улучшенный способ регулирования химического состава в системах охлаждения

Формула изобретения

1. Способ управления башней водяного охлаждения, включающий:

а) обеспечение системы башенного охлаждения, которая включает поток рециркулируемой испаряющейся охлаждающей воды, источник подпиточной воды, испарительное охлаждающее устройство, теплообменник, выпускной трубопровод и выпускной клапан, сообщающийся с указанным выпускным трубопроводом;

б) обеспечение множества трубопроводов, через которые указанная подпиточная вода течет в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды, включающего по меньшей мере первый трубопровод, который содержит слабокислотную катионообменную колонну, и второй трубопровод, который не содержит слабокислотную ионообменную колонну, и причем каждый трубопровод имеет по меньшей мере один трубопроводный клапан;

в) выбор заданного значения рН, и удельной электропроводности, и значения зоны нечувствительности выше и ниже указанного заданного значения в указанной системе башенного охлаждения;

г) измерение как значения рН указанного потока испаряющейся охлаждающей воды с помощью одного или более рН-метров, так и удельной электропроводности указанного потока испаряющейся охлаждающей воды с помощью одного или более кондуктометров;

д) осуществление следующего ответного действия на результаты указанных измерений значений удельной электропроводности и рН:

1) если удельная электропроводность равна С1, а значение рН равно Р1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

2) если удельная электропроводность равна С1, а значение рН равно Р2, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

3) если удельная электропроводность равна С1, а значение рН равно Р3, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

4) если удельная электропроводность равна С2, а значение рН равно Р1, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с С1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

5) если удельная электропроводность равна С2, а значение рН равно Р2, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с С1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

6) если удельная электропроводность равна С2, а значение рН равно Р3, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с С1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

7) если удельная электропроводность равна С3, а значение рН равно Р1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

8) если удельная электропроводность равна С3, а значение рН равно Р2, тогда выпускной клапан закрыт, или

9) если удельная электропроводность равна С3, а значение рН равно Р3, тогда выпускной клапан закрыт,

где С1 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность больше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности; С2 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность меньше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности и больше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности;

С3 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность меньше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности; Р1 представляет собой значение рН, когда значение рН больше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности; Р2 представляет собой значение рН, когда значение рН меньше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности и больше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности; и Р3 представляет собой значение рН, когда значение рН меньше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности.

2. Способ по п.1, дополнительно включающий один или более контроллеров, которые связаны с указанными рН-метрами и с указанными кондуктометрами, причем указанные контроллеры запрограммированы на осуществление ответного действия на результаты указанных измерений значений рН и удельной электропроводности.

3. Способ по п.2, где указанные контроллеры доступны через сеть.

4. Способ по п.1, где указанный первый трубопровод способен поглощать ионы Са²⁺ и Mg²⁺.

5. Способ по п.2, где к указанному первому трубопроводу присоединен первый клапан, а к указанному второму трубопроводу присоединен второй клапан.

6. Способ по п.5, где указанный первый клапан и/или указанный второй клапан имеет соленоид, который получает входной сигнал от указанных контроллеров и осуществляет ответное действие в соответствии с указанными программируемыми контроллерами.

7. Способ по п.1, где указанный первый заранее определенный уровень и указанный второй заранее определенный уровень регулируют посредством поплавкового клапана.

Описание изобретения к патенту

Системы башенного охлаждения подвергаются вредным воздействиям во время их эксплуатации. Два вида вредных воздействий представляют собой образование неорганических солевых отложений и колебания pH в системе башенного охлаждения. В частности, поскольку в системе охлаждения вода рассеивает тепло посредством испарения, концентрации компонентов неорганических солевых отложений в оставшейся воде повышаются, вызывая образование неорганических солевых отложений на внутренних элементах системы башенного охлаждения, что создает эксплуатационные проблемы. Дополнительной проблемой является десорбция диоксида углерода, что приводит к увеличению значения pH.

Для отслеживания потенциальной возможности образования неорганических солевых отложений в системе башенного охлаждения обычно применяют кондуктометр. В ходе эксплуатации системы башенного охлаждения повышается концентрация ионов, таких как Ca²⁺и Mg²⁺. Для борьбы с указанным вредным воздействием из системы башенного охлаждения выпускают воду и добавляют в систему подпиточную воду.

Значение pH воды в системах башенного охлаждения часто регулируют посредством введения сильной кислоты, что приводит к снижению уровня насыщения неорганических солевых отложений, чувствительных к значению pH. Хотя добавление сильной кислоты является недорогим и простым способом, указанная методика имеет множество недостатков, которые включают следующее: (1) неисправность контроллера может привести к избыточной подаче кислоты, повышая кислотность воды, что может привести к серьезному коррозионному повреждению системы; (2) добавление сильной кислоты приводит к накоплению противоионов данной кислоты, которые могут способствовать образованию других форм отложений и коррозии; (3) функционирование системы регулирования значения pH требует обращения с сильными кислотами, такими как опасные неорганические кислоты, и (4) катионы, такие как Ca ²⁺ и Mg²⁺, которые также способствуют образованию солевых отложений, не удаляются из системы.

Таким образом, требуется эффективный протокол для управления системой охлаждения, который принимает во внимание как значение pH, так и образование минеральных/солевых отложений.

Настоящее изобретение предлагает способ управления башней водяного охлаждения, включающий: (а) обеспечение системы башенного охлаждения, которая включает поток рециркулируемой испаряющейся охлаждающей воды, источник подпиточной воды, испарительное охлаждающее устройство, теплообменник, выпускной трубопровод и выпускной клапан, сообщающийся с указанным выпускным трубопроводом; (б) обеспечение множества трубопроводов, через которые указанная подпиточная вода поступает в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды, включающего по меньшей мере первый трубопровод, который содержит слабокислотную катионообменную колонну, и второй трубопровод, который не содержит слабокислотную ионообменную колонну, и где каждый трубопровод имеет по меньшей мере один трубопроводный клапан; (в) выбор заданного значения pH и удельной электропроводности и значения зоны нечувствительности выше и ниже указанного заданного значения в указанной системе башенного охлаждения; (г) измерение как значения pH указанного потока испаряющейся охлаждающей воды с помощью одного или более pH-метров, так и удельной электропроводности указанного потока испаряющейся охлаждающей воды с помощью одного или более кондуктометров; (д) осуществление следующего ответного действия на указанные измерения удельной электропроводности и измерения значения pH: (1) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (2) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P2, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (3) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P3, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня; или (4) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P1, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (5) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P2, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (6) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P3, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (7) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или (8) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P2, тогда выпускной клапан закрыт, или (9) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P3, тогда выпускной клапан закрыт.

Определения

C1 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность больше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности.

C2 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность меньше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности и больше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности.

С3 представляет собой значение удельной электропроводности, когда удельная электропроводность меньше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности.

P1 представляет собой значение pH, когда значение pH больше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности.

P2 представляет собой значение pH, когда значение pH меньше суммы заданного значения и значения зоны нечувствительности и больше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности.

P3 представляет собой значение pH, когда значение pH меньше чем заданное значение минус значение зоны нечувствительности.

Предпочтительные воплощения

Оптимальные условия эксплуатации для систем башенного охлаждения зависят от конкретной охлаждающей башни. Точнее, интервалы оптимальных значений pH и удельной электропроводности для охлаждающих башен зависят от типа системы башенного охлаждения и предназначения системы башенного охлаждения. Методика настоящего изобретения требует выбора заданных значений и значений зоны нечувствительности для pH и удельной электропроводности, чтобы система башенного охлаждения могла функционировать как можно более эффективно и удобно.

Один или более pH-метров и кондуктометров можно установить различными способами для измерения указанных параметров в системе башенного охлаждения, что очевидно любому среднему специалисту в данной области. Например, из системы можно отвести боковой поток и измерять значения pH и удельной электропроводности с применением проточной кюветы.

В настоящем изобретении для регулирования как значения pH, так и образования солевых отложений применяют слабокислотную катионообменную колонну. Как известно среднему специалисту в данной области, существуют различные типы слабокислотных катионообменных колонн, которые можно применять в данном изобретении. В одном из воплощений данного изобретения первый трубопровод, который содержит слабокислотную катионообменную колонну, способен поглощать ионы Ca²⁺ и Mg²⁺ . Ионообменную колонну можно регенерировать или заменять по мере необходимости.

Был установлен набор инструкций для осуществления операций при системных изменениях значения pH и удельной электропроводности в системе башенного охлаждения. Данный набор инструкций включает следующие параметры:

1) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

2) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P2, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

3) если удельная электропроводность равна C1, а значение pH равно P3, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

4) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P1, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

5) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P2, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

6) если удельная электропроводность равна C2, а значение pH равно P3, тогда выпускной клапан открыт, когда удельная электропроводность снижается с C1, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный второй трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

7) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P1, тогда указанный выпускной клапан открыт, и воду выпускают из указанной охлаждающей башни до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет первого заранее определенного уровня, и подпиточную воду добавляют в указанный поток испаряющейся охлаждающей воды через указанный первый трубопровод до тех пор, пока указанный поток испаряющейся охлаждающей воды не достигнет второго заранее определенного уровня, или

8) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P2, тогда выпускной клапан закрыт, или

9) если удельная электропроводность равна C3, а значение pH равно P3, тогда выпускной клапан закрыт.

Когда происходит выпуск воды, выпускной клапан открыт, и воду из потока испаряющейся охлаждающей воды отводят до тех пор, пока уровень воды в потоке испаряющейся охлаждающей воды не достигнет некоторого определенного уровня, первого заранее определенного уровня. Данный механизм можно регулировать посредством применения поплавкового клапана.

После выпуска воды из системы необходимо добавить подпиточную воду в поток испаряющейся охлаждающей воды. Подпиточная вода поступает в систему башенного охлаждения через один или более трубопроводов. По меньшей мере один из данных трубопроводов содержит слабокислотную катионообменную колонну, а по меньшей мере один трубопровод не содержит ее. Что касается прокладки труб, то ориентацию множества трубопроводов можно организовать множеством способов, которые очевидны любому среднему специалисту в данной области. К данным трубопроводам присоединены клапаны, для того чтобы можно было регулировать прохождение воды через надлежащие трубопроводы. К данным клапанам можно присоединить соленоид, для того чтобы систему можно было приводить в действие в соответствии с набором инструкций для систем башенного водяного охлаждения.

Для того чтобы автоматизировать процесс наблюдения или сделать методику работающей в режиме реального времени, применяют контроллер. В одном из воплощений данного изобретения один или более контроллеров связаны с одним или более pH-метров и кондуктометров, причем указанные контроллеры запрограммированы на осуществление ответного действия на указанные измерения значения рН и измерения удельной электропроводности. В дополнительном воплощении данного изобретения указанные контроллеры связаны с указанным множеством трубопроводов. В еще одном дополнительном воплощении данного изобретения указанные контроллеры связаны с указанным первым трубопроводом и/или вторым трубопроводом.

Один или более соленоидов можно присоединить к одному или более из указанного множества трубопроводов, а указанный контроллер связан с указанными соленоидами. Например, можно послать сигнал одному или более соленоидов, для того чтобы заставить подпиточную воду поступать в систему испаряющейся охлаждающей воды через указанную слабокислотную ионообменную колонну.

Контроллеры можно соединить в сеть, для того чтобы можно было просматривать данные и/или менять логические схемы управления посредством дистанционного управления.