用于防止热水系统中的腐蚀的方法和设备技术方案

本发明专利技术公开了一种控制热水系统中的实时氧化还原电位以抑制热水系统中的腐蚀的方法。方法包括限定热水系统中的一个或多个操作保护区。操作保护区中的一个或多个包括可操作以测量操作温度和压力下的热水系统中的实时氧化还原电位的氧化还原电位探头。探头将所测量的实时电位传送到控制器，该控制器评估并且解析所传送的电位以确定它是否符合氧化还原电位设置。如果所测量的电位不符合氧化还原电位设置，那么控制器可操作以将一个或多个活性化学物质进给到热水系统中或者从热水系统中移除一个或多个活性化学物质，并且还可操作以改变至少一个系统参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用 本申请是于2007年7月24日提交的序列号为11/782,192的现在待决的美国专利申请“Method and Device for Preventing Corrosion in Hot Water Systems”的部分继续，其公开内容以它的整体通过引用合并入本文。
本专利技术大体涉及降低或者抑制热水系统中的腐蚀的方法。更具体地，本专利技术涉及测量一个或多个操作保护区中的操作温度和压力下的实时氧化还原电位并且使用那些测量结果控制影响氧化还原电位的参数的调节。本专利技术尤其涉及局部和/或全局降低或者抑制简单或者复杂的热水系统中的腐蚀。
技术介绍
热水系统大体包括全钢铁冶金或者混合冶金，诸如铜或者铜合金系统、镍和镍基合金、以及不锈钢，并且还可以与软钢成分混合。存在许多一般种类/组件的热水系统，诸如锅炉、热水加热器、热交换器、蒸汽发生器、核能电力系统、内燃机和柴油机冷却系统、蒸发器系统、热除盐系统、造纸操作、发酵过程等、以及附接的辅助设备。它们是经受无数REDOX Stress事件(即，与氧化或者还原电位中的改变有关的热水系统中的任何电化学事件)的动态操作系统。这样的事件大体包括牵涉系统中的氧化还原电位(“ORP”)空间或者制度的任何处理。 这些事件由众多的因素造成，包括：来自各组件的泄漏物、来自泄漏空气的污染、故障泵、密封、真空管路、和测量仪器。此外，富氧水的增加的使用(诸如锅炉补充水、返回的蒸汽冷凝水、和/或原始地表水或者地下水、除氧器故障、蒸汽和涡轮负荷摆动、以及关于化学制剂进给泵的问题)造成化学处理进给速率中的非计划的降低或者增加。不受控制的REDOX Stress事件可能造成严重的腐蚀问题，诸如局部化腐蚀、应激腐蚀、腐蚀疲劳、和/或热水系统中的流动加速腐蚀问题。就它们的本质而言，这些问题往往是电化学的并且因此附带到环境和结构材料相互作用的氧化还原性质。 虽然现今实践一些常规的方法来识别热水系统中的REDOX Stress事件，但是由于热水系统动力学，因而大部分的REDOX Stress事件是不可预测的。未广泛地实践这些方法，因为它们具有固有的缺点(见下文)。结果，大部分的REDOX Stress事件未被检测并且未被校正。不受控制的REDOX Stress事件可能导致这些系统中的严重的腐蚀问题，这负面地影响了工厂设备寿命预期、可靠性、生产能力、安全性、环境规划、资本支出、以及总的工厂设备操作成本。 识别REDOX Stress事件目前包括在线仪表和抓样湿法化学分析测试方法二者。在这两个方法中，样本在测量之前必须首先经受样本调整，诸如冷却。在线仪表的示例包括溶氧计、阳离子电导率仪、室温ORP仪、pH仪、钠分析仪、硬度分析仪、比电导率计、硅分析仪、颗粒和浊度计、还原剂分析仪等等。典型地，在使样本冷却之后或者在升高的温度下执行诸如试样和电化学分析的一般腐蚀监测。抓样测试方法包括分析溶解氧、pH、硬度、二氧化硅电导率、总计可溶解的铁、铜、和二氧化硅、还原剂超量等等。 这些方法的一些缺点包括如下。抓样分析给定时间测量中的单个点并且因此不是用于REDOX Stress事件的可变的连续监测方法。它还常常具有不足的低水平的检测界限。在线监视器不提供REDOX Stress的直接测量结果并且因此不能指示REDOX Stress事件是否在任何特定的时间发生。腐蚀监视器检测一般腐蚀，但是不能够测量由REDOX Stress事件造成的局部腐蚀速率中的改变。在线还原剂分析仪测量还原剂的数量，而不是系统在系统温度和压力下将经受的净REDOX Stress。在还原剂的明显存在中可能发生REDOX Stress因此是该技术的另一缺点。 溶氧(“DO”)计具有类似的缺点。测量DO(氧化剂)的数量(但不一定是系统正在经受的净REDOX Stress)不是腐蚀应激的准确指标。样本还必须在DO测量之前被冷却，因此增加了在检测REDOX Stress事件何时开始方面的滞后时间。此外，用于样本线中的氧消耗的电位可能造成不准确的读数。在DO的明显不存在时也可能发生REDOX Stress，并且样本中的微少或者没有DO可能潜在地是误否定。此外，上文所描述的所有仪表对于购买而言相对昂贵，并且要求频繁的校准和维护。 腐蚀试样给出了一般系统腐蚀的时间平均的结果。此外，该技术没有提供REDOX Stress事件的实时指示或者控制。在线电化学腐蚀工具不足以用于局部化腐蚀确定并且不能使用在低电导率环境中。 室温ORP是从系统取得的样本的净ORP的直接测量结果。该技术的缺点在于，它未能指示在系统温度和压力下正在发生什么。常常不能在室温下观察在操作温度和压力下发生的REDOX Stress事件，这是因为过程动力学和热力学随着温度而变化。此外，室温ORP测量设备更迟钝并且更可能变得极化。这样的设备的可靠性是欠佳的，并且它们需要频繁的校准和维护。 因此，存在开发准确地监测和控制在操作温度和压力下的热水系统中的实时ORP的方法的持续需要。
技术实现思路
因此，本公开提供了一种在操作温度和压力下实时监测和控制热水系统中的ORP的方法。热水系统中发生的众多过程有助于ORP，该ORP进而充当用于热水系统的REDOX Stress指标。与常规的室温测量相反，在系统操作温度和压力下实时取得的ORP测量结果能够实时指示系统中发生的主要和次要REDOX Stress事件。这样的实时ORP监测可以被用于测量、识别、和评估系统中的REDOX Stress需求并且可以充当直接或者间接的腐蚀过程指标。 在一方面中，本专利技术提供一种控制热水系统中的实时ORP以降低或者抑制热水系统中的腐蚀的方法。所述方法包括限定热水系统中的一个或多个操作保护区(“zone”或者“zones”)。选择所限定区中的至少一个(例如，一个、两个、或者更多个)，并且所选择区中的一个或多个(例如，一个、两个、或者更多个)包括可操作以测量实时ORP并且与控制器通信的至少一个ORP探头。当热水系统处于操作温度和压力时，在选择区中的一个或多个(例如，一个、两个、或者更多个)处或者连续或者间歇地测量所述实时O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制热水系统中的实时氧化还原电位ORP以降低所述热水系统中的腐蚀的方法，所述方法包括：(a)限定所述热水系统中的一个或多个操作保护区(“zone”或者“zones”)；(b)选择所述限定区中的至少两个，其中所述选择区中的至少两个包括可操作以测量所述实时ORP并且与控制器通信的至少一个ORP探头；(c)当所述热水系统处于操作温度和压力时，间歇或者连续地测量所述选择区中的一个或多个处的所述实时ORP；(d)将所测量的实时ORP传送到所述控制器；(e)评估是所测量的实时ORP还是基于所测量的实时ORP的计算的ORP符合ORP设置，其中所述ORP设置是用于所述选择区中的每一个的相同ORP设置或者是用于所述选择区中的至少两个的不同ORP设置；(f)如果所测量的实时ORP或者所计算的ORP不符合所述ORP设置，那么执行下面动作中的至少一个：(i)将有效量的一个或多个活性化学物质进给到所述热水系统中，(ii)从所述热水系统移除有效量的一个或多个活性化学物质，以及(iii)改变系统参数；以及(g)在触发事件之后，可选地从所述选择区中的一个斜升到所述选择区中的另一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.09 US 13/442,3241.一种控制热水系统中的实时氧化还原电位ORP以降低所述
热水系统中的腐蚀的方法，所述方法包括：
(a)限定所述热水系统中的一个或多个操作保护区(“zone”
或者“zones”)；
(b)选择所述限定区中的至少两个，其中所述选择区中的至少
两个包括可操作以测量所述实时ORP并且与控制器通信的至少一个
ORP探头；
(c)当所述热水系统处于操作温度和压力时，间歇或者连续地
测量所述选择区中的一个或多个处的所述实时ORP；
(d)将所测量的实时ORP传送到所述控制器；
(e)评估是所测量的实时ORP还是基于所测量的实时ORP的
计算的ORP符合ORP设置，其中所述ORP设置是用于所述选择区
中的每一个的相同ORP设置或者是用于所述选择区中的至少两个的
不同ORP设置；
(f)如果所测量的实时ORP或者所计算的ORP不符合所述
ORP设置，那么执行下面动作中的至少一个：(i)将有效量的一个
或多个活性化学物质进给到所述热水系统中，(ii)从所述热水系统
移除有效量的一个或多个活性化学物质，以及(iii)改变系统参数；
以及
(g)在触发事件之后，可选地从所述选择区中的一个斜升到所
述选择区中的另一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ORP探头包括温度
检测器、贵金属电极、和参考电极。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述触发事件基于时间
表。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述选择区中的至少一个
处于监测和/或报警模式，并且至少一个其它选择区处于控制模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述选择区中的至少一个
能够在监测和/或报警模式与控制模式之间手动或者自动地切换。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述ORP设置随时间而
改变。
7.根据权利要求1所述的方法，包括确定与第一选择区相对应
的第一ORP设置，并且可选地确定与附加的选择区相对应的附加的
ORP设置。
8.根据权利要求7所述的方法，包括独立地确定所述第一ORP
设置和/或独立地确定与每个附加的选择区相对应的每个附加的ORP
设置。
9.根据权利要求1所述的方法，包括基于所述热水系统的操作
限制独立地确定用于每个选择区的ORP设置。
10.根据权利要求1所述的方法，其中从包括以下各项的组选择
所述ORP设置：从一个或多个单个值选择的ORP设定点和从值的
一个或多个范围选择的ORP设定范围。
11.根据权利要求1所述的方法，包括如果所述第一测量实时
ORP或者基于第一测量实时ORP的第一计算ORP不符合用于第一
选择区的ORP设置，那么测量所述第一选择区中的第一实时ORP
并且向所述第一选择区执行所述动作中的至少一个；和/或如果所述

\t第一测量实时ORP或者所述第一计算ORP不符合用于所述第一选
择区的ORP设置，那么测量所述第一实时ORP并且在一个或多个
其它选择区处执行所述动作之一；和/或在所述选择区中的一个或多
个处测量一个或多个实时ORP并且基于所测量的实时ORP中的一
个或多个，计算用于一个或多个其它选择区的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·D·海克斯，D·A·格兰特安，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US