用于监测和控制热水系统中的腐蚀的系统和方法技术方案

公开了用于监测和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系统和方法。所述方法包括在热水系统中限定一个或更多个操作保护区。操作保护区中的一个或更多个包括可操作以在操作温度和压力下测量热水系统中的实时氧化还原电位的氧化还原电位探测器。该探测器将所测得的实时电位发送至控制器，该控制器对所发送的电位进行评估和解读以确定所述电位是否符合氧化还原电位设置。如果所测得的电位不符合氧化还原电位设置，则控制器可操作以向热水系统中供给一种或更多种活性化学物质或者从热水系统去除一种或更多种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】
本专利技术总体上涉及。更具体地， 本专利技术涉及在操作温度和操作压力下测量一个或更多个操作保护区中的实时氧化还原电 位，并且利用那些测量结果来控制活性化学物质的供给。本专利技术特别涉及局域地和/或全 局地监测和控制在简单热水系统或复杂热水系统中的腐蚀。
技术介绍
热水系统通常包括全黑色金属冶金（all-ferrous metallurgy)或混合冶金 (mixed metallurgy)，例如铜或铜合金系统、镍和镍基合金、以及不锈钢，并且还可能混合 有低碳钢成分。存在许多一般的热水系统种类/部件，例如锅炉、热水加热器、热交换器、蒸 汽发生器、核动力电力系统、内燃机和柴油机冷却系统、蒸发器系统、热法脱盐系统、造纸作 业、发酵工艺等以及附接的辅助装置。上述热水系统是经受无数REDOX应激事件（即，热水 系统中的与氧化电位或还原电位的变化有关的任何电化学事件）的动态操作系统。这样的 事件一般包括涉及系统中的氧化还原电位（"0RP"）区间或范围的任何过程。这些事件由如下众多因素导致，上述众多因素包括：各种部件的泄露；渗漏空气 的污染；有故障的栗、密封件、真空管路和仪表。此外，富氧水（例如锅炉补给水、回流的蒸 汽凝结水和/或未加工的地表水或地下水）的使用增加、脱气器故障、蒸汽和涡轮的负荷摆 动、以及与化学物质进料栗有关的问题引起化学品处理进料速率的意外减小或增大。不受 控制的REDOX应激事件可能导致严重的腐蚀问题，例如热水系统中的局部腐蚀、应力腐蚀、 腐蚀疲劳和/或流动加速腐蚀问题。根据其特征，这些问题往往是电化学问题从而与环境 和结构材料的相互作用的氧化还原性质有关。而且，如果热水的pH偏离目标控制范围，则 腐蚀问题可能会加剧。 虽然目前已经实践了一些常规方法来识别热水系统中的REDOX应激事件，但由于 热水系统动力学，大多数REDOX应激事件是无法预测的。例如，锅炉水温可以在约6MPa下 的约240°C至在约lOMPa下的约310°C的范围内；在这些高温下，化学反应可以快速地发 生。在这样的条件下常规方法具有固有缺点（参见下文），从而未被广泛地实践。因而，多 数RED0X应激事件处于未被检测到的状态从而未被修正。不受控制的RED0X应激事件可能 在这些系统中导致严重的腐蚀问题，这不利地影响了固定设备的预期寿命、可靠性、生产能 力、安全性、环境控制（environmental regulations)、资本支出和总的设备使用成本。 目前识别RED0X应激事件和监测热水的pH包括在线仪器和采样式湿法化学分析 测试方法两者。在这两种方法中，在测量之前，试样必须首先经受试样调节，例如冷却。在 线仪器的实例包括溶解氧测量仪、阳离子电导率测量仪、室温0RP测量仪、pH测量仪、钠分 析仪、硬度分析仪、比电导率计、氧化硅分析仪、粒度计和浊度计、还原剂分析仪等。常规腐 蚀监测（例如采样和电化学分析）通常在冷却试样之后进行或在高温下进行。采样式测试 方法包括对溶解氧、PH、硬度、氧化硅电导率、总铁和可溶性铁、铜、以及氧化硅、过量的还原 剂等进行分析。 这些方法的一些缺点包括如下。采样式分析给出单个时间点的测量结果，因此不 是用于REDOX应激事件或热水的pH的可行的连续监测方法。采样式分析常常具有不足的 低水平的检测极限。而且，考虑到温度变化，可能需要对从冷却试样流的采样式分析读取的 pH进行修正。 在线监测器不提供REDOX应激的直接测量结果，从而不能指出在任何特定时间处 是否发生REDOX应激事件。腐蚀监测器检测总体腐蚀，但不能够测量由REDOX应激事件引 起的局部腐蚀速率上的变化。在线还原剂分析仪测量还原剂的量而不是系统在系统温度和 压力下正在经受的净REDOX应激。因此在明显存在还原剂的情况下可能发生REDOX应激是 该技术的另一缺点。 溶解氧（"D0"）测量仪具有类似的缺点。对D0 (氧化剂）的量进行测量不一定测 量系统正在经受的净RED0X应激，这不是腐蚀应力的准确指示。在D0测量之前还必需冷却 试样，从而在检测RED0X应激事件何时开始时增加了滞后时间。此外，取样管路中潜在的氧 消耗可以引起不准确的读数。在明显不存在D0的情况下也可能发生RED0X应激，并且在试 样中几乎没有D0可能是假阴性的。另外，上述所有仪器购买价格相对昂贵，并且需要频繁 的校准和维护。 腐蚀试片给出了总体系统腐蚀的时间平均结果。而且，该技术不提供RED0X应激 事件的实时指示或控制。在线电化学腐蚀工具不足以确定局部腐蚀并且不能在低电导率环 境中使用。 室温0RP是从系统所取的试样的净0RP的直接测量结果。该技术的缺点是其不能 指出在系统温度和压力下发生了什么。由于过程动力学和热力学随着温度而变化，所以在 室温下常常观察不到在操作温度和压力下发生的RED0X应激事件。另外，室温0RP测量装 置反应较迟钝并且较容易极化。这样的装置的可靠性差并且其需要频繁的校准和维护。 因此存在开发在操作温度和操作压力下准确地监测和控制热水系统中的实时的 0RP和pH的持续需求。
技术实现思路
因此本公开内容提供用于在操作温度和压力下实时监测和控制热水系统中的0RP 和pH的系统和方法。在热水系统中发生的一系列过程影响0RP，0RP转而用作热水系统的 RED0X应激指示。与常规室温测量相比，在系统操作温度和压力下实时进行的0RP测量能 够全部实时地指示：发生在系统中的初级RED0X应激事件和次级RED0X应激事件，以及热水 的pH。这样的实时0RP监测可以用于测量、确定和评估系统中的RED0X应激需求和热水的 pH，从而能够用作直接腐蚀过程指示或间接腐蚀过程指示。 在一方面，本专利技术提供了一种用于监测和控制锅炉中的腐蚀的系统。该系统包括 氧化还原电位探测器和控制器单元。所述氧化还原电位探测器能够基本实时地测量锅炉水 的还原电位。控制器单元可操作地耦接至氧化还原电位探测器，并且响应于所测得的还原 电位而激活至少一种水处理化学品以将pH保持在预定范围内。 在另一方面，本专利技术提供了一种用于监测和控制热水系统中的腐蚀的方法。该方 法包括利用氧化还原电位探测器基本实时地测量热水的还原电位，并且响应于所测得的还 原电位而激活至少一种水处理化学品以将pH保持在预定范围内。 本专利技术的优点为提供了一种抑制热水系统中的腐蚀的方法：该方法基于在操作温 度和压力下测量热水系统中的实时0RP并通过向热水系统中供给一种或更多种活性化学 物质以保持0RP设置和/或热水的pH来应对所测得的0RP。 本专利技术的另一优点为提供了一种热水系统腐蚀控制装置，该装置包括接收器、处 理器、发送器和进料装置，接收器、处理器、发送器和进料装置以协调一致的方式工作以控 制热水系统中的一个或更多个操作保护区中的实时0RP和/或pH。 本专利技术的又一优点为通过实现改进的系统参数的维护和控制来提高热水系统效 率。 本专利技术的又一优点为通过准确地防止腐蚀来降低各种热水系统和部件的操作成 本。 前述已经大致概述了本专利技术的特征和技术优点以使本专利技术的以下详细描述能够 更容易理解。形成本专利技术的权利要求的主题的本专利技术的另外的特征和优点将在下文中描 述。本领域的技术人员应该理解的是，所公开的概念和具体实施方案可以容易地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测和控制热水系统中的腐蚀的系统，包括：氧化还原电位探测器，其能够基本实时地测量所述热水的还原电位；以及控制器单元，其可操作地耦接至所述氧化还原电位探测器，其中所述控制器单元响应于所测得的还原电位而激活至少一种水处理化学品的供给以将pH保持在预定范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·V·福克斯，乔治·T·托托拉，彼得·希克斯，大卫·A·格拉顿，马丁·戈弗雷，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US