью системы блока управления, которая регулирует химический состав ПВ в соответствии с описанным способом. В одном из примеров реализации система блока управления также интерпретирует измеренную температуру для того, чтобы определить, какое количество активного химического вещества надо добавить, если это необходимо. Датчик температуры можно использовать также для информационных целей, например, в системах аварийной сигнализации и/или в системах контроля. Следует понимать, что система контроля может включать ограничители насосов, аварийную сигнализацию, интеллектуальные устройства управления и/или т.п., требующие ввода дополнительных параметров, таких как рН, уровни РК и других компонентов воды/свойств воды.
Предполагают, что предложенный способ можно применять в различных системах горячего водоснабжения, включая конструкции как с прямой подачей активных химических веществ, так и с подачей через вспомогательные устройства. «Прямая» подача обычно обозначает измерение ОВП в реальном времени в некоторой зоне и подачу активных химических веществ в эту же зону. «Подача через вспомогательные устройства» обычно обозначает измерение ОВП в реальном времени в некоторой зоне и подачу активного химического вещества в другую зону. Примеры систем и компонентов систем включают конденсаторы, находящиеся как в трубном, так и в межтрубном пространстве; теплообменники; насосы; уплотнения; нагреватели ПВ из малоуглеродистой стали или из меди; поверхностные конденсаторы на основе медных сплавов; деаэраторы; котлы с водяными и огневыми трубами; бумагоделательные устройства; приемники для конденсата; трубопроводы для перемещения конденсата пара как с конденсационными горшками, так и без них; технологические теплообменники для жидкостей; испарители; опреснительные системы; конденсаторы для пресной воды; источники воды с регулируемой температурой; защиту от коррозии, ускоряемой при течении потока; воздушные нагреватели; системы охлаждения дизельных и бензиновых двигателей и т.п.
Другие примеры процессов включают бумагоделательный процесс, например сульфатную варку целлюлозы и процессы отбеливания; полировку и выравнивание пластин (например, полировка кремниевых подложек); выбросы продуктов сгорания (например, SO2, NOx, ртуть); процессы ферментации; геотермальные процессы; и органический окислительно-восстановительный синтез в водной среде (например, процессы полимеризации, которые требуют присутствия окислительно-восстановительных инициаторов).
Обычные режимы контроля коррозии применяют подачу питания в одной точке. Описанное изобретение применяет целевую подачу питания, посредством точного определения необходимых активных химических веществ и подходящего количества/дозировки этих химических веществ. Например, можно дифференцировать относительно окислительные зоны, такие как нагреватели ПВ низкого давления (из материала на основе меди), и более восстановительные зоны, в случае нагревателей питающей воды высокого давления (материал не на медной основе), чтобы смягчить усиливаемые течением явления, связанные с коррозией. Также можно дифференцировать относительно окислительные условия внутри всех нагревателей, изготовленных из черных металлов, в секциях реакторов, содержащих воду под давлением, в сравнении с относительно восстановительными режимами окончательного нагревателя ПВ, для снижения коррозионного растрескивания в генераторах пара.
Данное изобретение способно распознавать и реагировать как на первичные, так и вторичные явления, связанные с REDOX-воздействием. Обычно разработчику известны значение коррозионного контроля в системе и возможные REDOX-воздействия, и он может соответственным образом выбрать одну или более конкретных рабочих защитных зон для соответственного мониторинга T-ОВПип пространства данной системы. Таким образом, можно контролировать коррозию путем введения REDOX-активных веществ на основании полученных локально и/или дистанционно данных по Т-ОВПип в качестве показателя первичного REDOX-воздействия. Проводят мониторинг и измерения в пространстве Т-ОВПип для того, чтобы определить и идентифицировать потребности системы, которые затем сопоставляют с известными/заданными показателями для того, чтобы прореагировать, решить проблему и контролировать события, связанные с REDOX-воздействиями. В качестве показателя вторичного REDOX-воздействия данное изобретение может зафиксировать коррозионные процессы, являющиеся результатом предшествующего, первичного REDOX-воздействия, если первичный REDOX стресс-фактор уже не является очевидным.
Датчик ОВП может зафиксировать несколько различных факторов, которые вносят вклад в события, связанные с REDOX-воздействием в системе горячего водоснабжения. Например, датчик ОВП в выбранной зоне может действовать как прямой индикатор коррозии в этой или в другой зоне. В одном из примеров реализации ОВП в реальном времени измеряют в первой выбранной зоне, и одно или более активных химических веществ подают в эту же первую выбранную зону, если измеренный в реальном времени ОВП в первой выбранной зоне, или рассчитанный ОВП, не соответствует заданному значению ОВП для первой выбранной зоны. В другом примере реализации ОВП в реальном времени измеряют в первой выбранной зоне, а одно или более активных химических веществ подают в одну или более других выбранных зон, если измеренное в реальном времени или рассчитанное значение ОВП не соответствует заданному значению ОВП для первой выбранной зоны. В дополнительном примере реализации одно или более значений ОВП в реальном времени измеряют в одной или более выбранных зонах, а одно или более других значений ОВП в реальном времени рассчитывают для одной или более других выбранных зон, на основе одного или более измеренных в реальном времени значений ОВП.
Как описано выше, в некоторых случаях измеренное в первой зоне значение ОВП используют для расчета ОВП в другой зоне. Такие расчеты можно осуществить, делая различные предположения в отношении динамики системы, или измеряя различие температуры/химического состава воды между зонами. Используя теорию смешанного потенциала и термодинамические принципы, известные специалистам, также можно аппроксимировать условия в других зонах. Однако таким расчетам обычно присущи неточности; таким образом, предпочтительным способом является in-situ измерение ОВП в реальном времени, в выбранных зонах.
При определении или установлении конкретных рабочих зон защиты/контроля в системе существует несколько важных факторов. Задачей для любой конкретной системы является достижение для этой системы значения Т-ОВП™, соответствующего наилучшим рабочим режимам конкретной установки котла. Например, для некоторых установок существуют ограничения по некоторым химическим веществам из-за методологии контроля, ограничений, связанных с охраной окружающей среды, экономических соображений, промышленных стандартов и т.д. Температура в системе также может сильно изменяться от одной установки к другой, что требует уточнения конкретной применяемой методологии контроля, которая разъяснена более подробно в нижеприведенных Примерах. К тому же различные установки могут иметь единую линию отсчета по REDOX-воздействиям, и может быть необходимо определять исходное смещение по отношению к этой линии отсчета.
Другие факторы включают: конкретные, изменяющие ОВП, вещества, преднамеренно добавляемые или исходно присутствующие; конструкционные сплавы конструкций для различных частей/объектов в системе; желаемое снижение общей и местной коррозии; ограничения по дозировке; другие характерные особенности конструкции системы; специальные соображения, такие как коррозия, ускоряемая потоком, нагрузки и коррозионное растрескивание; изменчивость системы. Специалистам понятно, как оценить эти и другие переменные/характерные особенности системы, чтобы реализовать данное изобретение для конкретной установки или системы.
В идеале любая часть установки может иметь свое REDOX-воздействие на Т-ОВПип, которое измеряют и контролируют с использованием Т-ОВПип. То есть REDOX-активные вещества подают непосредственно к конкретному узлу оборудования (или группе оборудования), и в этом узле оборудования для снижения коррозии in-situ измеряют и контролируют Т-ОВП™. Более конкретно, данное изобретение направлено на защиту от коррозии непосредственно у детали (деталей) и от перемещения продуктов коррозии в какое-либо другое место системы, вместе с сопутствующими вредными эффектами этого перемещения, включая забивание (трубопроводов продуктами коррозии), осаждение их на поверхностях теплопереноса, отложение в турбинах и т.д. Этот тип подхода с полным мониторингом и контролем оборудования часто является невозможным из-за существующих в системе ограничений и экономических соображений. По существу, детали системы обычно необходимо рассматривать как единый объект. В некоторых случаях этим объектом может быть весь путь прохождения питающей воды в системе котла. В альтернативном случае этим объектом являются лишь небольшие части системы или группы частей системы. Предполагают, что любую часть, компонент или объект (включая систему в целом, рассматриваемую как один объект) можно выбрать для проведения мониторинга/контроля.
В одном из аспектов заданное значение ОВП для одной из выбранных зон может совпадать со значением для другой определенной или выбранной зоны. В другом аспекте заданное значение ОВП для одной выбранной зоны является полностью независимым от каждой из других определенных и выбранных зон. В дополнительном аспекте заданное значение ОВП для одной выбранной зоны является частично зависимым от факторов в одной или более других определенных или выбранных зонах.
В одном из примеров реализации заданное значение ОВП определяют для первой выбранной зоны, а дополнительные заданные значения ОВП возможно определяют для дополнительно выбранных зон, если такие имеются. В одном из примеров реализации каждое дополнительное заданное значение ОВП определяют независимо. В альтернативном случае одно или более заданных значений ОВП могут зависеть от одного или более других заданных значений ОВП. Заданные значения ОВП обычно являются зависимыми и основаны на рабочих ограничениях системы горячего водоснабжения.
Определение заданных значений ОВП для любой конкретной системы можно осуществить с помощью любого подходящего метода. Предпочтительный способ описан в Патентной заявке США Сер. №11/692542, озаглавленной «Способ ингибирования коррозии в промышленных системах горячего водоснабжения посредством мониторинга и регулирования подачи окислителя/восстановителя, с помощью нелинейного алгоритма контроля» ("Method of inhibiting corrosion in industrial hot water systems by monitoring and controlling oxidant/reductant feed through a nonlinear control algorithm"), которая полностью включена в текст настоящего описания посредством ссылки. Предполагают, однако, что для уточнения заданных значений ОВП можно применять любой способ, известный специалистам. В одном из примеров реализации заданное значение ОВП представляет собой контрольную точку ОВП, которую выбирают из одного или более единичных значений. В другом примере реализации заданное значение ОВП представляет собой диапазон значений ОВП, выбранный из одного или более диапазонов значений. Со временем заданное значение ОВП для любой выбранной зоны можно уточнить или изменить. Например, данная установка может иметь временную диаграмму, описывающую заданные значения ОВП для различных частей/компонентов системы в различные моменты времени. Эта временная диаграмма обычно может быть основана на операционных факторах системы, которые могут изменяться при изменении требований к системе.
Некоторые зоны можно поддерживать относительно восстановительными, а другие зоны могут быть относительно более окислительными. Например, обращаясь к Фиг.2, теплообменники 1 и 2 могут быть изготовлены из сплава, который обеспечивает низкие скорости коррозии при более восстановительных условиях. В то же время теплообменник 3 может быть изготовлен из других металлов, которые обеспечивают более низкие скорости коррозии при более окислительных условиях. «Генератор пара» снова может быть необходимо поддерживать при более восстановительных условиях. Соответственным образом, зоны контроля Т-ОВП™ можно регулировать и отслеживать так, чтобы компенсировать эти различия.
В одном из примеров реализации одна или более из выбранных зон могут находиться в режиме мониторинга и/или сигнала тревоги, в то время как одна или более из других выбранных зон находится в режиме регулирования. В одном из примеров реализации выбранную зону, находящуюся в режиме мониторинга и/или сигнала тревоги, можно переключать между этими режимами. Такое переключение можно контролировать вручную или автоматически. Ниже приведены несколько примеров того, как проектирование системы Т-ОВП™ можно использовать для контроля REDOX-воздействия.
В другом примере реализации Т-ОВПип измеряют на каком-либо насосе, чтобы зафиксировать коррозию или повреждение насоса или уплотнения. В другом примере реализации этот способ можно применять для того, чтобы зафиксировать утечки труб теплообменника, поскольку одно из активных веществ может переходить через место утечки в теплообменнике на другую сторону (например, со стороны межтрубного пространства в трубу, или наоборот). Другим примером может быть утечка охлаждающей воды поверхностного конденсатора в колодец для горячего конденсата питающей воды. В дополнительном примере реализации этот способ можно использовать для обнаружения любого нежелательного проникновения извне активных химических веществ (то есть загрязняющих систему веществ). В другом примере реализации Т-ОВП™ можно использовать для получения «опознавательных признаков» конкретных факторов REDOX-воздействия в системе. Таким образом, его можно применять в качестве системы раннего предупреждения при разрыве труб котла, поскольку в систему время от времени добавляют большее количество подпиточной воды для котла, с одновременным увеличением REDOX-воздействия.
Измеренные или рассчитанные значения ОВП могут служить показателем количества электрохимически активных веществ в одной или более выбранных зонах. Этот показатель можно или непосредственно наблюдать в зоне, в которой измеряли ОВП, или же можно сделать логическое заключение о нем для другой зоны, в которой ОВП непосредственно не измеряли. В некоторых случаях измеренное или рассчитанное значение ОВП указывает на количество химических веществ, которые косвенно влияют на количество электрохимически активных частиц в одной или более выбранных зонах. В более типичном случае электрохимически активные частицы непосредственно влияют на измеренное или рассчитанное значение ОВП.
В одном из примеров реализации данный способ включает осуществление перехода от одной из выбранных зон к другой выбранной зоне после некоторого пускового события. Пусковым событием может быть любое событие, которое вызывает смещение или изменение ОВП в реальном времени, в одной или более контрольных зонах. Обычный специалист может проанализировать такие возможности и выбрать для системы одно или более пусковых событий. Например, пусковым событием может быть подключение насосов или других частей системы (или отключение их). Также в качестве пускового события можно выбрать изменение давления пара из-за изменений потребления ниже по ходу потока, например, на приведение в действие турбины и другие потребности низкого давления. Пуск может быть также основан на активировании различных потоков конденсата, которые могут ввести в систему конкретные REDOX-воздействия. Такие пусковые события можно зафиксировать с помощью датчиков, реле, мониторов и т.д., и в то же время остается возможность их определения по изменениям ОВП в реальном времени в одной или более зонах контроля. Кроме того, скорость изменения этих и других событий может диктовать скорость перемещения от одной контрольной зоны к другой, включая мгновенное перемещение, перемещение в заданный момент времени, ступенчатое или другие подходящие режимы перемещения.
Примеры пусковых событий могут также включать многочисленные операции, происходящие в заданный момент времени или в соответствии с временной диаграммой или другой динамикой работы установки. Временная диаграмма может представлять собой фиксированное время запуска, после которого происходят изменения каких-либо операций системы во времени. Например, через 30 минут после пуска потока питающей воды ОВП в реальном времени должен находиться в пределах 100 мВ от желаемого заданного значения ОВП. Через 20 минут после запуска котла на полную нагрузку значение ОВП в реальном времени должно измениться до заданного значения ОВП. Переход можно также запустить после достижения заданной величины ОВП где-либо в системе, например в компонентах системы, расположенных выше по ходу потока. Например, если в расположенной выше по ходу потока контрольной зоне ОВП достиг заданного значения (или находится в пределах, например, 50 мВ от него), то расположенную ниже по ходу потока контрольную зону активируют или переводят в режим регулирования. Такое установление последовательности контроля ОВП в реальном времени представляет собой один из предпочтительных способов запуска.
Изменение динамики установки также может инициировать запуск и/или изменение. В одном из примеров реализации пусковое событие может включать изменения выходной мощности установки. Например 5% снижение выходной мощности может служить пусковым событием, которое инициирует изменения ОВП в реальном времени в одной или более контрольных зонах системы. Процедура, используемая для того, чтобы инициировать изменения ОВП в реальном времени, может представлять собой, например, сигнал немедленного изменения заданного значения ОВП для одной или более контрольных зон, или же постепенного изменения до нового заданного значения ОВП. Эта процедура может быть основана на скорости или величине снижения мощности. Кроме того, механизмы запуска и/или изменения могут представлять собой сложные взаимосвязи многочисленных сигналов и временных программ.
В предпочтительном примере реализации изменение и регулирование химии питающей воды включают добавление к питающей воде кислорода или другого окислителя; поглотителя кислорода или другого восстановителя; ингибитора коррозии; коррозионного агента и/или других активных химических веществ. Для уточнения, поглотители кислорода представляют собой восстанавливающие агенты, хотя не все восстанавливающие агенты обязательно являются поглотителями кислорода. Восстанавливающие агенты, пригодные в качестве поглотителей кислорода, удовлетворяют термодинамическим требованиям, чтобы при реакции с кислородом выделялось экзотермическое тепло. Для практических применений обычно необходимо иметь приемлемую реакционную способность при низких температурах. То есть должна существовать некоторая благоприятная кинетика реакции. Кроме того, другие изменения и регулирования состава питающей воды, например, для контроля за системой и контроля коррозии, могут включать добавление других окисляющих агентов (окислителей), других восстанавливающих агентов (восстановителей) и/или других активных или инертных химических веществ.
Также является в высшей степени желательным, чтобы восстанавливающий агент и продукты его окисления не являлись коррозионными и не образовывали продукты, которые являются коррозионными, если они образуются в оборудовании для получения пара. Обычно определенные поглотители кислорода оптимально работают в определенном диапазоне рН, температуры и давления, а также на них влияет катализатор - в том или другом направлении. Выбор подходящих поглотителей кислорода для данной системы легко можно осуществить на основе критериев, обсужденных в тексте настоящего описания, а также опыта специалистов.
Предпочтительные восстановители (то есть поглотители кислорода) включают гидразин, сульфит, бисульфит, карбогидразид, N,N-диэтилгидроксиламин, гидрохинон, эриторбат или эриторбиновую кислоту, метилэтилкетоксим, гидроксиламин, тартроновую кислоту, этоксихин, метилтетразон, тетраметилфенилендиамин, семикарбазиды, диэтиламиноэтанол, моноэтаноламин, 2-кетоглюконат, аскорбиновую кислоту, борогидриды, N-изопропилгидроксиламин, галловую кислоту, дигидроксиацетон, дубильную кислоту и ее производные, антиоксиданты для пищевых продуктов и т.п., а также любые их сочетания. Следует понимать, что в способе по данному изобретению можно применять любые активные химические вещества.
Представители окислителей включают кислород, пероксид водорода, органические (алкил- и арил-) пероксиды и перкислоты, озон, хинон, кислотные и основные формы нитратов и нитритов и т.п., а также их сочетания.
Представители коррозионных агентов включают минеральные кислоты (например, HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4) и их соли/производные; щелочи (например, гидроксиды натрия, калия, лития); гидроксид аммония; хелатообразующие соединения, такие как ЭДТА, НТА, ГЭДФ; фосфоновую кислоту и полифосфоновые кислоты; фосфонаты; растворимые и/или диспергируемые в воде органические полимерные комплексообразователи, например гомополимеры, сополимеры и тройные полимеры акриловой кислоты; акриламид; акрилонитрил; метакриловую кислоту; стиролсульфокислоты и т.п., а также их сочетания.
Представители ингибиторов коррозии включают щелочные и аминовые соли фосфатов и полифосфатов; нейтрализующие амины; молибдаты; вольфраматы; бораты; бензоаты; пленкообразующие ингибиторы, такие как алкил-, алкенил- и арилполиамиды и их производные; поверхностно-активные композиции, такие как описанные в Патенте США №5849220; олигомерные химические вещества на основе фосфиноянтарной кислоты, такие как описанные в Патенте США №5023000 и т.п., а также их сочетания.
ПРИМЕРЫ
Предшествующее можно лучше понять на следующих примерах, которые приведены для иллюстративных целей и не ограничивают область данного изобретения.
Пример 1
Фиг.1 изображает упрощенную 3-компонентную систему горячего водоснабжения. Подпиточная вода протекает через «Деаэратор», «Насос для питающей воды», и в «Котел». Котел, в свою очередь, генерирует «Полезный пар», который применяют для различных процессов, расположенных ниже по ходу потока. В этом примере ОВП можно отслеживать/регулировать на выходе Деаэратора, обозначенном на Фиг.1 «1», или же на выходе Насоса для питающей воды, обозначенном на Фиг.1 как «2». Реакцию на REDOX-воздействие можно получать в реальном времени, так как оно независимо происходит в Деаэраторе и/или Насосе для питающей воды. Активные химические вещества можно также подавать в Деаэратор, после Деаэратора и/или после Насоса для питающей воды, для более конкретного контроля коррозии.
Пример 2
Фиг.2 изображает более сложную конфигурацию котла, включающую ряд насосов для питающей воды, ряд теплообменников и генератор пара (то есть котел). В такой конфигурации можно применять любое количество (то есть один, два или более) конденсаторов, теплообменников, насосов, котлов, применений для технологического пара и т.д. На Фиг.2 протекающая питающая вода, по мере ее течения в направлении областей 1 и 2 «Использования технологического пара», изображена сплошными стрелками. Сконденсированный пар изображен пунктирными стрелками, по мере его подачи в различные места установки, которые могут включать межтрубное пространство теплообменников, или же прямо обратно в область конденсата. Если это желательно, конденсат, который не удовлетворяет техническим условиям по технологической воде в отношении питающей воды для котла, можно слить из системы.
Примеры местоположений, в которых ОВП можно отслеживать/контролировать, и/или расположение мест подачи активных химических веществ обозначены на Фиг.2 как «22». Такие контролируемые пользователем местоположения позволяют обеспечить возможность локальной защиты от коррозии для конкретных единиц оборудования и/или групп единиц оборудования, а также общую защиту от коррозии.
Пример 3
Фиг.3 описывает, каким образом заданные значения ОВП могут быть различными для систем при различных температурах. Температуры, изображенные на Фиг.3, могут представлять, например, различные установки или различные рабочие защитные/контрольные зоны в одной установке. В этом примере заданное значение ОВП представляет собой диапазон значений ОВП, выбранный из ряда диапазонов, изображенных вертикальными линиями, обозначенных «Предпочтительный», «Более широкий» и «Наиболее широкий». В зависимости от сложности оборудования в установке (то есть оперативных ограничений) возможный для применения диапазон величин (или конкретные значения) ОВП может изменяться. То есть некоторые установки можно использовать в узком, или предпочтительном, диапазоне заданных значений ОВП, в то время как другие установки можно использовать только в более широком диапазоне заданных значений ОВП.
Величины Т-ОВПип обычно можно фиксировать относительно электрода сравнения, уравновешенного по внешнему давлению (обозначенному на Фиг.3 как «EPBRE» - external pressure balanced reference electrode), который заполнен 0,1 н раствором хлорида калия. В первой, 82,22°С (180°F), зоне контроля можно провести измерения и осуществить контроль посредством датчика Т-ОВПип, расположенного в питающей воде после «Теплообменника 2» (Фиг.2), а активные химические вещества можно подавать в питающую воду сразу после «Конденсатора» (Фиг.2).
Во второй, 176,67°С (350°F), зоне контроля можно провести измерения и осуществить контроль посредством Т-ОВПип датчика, расположенного в питающей воде после «Теплообменника 3» (Фиг.2), а активные химические вещества можно подавать в питающую воду непосредственно перед «Теплообменником 3» (Фиг.2)
В третьей, 260°С (500°F), зоне контроля можно провести измерения и осуществить контроль посредством Т-ОВПип датчика, расположенного в питающей воде после «Теплообменника 4» (Фиг.2), а активные химические вещества можно подавать в питающую воду как раз перед «Теплообменником 4» (Фиг.2).
Пример 4
Данный пример иллюстрирует подачу многочисленных REDOX-активных веществ в различных местоположениях, с целью осуществления контроля T-ОВПип в одной точке, как это показано на Фиг.4. Датчик контроля Т-ОВПип был помещен непосредственно выше по ходу потока точки подачи REDOX-активных веществ №2. Датчик T-ОВПип применяли для измерения T-ОВПип перед подачей активных веществ №2. Затем датчик T-ОВПип был переключен так, чтобы контролировать подачу других REDOX-активных веществ (№1), которые подают выше единичного датчика T-ОВПип по ходу потока. Следует отметить, что если подача REDOX-активных веществ №2 (которую регулируют вручную) отключена, то эффект их отсутствия быстро распространялся по химическому составу технологической воды, и его ощущал датчик T-ОВПип. Блок управления (в данном Примере блок управления автоматически регулировал подачу REDOX-активных веществ №1) немедленно инициировал дополнительную подачу REDOX-активных веществ №1 для того, чтобы обеспечить подпитку недостающих REDOX-активных веществ №2.
Можно было осуществлять контролируемую подачу REDOX-активных веществ №1, чтобы достичь заданного значения T-ОВПип и поддерживать его, таким образом сводя к минимуму коррозию в теплообменниках в ходе этого события. Заметим, что как только была вручную включена подача REDOX-активных веществ №2, устройство контроля коррозии (то есть система датчика T-ОВПип) немедленно осуществила компенсацию, путем прекращения подачи REDOX-активных веществ №1, чтобы поддержать желаемое заданное значение T-ОВПип с целью контроля коррозии.
Пример 5
Данный Пример иллюстрирует непредвиденный отклик датчика Т-ОВПип с целью прямой оценки коррозионных событий, и показывает, как измерения ОВП в реальном времени действуют в качестве прямого индикатора коррозии в системах горячего водоснабжения вследствие событий REDOX-воздействия.
Датчик Т-ОВПип реагирует на образование продуктов коррозии в питающей воде. REDOX-воздействия в ПВ включают комплексные сопряженные ионные коррозионные пары, такие как, например, Fe2+/Fe3+ или Cu+/Cu2+. Во всех нагревателях питающей воды, изготовленных из черных металлов, вода с высоким РК (то есть выше, чем 500 частей на биллион, ppb) начинает поступать в нагреватель питающей воды. ОВП при комнатной температуре и ОВП в реальном времени на входе в нагреватель первоначально составляли -125 мВ и -280 мВ, соответственно. При проведении опыта на введение события, связанного с REDOX-воздействием, ОВП при комнатной температуре и ОВП в реальном времени на входе в нагреватель возросли до -70 мВ и -30 мВ, соответственно. Ясно видна чувствительность датчика Т-ОВПип (ОВП в реальном времени возрастает на 250 мВ) по сравнению с датчиком ОВП при комнатной температуре (увеличение только на 55 мВ). Потенциалы датчиков ОВП в реальном времени и при комнатной температуре на выходе из нагревателя питающей воды исходно составляли -540 мВ и -280 мВ, соответственно. После события, вызывающего сильное REDOX-воздействие, датчики ОВП в реальном времени и при комнатной температуре на выходе из нагревателя ПВ приобрели значения -140 и -280 мВ, соответственно. Важно отметить, что ОВП в реальном времени увеличился на 400 мВ, в то время как ОВП при комнатной температуре не изменился.
Не углубляясь в какую-либо конкретную теорию, однако, полагаем, что отсутствие изменений измерения ОВП при комнатной температуре на выходе из нагревателя ПВ показывает, что уровень РК на выходе из нагревателя ПВ остался неизменным, а уровень РК на входе в нагреватель ПВ возрос. Наиболее вероятно, причиной того, что ОВП в реальном времени на выходе из нагревателя ПВ возрос так резко, является коррозия, происшедшая в самом нагревателе ПВ. Это событие генерирует обильную подачу ионных окисленных частиц железа, которую датчик Т-ОВПип фиксирует, а датчик ОВП при комнатной температуре не фиксирует.
Такой же эффект наблюдали в нагревателях ПВ, изготовленных из материала на основе меди, внутри которых потреблялся растворенный кислород. И снова измерения ОВП при комнатной температуре не показывали изменения на выходе из нагревателей ПВ, но датчик Т-ОВПип дал отклик, показывающий, что повышенное количество окисленных медных ионных частиц (сопряженных пар) было выпущено в ПВ и вышло из нагревателя ПВ, но это могли ощущать только датчики Т-ОВПип, а не приборы, измеряющие ОВП при комнатной температуре.
Следует понимать, что специалистам очевидны различные изменения и модификации описанных примеров реализации. Такие изменения и модификации можно осуществить в пределах сущности и объема изобретения и не уменьшая его предполагаемых преимуществ. Таким образом, следует понимать, что такие изменения и модификации охвачены прилагаемой формулой изобретения.

Claims (15)

1. Способ контроля коррозии в системе горячего водоснабжения, включающий:
(a) определение одной или более рабочих защитных зон в системе горячего водоснабжения;
(b) выбор по меньшей мере одной из определенных зон, причем одна или более выбранных зон включают по меньшей мере один датчик окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), приспособленный для измерения ОВП в реальном времени и связывания с блоком управления подачей химических веществ в систему горячего водоснабжения, при этом датчик ОВП может включать датчик температуры, электрод из благородного металла и электрод сравнения;
(c) периодическое или непрерывное измерение ОВП в реальном времени в одной или более выбранных зон, в то время как система горячего водоснабжения находится при рабочих температуре и давлении;
(d) передачу измеренного ОВП в реальном времени на блок управления;
(e) оценку того, согласуется ли измеренное в реальном времени или рассчитанное на основании измеренной в реальном времени величины значение ОВП с заданным значением ОВП, при этом заданное значение ОВП может представлять собой или одно и тоже заданное значение ОВП для каждой из выбранных зон или различные заданные значения ОВП для по меньшей мере двух из выбранных зон, при этом заданное значение ОВП возможно изменяют со временем,
(f) подачу в систему горячего водоснабжения эффективного количества одного или более активных химических веществ, которую можно осуществлять автоматически и/или вручную, если измеренное в реальном времени значение ОВП или рассчитанное значение ОВП не соответствует заданному значению ОВП, и
(g) возможно переход от одной выбранной зоны к другой выбранной зоне после пускового события.
2. Способ по п.1, в котором пусковое событие основано на временной диаграмме.
3. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одна из выбранных зон находится в режиме мониторинга и/или сигнала тревоги, а по меньшей мере одна другая выбранная зона находится в режиме регулирования.
4. Способ по п.3, в котором по меньшей мере одну из выбранных зон можно переключать, вручную или автоматически, между режимом мониторинга и/или сигнала тревоги и режимом регулирования.
5. Способ по п.1, включающий определение первого заданного значения ОВП, соответствующего первой выбранной зоне, и, возможно, определение дополнительных заданных значений ОВП, соответствующих дополнительным выбранным зонам.
6. Способ по п.5, включающий независимое определение первого заданного значения ОВП и/или независимое определение каждого дополнительного заданного значения ОВП, соответствующего каждой дополнительной выбранной зоне.
7. Способ по п.1, в котором заданное значение ОВП выбирают из группы, состоящей из заданного значения ОВП, выбранного из одного или более единичных значений, и заданного диапазона ОВП, выбранного из одного или более диапазонов значений.
8. Способ по п.1, включающий измерение в реальном времени первого значения ОВП в первой выбранной зоне и подачу одного или более активных химических веществ в первую выбранную зону, если первое измеренное в реальном времени значение ОВП или первое значение ОВП, рассчитанное на основе первого измеренного в реальном времени значения ОВП, не соответствует заданному значению ОВП для первой выбранной зоны; и/или измерение в реальном времени первого значения ОВП и подачу одного или более активных химических веществ в одну или более из других выбранных зон, если первое измеренное в реальном времени значение ОВП или первое рассчитанное значение ОВП не соответствует заданному значению ОВП для первой выбранной зоны; и/или измерение в реальном времени одного или более значений ОВП в одной или более из выбранных зон и расчет одного или более других значений ОВП в реальном времени для одной или более других выбранных зон на основе одного или более измеренных в реальном времени значений ОВП.
9. Способ по п.1, в котором измеренное в реальном времени значение ОВП или рассчитанное значение ОВП является показателем количества электрохимически активных веществ в соответствующей выбранной зоне или в другой выбранной зоне; и/или измеренное в реальном времени значение ОВП, или рассчитанное значение ОВП является показателем количества химических веществ, которые косвенно влияют на количество электрохимически активных веществ в соответствующей выбранной зоне или в другой выбранной зоне.
10. Способ по п.9, в котором электрохимически активные вещества непосредственно влияют на ОВП в реальном времени.
11. Способ по п.1, в котором активные химические вещества выбирают из группы, состоящей из окислителей, восстановителей, ингибиторов коррозии, коррозионных агентов и их сочетаний.
12. Способ по п.1, включающий действие данного способа по сети.
13. Способ по п.1, в котором система горячего водоснабжения выбрана из группы, состоящей из работающих на ископаемом топливе водотрубных или огнетрубных котлов, нагревательных приборов водяного отопления, теплообменников, генераторов пара, систем атомных электростанций, включая легководные ядерные реакторы, реакторы с водой под давлением и реакторы с кипящей водой; судовых агрегатов, систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания и дизелей, систем испарителей; термических опреснительных' систем, систем испарителей, бумагоделательного процесса, включая процессы варки целлюлозы и процессы отбеливания, процессов полировки и выравнивания пластин, выбросов газообразных продуктов сгорания, процессов ферментации; геотермальных процессов, окислительно-восстановительных органических синтезов в водной среде; процессов полимеризации, оборудования для выпуска пара; технологических операций; и связанных с ними вспомогательных устройств.
14. Цифровой запоминающий носитель информации, предназначенный для хранения программы, используемой для осуществления способа по п.1 с помощью компьютера.
15. Устройство для контроля коррозии в системе горячего водоснабжения, где система горячего водоснабжения имеет одну или более рабочих защитных зон, в которой подгруппа зон представляет собой выбранные зоны, при этом указанное устройство включает:
приемник в соединении с одним или более датчиком ОВП, при этом подгруппу датчиков ОВП активируют, и каждый активированный датчик ОВП способен измерять ОВП в реальном времени при рабочей температуре и давлении, и одна или более выбранных зон включает по меньшей мере один датчик ОВП;
блок управления подачей химических веществ в систему горячего водоснабжения, процессор которого способен интерпретировать измеренное в реальном времени значение ОВП и связан с приемником со стороны каждого активированного датчика ОВП, при этом процессор или непосредственно интерпретирует измеренное в реальном времени значение ОВП, или интерпретирует значение ОВП, рассчитанное на основе измеренного в реальном времени значения ОВП, и
передающее устройство в связи с подающим устройством, способным осуществить ввод одного или более активных химических веществ в систему горячего водоснабжения, чтобы вызвать изменения ОВП в реальном времени, при этом процессор способен посылать выходной сигнал через передатчик на подающее устройство, если интерпретированное значение ОВП в реальном времени не соответствует заданному значению ОВП.
RU2010102861/02A 2007-07-24 2008-07-24 Способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения RU2475568C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/782,192 US8153057B2 (en) 2007-07-24 2007-07-24 Method and device for preventing corrosion in hot water systems
US11/782,192 2007-07-24
PCT/US2008/071009 WO2009015269A1 (en) 2007-07-24 2008-07-24 Method and device for preventing corrosion in hot water systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010102861A RU2010102861A (ru) 2011-08-27
RU2475568C2 true RU2475568C2 (ru) 2013-02-20

Family

ID=39790375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010102861/02A RU2475568C2 (ru) 2007-07-24 2008-07-24 Способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8153057B2 (ru)
EP (1) EP2179076B1 (ru)
CN (1) CN101815810B (ru)
CA (1) CA2695087C (ru)
RU (1) RU2475568C2 (ru)
WO (1) WO2009015269A1 (ru)
ZA (1) ZA201001180B (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724449C1 (ru) * 2020-02-13 2020-06-23 Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" (АО "НПК ВИП") Устройство и способ мониторинга давления среды в оборудовании
RU2815773C2 (ru) * 2021-12-21 2024-03-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" Подсистема дистанционного коррозионного мониторинга, контроля и управления средствами электрохимической защиты подземных стальных сооружений от коррозии

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7955853B2 (en) * 2007-07-24 2011-06-07 Nalco Company Method and device for creating and analyzing an at temerature and pressure oxidation-reduction potential signature in hot water systems for preventing corrosion
US9038724B2 (en) * 2010-11-16 2015-05-26 Halliburton Energy Services, Inc. Oxygen scavenger compositions for completion brines
AR090505A1 (es) * 2012-04-09 2014-11-19 Nalco Co Metodo y dispositivo para la prevencion de la corrosion en sistemas de agua caliente
US10280714B2 (en) 2015-11-19 2019-05-07 Ecolab Usa Inc. Solid chemicals injection system for oil field applications
CN208014673U (zh) * 2016-11-29 2018-10-26 Pep创新私人有限公司 芯片封装结构
AR112058A1 (es) 2017-05-23 2019-09-18 Ecolab Usa Inc Sistema de inyección para administración controlada de sustancias químicas sólidas de campos petrolíferos
AR111953A1 (es) 2017-05-23 2019-09-04 Ecolab Usa Inc Patín de dilución y sistema de inyección para sustancias químicas sólidas / líquidas de alta viscosidad
CN109446571B (zh) * 2018-09-26 2022-12-30 中广核工程有限公司 一种核电厂安全注射系统误触发风险监测装置及其方法
CN112144066B (zh) * 2020-09-30 2022-03-25 西安热工研究院有限公司 高温气冷堆核电机组二回路水汽系统化学清洗剂及清洗方法
US12037945B1 (en) * 2023-06-23 2024-07-16 Rtx Corporation Aircraft powerplant water and/or heat energy recovery system with water treatment device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU381710A1 (ru) * 1970-06-28 1973-05-22 УСТРОЙСТВО дл АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ
EP0193735A1 (de) * 1985-02-13 1986-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zum Schutz von Dampferzeugern, insbesondere von Kernreaktoren
RU2126460C1 (ru) * 1992-08-06 1999-02-20 Новамакс ИТБ с.р.л. Способ протравливания нержавеющей стали
WO2005052213A2 (en) * 2003-11-20 2005-06-09 Nalco Company Method of inhibiting corrosion in hot water systems

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4269717A (en) * 1980-04-17 1981-05-26 Nalco Chemical Company Boiler additives for oxygen scavenging
US4574071A (en) * 1983-09-30 1986-03-04 Westinghouse Electric Corp. Process for removing dissolved oxygen from water using hydrazine
US4648043A (en) * 1984-05-07 1987-03-03 Betz Laboratories, Inc. Computerized system for feeding chemicals into water treatment system
US4830757A (en) * 1985-08-06 1989-05-16 The Mogul Corporation Telemetry system for water and energy monitoring
US5342510A (en) * 1992-02-03 1994-08-30 H.E.R.C. Incorporated Water control system using oxidation reduction potential sensing
US5268092A (en) * 1992-02-03 1993-12-07 H.E.R.C., Inc. Two water control system using oxidation reduction potential sensing
US5332494A (en) * 1992-02-03 1994-07-26 H.E.R.C. Incorporated Water control system using oxidation reduction potential sensing
US5243297A (en) * 1992-04-23 1993-09-07 Rohrback Cosasco Systems, Inc. Electrical resistance temperature compensated corrosion probe with independent temperature measurement
US5236845A (en) * 1992-10-22 1993-08-17 Nalco Chemical Company On-line iron (II) concentration monitoring to continuously determine corrosion in boiler systems
US5348664A (en) * 1992-10-28 1994-09-20 Stranco, Inc. Process for disinfecting water by controlling oxidation/reduction potential
US5422014A (en) * 1993-03-18 1995-06-06 Allen; Ross R. Automatic chemical monitor and control system
US5470484A (en) 1994-01-13 1995-11-28 Buckman Laboratories International, Inc. Method and apparatus for controlling the feed of water treatment chemicals using a voltammetric sensor
US5855791A (en) 1996-02-29 1999-01-05 Ashland Chemical Company Performance-based control system
JP3656384B2 (ja) 1997-03-28 2005-06-08 三浦工業株式会社 ボイラの運転方法
US6391256B1 (en) 1997-10-15 2002-05-21 Korea Electric Power Corporation Dissolved oxygen removal method using activated carbon fiber and apparatus thereof
US6077445A (en) 1998-03-03 2000-06-20 Betzdearborn Inc. Method to minimize corrosion in aqueous systems
US6609070B1 (en) 1998-06-19 2003-08-19 Rodi Systems Corp Fluid treatment apparatus
US6068012A (en) 1998-12-29 2000-05-30 Ashland, Inc. Performance-based control system
US6409926B1 (en) 1999-03-02 2002-06-25 United States Filter Corporation Air and water purification using continuous breakpoint halogenation and peroxygenation
JP4583530B2 (ja) 1999-03-19 2010-11-17 オルガノ株式会社 熱交換用水及びその供給装置
DE10006455A1 (de) * 2000-02-14 2001-08-30 Siemens Ag Verfahren zum Betrieb einer technischen Anlage
US6587753B2 (en) 2000-05-01 2003-07-01 Ondeo Nalco Company Use of control matrix for boiler control
US6436711B1 (en) 2000-12-13 2002-08-20 Nalco Chemical Company Fluorometric control of aromatic oxygen scavengers in a boiler system
US6620315B2 (en) 2001-02-09 2003-09-16 United States Filter Corporation System for optimized control of multiple oxidizer feedstreams
JP4564715B2 (ja) 2001-03-01 2010-10-20 フィッシャー−ローズマウント システムズ， インコーポレイテッド ワークオーダ／パーツオーダの自動的生成および追跡
JP2003254503A (ja) 2002-02-27 2003-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電プラントの給水水質監視方法及び給水水質監視装置
US7141175B2 (en) 2002-04-25 2006-11-28 Verma Kuldeep C Oxidation reduction potential (ORP) based wastewater treatment process
US7208117B2 (en) * 2004-11-30 2007-04-24 Ashland Licensing And Intellectual Property Llc Automated process for inhibiting corrosion in an inactive boiler containing an aqueous system
US20060169646A1 (en) * 2005-02-03 2006-08-03 Usfilter Corporation Method and system for treating water
US8658094B2 (en) * 2007-01-29 2014-02-25 Nalco Company High temperature and pressure oxidation-reduction potential measuring and monitoring device for hot water systems

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU381710A1 (ru) * 1970-06-28 1973-05-22 УСТРОЙСТВО дл АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДАЧИ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ
EP0193735A1 (de) * 1985-02-13 1986-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Einrichtung zum Schutz von Dampferzeugern, insbesondere von Kernreaktoren
RU2126460C1 (ru) * 1992-08-06 1999-02-20 Новамакс ИТБ с.р.л. Способ протравливания нержавеющей стали
WO2005052213A2 (en) * 2003-11-20 2005-06-09 Nalco Company Method of inhibiting corrosion in hot water systems

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724449C1 (ru) * 2020-02-13 2020-06-23 Акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" (АО "НПК ВИП") Устройство и способ мониторинга давления среды в оборудовании
RU2815773C2 (ru) * 2021-12-21 2024-03-21 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Нефтегазкомплекс-ЭХЗ" Подсистема дистанционного коррозионного мониторинга, контроля и управления средствами электрохимической защиты подземных стальных сооружений от коррозии

Also Published As

Publication number Publication date
EP2179076B1 (en) 2017-08-23
CA2695087A1 (en) 2009-01-29
US8153057B2 (en) 2012-04-10
CA2695087C (en) 2017-07-11
US20090026144A1 (en) 2009-01-29
CN101815810A (zh) 2010-08-25
ZA201001180B (en) 2010-11-24
CN101815810B (zh) 2012-12-26
WO2009015269A1 (en) 2009-01-29
RU2010102861A (ru) 2011-08-27
EP2179076A1 (en) 2010-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2475568C2 (ru) Способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения
US7955853B2 (en) Method and device for creating and analyzing an at temerature and pressure oxidation-reduction potential signature in hot water systems for preventing corrosion
US8771593B2 (en) Method and device for preventing corrosion in hot water systems
US8980173B2 (en) Systems and methods for monitoring and controlling corrosion in hot water systems
US7951298B2 (en) Method and device for preventing corrosion in hot water systems undergoing intermittent operations
US7998352B2 (en) Method and device for cleanup and deposit removal from internal hot water system surfaces
TWI641798B (zh) 用於在熱水系統中防止腐蝕的方法及裝置
US7666312B2 (en) Method of inhibiting corrosion in industrial hot water systems by monitoring and controlling oxidant/reductant feed through a nonlinear control algorithm
EP2959235B1 (en) Systems and methods for monitoring and controlling in hot water systems

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20180717

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180823

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180914

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180917

Effective date: 20180917

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180921

Effective date: 20180921

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180925

Effective date: 20180925

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -QB4A- IN JOURNAL 26-2018

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180927

Effective date: 20180927

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180925

Effective date: 20191210

QB4A Licence on use of patent

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191213

Effective date: 20191213

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180927

Effective date: 20200212