TW200848681A - Improved method for chemistry control in cooling systems - Google Patents

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200848681 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於冷卻系統的領域。本發明具體而言係 有關於-種冷卻系統，其中敘述了一種用於控制冷卻水塔 的方法。 【先前技術】 冷部水塔系統在操作期間受制於應力。冷卻水塔系統 、中兩種應力為礦物水垢的增長以及冷卻水系統中的pH值 ( 變化。具體而言，當冷卻系統中的水因為蒸發而將熱散逸 出去時，剩餘水中的礦物水垢成分變得濃度更高，而導致 礦物水垢沉積在冷卻水塔系統的内部，進而產生操作上的 問題。另外一個問題，就是二氧化碳的脫附，會導致pH 值的增加。 通常會使用一種電導計來監控冷卻水塔系統中礦物水 垢增長的趨勢。當冷卻水塔系統循環時，諸如Ca—和Mg++ 之離子濃度會增加。為了對抗這些應力，冷卻水塔系統被 ϋ 、 沖放（blown down)並將補充水添加回該系統之中。 冷卻水;t合糸統中’水的pH值通常是由注入強酸來加 以控制，如此降低對於pH值很敏感的礦物水垢飽和的程 度。雖然添加強酸很便宜且容易，但是這種方法具有許多 缺點，包括以下：（1 )控制器的故障會導致酸的過量， 而產生酸性水，這樣會使得該系統遭受到嚴重的腐蝕受 損；（2 )添加強酸會導致酸中的相對離子增加，如此會 形成其他形式的水垢，並且產生腐蝕；（3 )操作pH值控 6 200848681 制系、、先而要g理強酸，諸如危險的礦酸；以及（4)同樣 會幵y成水垢的陽離子，諸如和Mg + +，沒有從該系統 中移除。 因此我們需要一種有效控制冷卻系統的協定來處理 pH值和礦物水垢增長。 【發明内容】 發明概要 本發明提供一種用於控制冷卻水塔的方法，其包括： （a)提供一種冷卻水塔系統，其包括重覆循環之蒸發冷卻 水流、補充水的來源、蒸發冷卻元件、熱交換器、洩放線 路、以及與該洩放線路相通之洩放閥；（b )提供複數個 導管’讓該補充水透過該導管流進該蒸發冷卻水流之中， 其中至少有一個包含了弱酸陽離子離子交換管柱之第一導 管’以及不包含弱酸離子交換管柱之第二導管，而其中每 一個導管均具有至少一個導管閥；（c )在該冷卻水塔系統 中’選擇pH值和導電性設定值、以及在該設定值以上和 (/ 以下的不感帶值（deadband value );( d )利用一個或多 個pH計來量測該蒸發冷卻水流的pH值，以及利用一個或 多個電導計來量測該蒸發冷卻水流的導電性；（e )執行對 該導電性量測與pH值量測的反應··（丨）如果該導電性為 C 1而pH值為p 1，則該洩放閥為開啟而水從該冷卻水塔被 沖放’直到該蒸發冷卻水流到達一個第一預先決定之水 位，並且將補充水透過該第一導管添加至該蒸發冷卻水流 中’直到該蒸發冷卻水流達到一個第二預先決定之水位； 7 200848681 η υ 或者是（ϋ)如果該導電性為C1而ρΗ值為Ρ2，則該洩放 間為開啟而水從该冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流 司達一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第二 ‘官添加至戎瘵發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到 個第二預先決定之水位；或者是（Hi)如果該導電性為 C 1而pH值為P3，則該洩放閥為開啟而水從該冷卻水塔被 冲放，直到該蒸發冷卻水流到達一個第一預先決定之水 位，並且將補充水透過該第二導管添加至該蒸發冷卻水流 中，直到該蒸發冷卻水流達到_個第二預先決定之水位； 或者疋（IV)如果该導電性為C2而pH值為ρι，則當該導 電f生攸C1降下來時戌放閥為開啟，而水從該冷卻水塔被 沖放，直到該蒸發冷卻水流達到一個第一預先決定之水 :’並且將補充水透過該第一導管添加至該蒸發冷卻水流 η，直到該蒸發冷卻水流達到一個第二預先決定之水位； ^者是（V)如果該導電性為C2而ΡΗ值為Ρ2,則當該導 ^性從C1降下來㈣放闕為開啟，而水從該冷卻水塔被 :放，直到該蒸發冷卻水流達到-個第-預先決定之水 :，並且將補充水透過該第二導管添加至該蒸發冷卻水流 =直到該蒸發冷卻水流達到-個第二預先決^之水位； 或者是（vi )如果該導電性為c2而τ 雷卜4 w ο 而ΡΗ值為Ρ3，則當該導 u1 ^下料開啟，而水從該冷卻水塔被 〜個第一預先決定之水 添加至該蒸發冷卻水流 冲放’直到該蒸發冷卻水流達到 仇並且將補充水透過該第二導管 中’直到該蒸發冷卻水流達 到 個 預先決定之水位； 8 200848681 或者是（VII)如果該導電性為C3而pH值為PI，則該洩 放閥為開啟’而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻 水流達到一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該 第一導官添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流 達到一個第二預先決定之水位；（viii )如果該導電性為C3 而pH值為P2，則該洩放閥為關閉；或者是（ix)如果該 導電性為C3而pH值為p3，則該洩放閥為關閉。 【實施方式】 f 詳細敘述 定義： c 1係為當導電性大於設定值與不感帶值之總合時的 導電性值。 C2係為當導電性小於設定值與不感帶值之總合並且 大於該設定值減不感帶值時的導電性值。 C3係為當導電性小於設定值減不感帶值的導電性 值。

p 1係為當pH值大於設定值與不感帶值之總合時的pH 值。 P2係為當pH值小於設定值與不感帶值之總合的pH 值並且大於該設定值減不感帶值時的pH值。 P3係為當pH值小於設定值減不感帶值的pH值。 較佳具體態樣 每一種冷卻水塔系統的最理想操作條件都不同。更具 體的說，冷卻水塔之最理想的PH值和導電性範圍係取= 9 200848681 於冷部水塔系統的種類以及該冷卻水塔系統的用途。本發 明之方法需要選擇PH值和導電性之設定值和不感帶值， 以使付該冷卻水塔系統可以盡可能地有效且實際運作。 叮乂各種不同的方式’調整一個或多個pH計和電導 计的關係，來1測這些在冷卻水塔系統中的參數，這對於 所屬技術領域中具有通常知識者而言為習知的。舉例而 、攸《亥糸統中取出側流’並且可以利用一種流量槽 來ϊ測pH值和導電性。 本發明係使用一種弱酸陽離子離子交換管柱，來控制 PH值以及水垢形成。對於所屬技術領域中具有通常知識者 而a ’有各種不同種類的弱酸陽離子離子交換管柱可以運 用在本發明中。在一個具體態樣中，包含弱酸陽離子交換 官柱之第一導管，可以吸收Ca + +和Mg + +。可以依照需求 來再生或取代該離子交換管柱。 已經建立起一組操作指南來處理冷卻水塔系統中之系 統PH值和導電性的變化。這組操作指南包括了以下的參 數· ⑴如果該導電性為C1而pH值為ρι，則該洩放閥為 開啟而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流到達 固第預先決定之水位，並且將補充水透過該第一導管 2加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一個 第二預先決定之水位；或者是 (⑴如果該導電性為C1而pH值為P2，則該线放閥為 汗而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流到達 200848681 一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第二導管 添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一個 第二預先決定之水位；或者是 (111)如果該導電性為C1而ρΗ值為Ρ3，則該洩放閥為 開啟而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流到達 一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第二導管 添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一個 第二預先決定之水位；或者是 Ο Ο (iv)如果該導電性為C2而ρΗ值為ρι，則當該導電性 k C 1卩中下來時洩放閥為開啟，而水從該冷卻水塔被沖放， 直到該蒸發冷卻水流達到—個第一預先決定之水位，並且 將補充水透過該第一導管添加至該蒸發冷卻水流中，直到 該蒸發冷卻水流達到—個第二滅決定之水位；或者是 ⑺如果該導電性為C2而pH值為P2，則當該導電性 伙C 1降下來日寸洩放閥為開啟’而水從該冷卻水塔被沖放， 直到該蒸發冷卻水流達到H預先決定之水位，並且 將補充水透過該第二導管添加至該蒸發冷卻水流中，直到 該条發冷卻水流達到―個第：減決定之水位·或者是 (VI) 如果該導電性為r 而pH值為P3，則當該導電性 從C 1降下來時茂放間兔 為開啟，而水從該冷卻水塔被沖放， 直到該蒸發冷卻水流達到— 咬巧個第一預先決定之水位，並 將補充水透過該第二導營 — > &泰加至該蒸發冷卻水流中，直刭 該瘵發冷卻水流達到一個 罘—預先決疋之水位；或者是 (VII) 如果該導電性為 而pH值為P1，則該洩放閥為 11 200848681 開啟’而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流達 =一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第一導 S〜加至該裘發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一 個第二預先決定之水位； (viii) 如果該導電性為C3而pH值為P2，則該洩放閥 為關閉；或者是 (ix) 如果該導電性為C3而pH值為p3，則職放闕為 關閉。 f^ ^發生沖放時，該洩放閥為開啟，且水從該蒸發冷卻 水流釋放出來，直到蒸發冷卻水流中的水位達到某種程 度，即第一預先決定之水位。此機制可以利用一種浮閥來 加以控制。 在水從該系統中被沖放之後，則需要將補充水添加回 該蒸發冷卻水流之中。補充水透過一個或多個導管進入至 冷卻水塔系統之中。至少一個導管包含了弱酸陽離子離子 父換官柱，且至少一個導管不包含。關於配管系統，可以 ij將複數個導管的方位排成一系列的方式，這對於所屬技術 領域中具有通常知識者而言為習知的。將閥連接在這些導 官上’使得可以透過適當的導管來控制水的通過。可以在 攻些閥上連接一個螺線管，使得該系統可以根據冷卻水塔 系統操作指南加以致動。 為了要讓監控過程自動化或者是讓方法變成線上製 程，使用了一種控制器。在一個具體態樣中，將一個或多 個控制器與一個或多個pH計和電導計相連通，其中該控 12 200848681 制器係經程式化來執行對該 應。於更進一步之具體態樣 相連接。於另一個具體態樣 及/或第二導管相連接。 PH值量测和導電性量測的反 中’將該控制器與複數個導管 中，將該控制器與該第一導管

J 7IT 吐 ^ 卿我夕個设數導管相連 …且將該控制器與該螺線管相連接。舉 將一個訊號傳送到-個或多個螺線管中，強迫補：，可以 Ο 該弱酸洗劑離子交換管㈣U «冷卻水“5透過 。亥控制Is可以是以網路為基礎的，如 看數據及/或由遠端來改變控制邏輯。 …端觀 【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 益 〇 13

Claims (1)

1. 200848681 十、申請專利範圍： 1 · 一種用於控制冷卻水塔的方法，其包括： a•提供一種冷卻水塔系統，其包括重覆循環之蒸發冷 卻水流、補充水的來源、蒸發冷卻元件、熱交換器、洩放 線路、以及與該洩放線路相通之洩放閥； b·提供複數個導管，讓該補充水透過該導管流進該蒸 發冷卻水流之中，其中至少有一個包含了弱酸陽離子離子 交換管柱之第一導管以及不包含弱酸離子交換管柱之第二 〇 導管，且其中每一個導管均具有至少一個導管閥； c•在該冷卻水塔系統中，選擇pH值和導電性設定值， 以及在彡亥叹疋值以上和以下的不感帶值（deadband value ); d ·利用一個或多個p Η什來置測該蒸發冷卻水流的ρ η 值’以及利用一個或多個電導計來量測該蒸發冷卻水流的 導電性； e•執行下列對該導電性量測與pH值量測的反應： (i )如果該導電性為C1而pH值為p 1，則該洩放閥 I) 為開啟而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流到 達一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第一導 &添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一 個第二預先決定之水位；或者是 (11 )如果該導電性為C1而pH值為P2，則該洩放閥 為開啟而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流到 、去 個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第二導 s添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到一 200848681 個第二預先決定之水位；或者是 、（ill)如果該導電性為Ci而pH值為P3，則該洩放 ^ ]啟而水彳心该冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流 ，個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第二 導S 4加至该4發冷卻水流十，直到該蒸發冷卻水流達到 一個第二預先決定之水位；或者是 ^ (IV)如果該導電性為C2而pH值為ρι，則當該導電 , 卜下來日$洩放閥為開啟，而水從該冷卻水塔被沖 放，直到該蒸發冷卻水流達到一個第一預先決定之水位， 並且將補充水透過該第一導管添加至該蒸發冷卻水流中， 直到邊瘵發冷卻水流達到一個第二預先決定之水位；或者 是 (V)如果該導電性為C2而pH值為P2,則當該導電 從C 1卩牛下來4浅放閥為開啟，而水從該冷卻水塔被沖 放，直到該蒸發冷卻水流達到一個第一預先決定之水位， Q 亚且將補充水透過該第二導管添加至該蒸發冷卻水流中， "直到該蒸發冷卻水流達到一個第二預先決定之水位；或者 是 (vi )如果该導電性為C2而pH值為p3，則當該導電 性從C1降下來時洩放閥為開啟，而水從該冷卻水塔被沖 放，直到該蒸發冷卻水流達到一個第一預先決定之水位， 亚且將補充水透過該第二導管添加至該蒸發冷卻水流中， 直到該蒸發冷卻水流達到一個第二預先決定之水位；或者 是 15 200848681 (vii )如果該導電性為C3而pH值為PI，則該洩放 閥為開啟而水從該冷卻水塔被沖放，直到該蒸發冷卻水流 達到一個第一預先決定之水位，並且將補充水透過該第一 導管添加至該蒸發冷卻水流中，直到該蒸發冷卻水流達到 一個第二預先決定之水位； (vm )如果該導電性為C3而pH值為p2，則該洩放 閥為關閉；或者是 (ix )如果該導電性為C3而ηΗ姑& m 々 句pH值為P3，則該洩放閥 2·根據申請專利範圍第 個或多個控制器，該控制器 連通，其中該控制器係經程 電性量測的反應。 3 ·根據申請專利範圍第 以網路為基礎的。 1項之方法，其進一步包括一 係與4 pH計和該電導計互相 式化來執行對PH值量測與導 員之方法，其中該控制器為

   4·根據申請專利範圍第丨項之 能夠吸收Ca++和Mg++。 去，其中該第一導管 5·根據申請專利範圍第2項之方、 具有一個連接於其上的第一 会其中該第一導管 J ^ 閩，而該一、 接於其上的第二閥。 乐二導管具有一個連 6.根據申請專利範圍第5項之 /或δ亥苐一閥具有一個接收夾白 其中该弟一閥及 該程式化控制器執行反應的螺線管 ^之輸入並且根據 7·根據申請專利範圍第丨 $ < 方 it , ’其中該第一預先 16 200848681 決定之水位與該第二預先決定之水位係藉由浮閥加以控 制。 十一、圖式： 無

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