使用荧光聚合物的消耗速率控制冷却水系统技术方案

本发明专利技术描述和要求了根据荧光聚合物的消耗速率控制冷却水系统的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据计算的信息控制冷却水系统的方法。
技术介绍
冷却水系统包括冷却塔，换热器，泵和使水通过系统移动所必需的所有管道。冷却水系统的控制是基于尽可能满足使冷却水系统以最高的浓度循环运转运行冷却水系统而不导致有害的结垢，腐蚀，污垢或微生物学控制状况的要求。对于具体的物质浓度循环定义为 例如，当具体物质是钙离子(Ca+2)，冷却水系统在500ppm Ca+2下运行，补充水中为150ppm Ca+2时，冷却水系统在3.3浓度循环下运行。在操作冷却水系统中需要达到最大的浓度循环数以避免排料中水的不必要损失以及包括但不限于处理聚合物的处理化学品的不必要过度进料。冷却水系统的最大浓度循环受不良事件，如结垢和腐蚀的限制，当冷却水塔中具体物质的量达到一定水平时发生这些事件，因此这些物质引起了这些问题。目前存在几种已知方式用于控制冷却水系统中浓度循环。控制浓度循环典型地通过如下方式进行控制已知为补充水的″新鲜″水(来自一个或多个来源)进入系统的流量和控制称为排料的离开系统的主流量。为控制补充水流量，泵或阀控制补充水进入冷却塔的流量和液位控制器典型地用于冷却塔水箱或″水槽″。液位控制器连接到补充水泵或阀和当水槽中的水降低到低于液位控制器设定点的点时，启动补充水泵或阀。电导率是排料控制的典型方法。对于本专利申请的目的，电导率定义为水电导率的测量值，水中存在的电导率是由水中存在的离子物质产生的。电导率可用于控制排料的渗出，这是由于电导率很容易用于估计水中存在的离子物质的总体数量和可以设置一个简单控制器在当水箱水的电导率达到某个设定点以上时，打开阀或泵并开始排料。对于电导率如何用于冷却水系统的控制有许多限制，这是由于电导率不过是水的结垢倾向的间接测量，由存在的离子物质来量指示。少量结垢物质如磷酸根离子并不显著地增加电导率，但可导致明显的结垢情况。同样，如果水中存在的结垢物质对非结垢物质的比例随时间变化时，根据电导率的排料控制是控制冷却塔的一种不适当的方式。如果比例增加，就会结垢。如果比例降低，冷却塔在小于最佳浓度循环下操作，导致水和用于处理系统的化学品的损耗，并引起其它问题如腐蚀。碳酸钙体系中关于基于电导率的控制的另一个顾虑在于在结垢阈值以上，冷却塔的作用就成为了“石灰软化器”。在这些状况下，当碳酸钙沉淀时，系统电导率不根据塔循环按比例变化，引起严重结垢问题。在冷却水领域要理解的是电导率单独不能被依赖为冷却塔控制唯一的基础分析方法。可选择的是，计时器可控制排料的排放而不实际测量水中的任何具体物质。除以上控制方案以外或替代以上控制方案，在补充料和排料上可使用水流量计，并结合微处理器控制器以进行总体冷却水质量平衡。这些已知控制方案的问题在于当排料由电导率控制和补充料由液位控制器控制时，如果通常补充水的组成可变化，或如果补充水的可选择来源于通常的补充水源明显不同，或如果排料存在不被考虑的可替代来源，液位控制器和电导率不能解释系统中出现的所有状况。在这些情况下，冷却水系统典型地是由对电导率设定点很谨慎的操作者控制，因此由于对处理化学品和水的非最优使用产生了不需要的额外费用。许多冷却水系统使用处理产品以控制不良事件如结垢，腐蚀，污垢和微生物生长。这些处理产品包括聚合物和其它材料，它们都是冷却水系统领域普通技术人员已知的。可以根据渗出/进料机制设定冷却水控制系统以加入处理产品，其中排料的动作可触发加入处理产品的化学品进料汞或阀；或可选择的方案是，冷却水控制系统使用″进料计划″根据计时器加入处理产品或补充水管线上的流量计根据要泵送的补充水的确定数量触发处理产品的泵送。这些控制方法的限制在于没有一个这些系统直接在线测量处理产品浓度，故如果存在机械故障，例如，如果泵出现故障，转鼓排空，或发生高、低或未知排料，系统体积变化或补充水质量变化；未保持正确的处理产品浓度。由于这些问题很普遍，典型地冷却水系统要么过度进料以保证系统中处理产品的水平不由于产品剂量变化大而下降太低或要么就是处理产品进料不足没有被察觉。处理产品的过度进料和进料不足都因为成本和性能方面的缺点而不符合要求。已知控制方案的一方面是加入至冷却水系统中的惰性荧光化学品与进料的处理产品的活性成分的比例是已知的，以及使用荧光计以监测惰性荧光化学品的荧光信号。这可以从TRASAR从Nalco Company，1601 W.Diehl Road，Naperville IL 60563(630)305-1000购得。当使用TRASAR时，则惰性荧光化学品的荧光信号用于确定所需数量的处理产品是否在冷却塔中存在和然后可任选地调节操作参数，如排料以保证存在所需数量的处理产品。许多目前的冷却塔都使用惰性荧光示踪剂以控制系统中的处理产品水平，并也使用电导率控制器来测量水中的电导率。使用(多种)惰性荧光示踪剂和电导率两者的冷却塔典型地使用如下类型的信息来控制塔。例如，采用典型补充水的冷却塔设定在500ppm Ca+2下运行，该补充水含有150ppm Ca+2，75ppm Mg+2，和100ppm″M碱度″；及电导率为600microsiemens每厘米(μS/cm)。为在可接受的水平内操作，对于此冷却水系统的浓度循环是3.3(500除以150计算得到)。系统在500ppm Ca+2下运行对应于3.3乘600或1980μS/cm的电导率设定点。当电导率超过此设定点时，配置系统以自动排出一部分“浓缩”冷却水(“浓缩的”表示具有不可接受的高离子水平的系统水)，它由“新鲜”补充水替代(其中“新鲜”定义为结垢离子水平比“浓缩”冷却水低)。通过稀释降低了电导率和硬度(Ca+2和Mg+2)离子。稀释也降低了系统中惰性荧光示踪剂化学品的量。降低系统中惰性荧光示踪剂的量也降低了来自惰性荧光示踪剂的荧光信号。当来自示踪剂的荧光信号降低时，设定示踪剂控制系统以加入处理产品和惰性荧光示踪剂化学品的新鲜混合物以补充从排料中损失的荧光的减少。控制加入至冷却水系统的水处理产品数量的已知方法涉及使用TRASAR应用的另一方面。这包括使用包含荧光聚合物的处理产品，该荧光聚合物具有固有荧光或是由荧光部分“标记”的聚合物。这些荧光聚合物不是惰性的，反而当它们起作用以处理其设计要处理的所有与性能相关的状况时，就推测被消耗掉。因此，通过测量荧光聚合物的荧光信号，有可能测定系统中的活性聚合物，通过了解这些数据就能确定荧光聚合物消耗的量。通过了解荧光聚合物的消耗量，就有可能使用该信息来控制含有荧光聚合物的新处理产品的进料。在此领域的参考文献是题目为“The Chemical Treatment of CoolingWater(冷却水的化学处理)”，第二版，James W.McCoy，1983，ChemicalPublishing Co.，Inc.，参见第1章，Principles of Open Recirculating CoolingWater Systems(开放再循环冷却水系统的原理)，1-20页，第III章，Scalingand Fouling(结垢和污垢)，48-81页，第VI章，Operating Procedures(操作规程)，198-226页，和附录，术语集，268-273页。在此领域的另一篇参考文本文档来自技高网...

【技术保护点】
控制冷却水系统的单转鼓方法，其包括如下步骤：（１）测定冷却水系统的水中荧光聚合物的消耗速率，其中使用Ｆｏｕｌｉｎｇ指数方程，或Ｓｃａｌｅ指数方程或ＴｏｗｅｒＳｃａｌｅ指数方程在获取时间周期期间以不连续间隔计算消耗速率，其包括如下 步骤：ａ）提供冷却水系统；ｂ）提供水处理产品，（ｉ）其中所述的水处理产品包括至少一种荧光聚合物，至少一种惰性荧光示踪剂和任选地其它水处理化学品，（ｉｉ）其中在所述的水处理产品中所述的荧光聚合物与水处理产品中所 有其它成分的比例是已知的，（ｉｉｉ）其中在所述的水处理产品中所述的惰性荧光示踪剂对水处理产品中所有其它成分的比例是已知的，（ｉｖ）其中所述的荧光聚合物和所述的惰性荧光示踪剂两者都具有可检测的荧光信号，所述的荧光聚合物可检测的 荧光信号与所述的惰性荧光示踪剂可检测的荧光信号相比不同，使得惰性荧光示踪剂和荧光聚合物两者的荧光信号都可以在相同冷却水系统的水中被检测到；ｃ）将所述的水处理产品加入所述的冷却水系统的水中，（ｉ）其中所述的水处理产品以不连续的 方式加入至水中，和（ｉｉ）其中在加入每个数量的水处理产品之间经过不连续的时间间隔；ｄ）提供一个或多个荧光计；ｅ）使用所述的一个或多个荧光计测量来自冷却水系统的水中所述惰性荧光示踪剂的荧光信号和所述荧光聚合物的荧光信号 ，其中步骤ｇ）的计算中所用的测量在每次向所述的冷却水系统的水中新加入水处理产品之间的时间间隔期间进行；ｆ）使用由步骤ｅ）测得的荧光信号确定所述冷却水的水中存在的荧光聚合物的浓度和惰性荧光示踪剂的浓度，ｇ）以不连续的间隔重复步 骤ｅ）和ｆ），以便通过使用选自Ｆｏｕｌｉｎｇ指数方程，Ｓｃａｌｅ指数方程，和ＴｏｗｅｒＳｃａｌｅ指数方程的公式计算在获取时间周期的间隔期荧光聚合物的消耗速率，其计算如下：（ｉ）ＦＩＬ＝［Ａ／（ｔｌｆ－ｔ１０）］×［ｌｎ｛ＬＩＴ（ ｆ）／ＬＩＴ（０）｝－ｌｎ｛ＬＴＰ（ｆ）／ＬＴＰ（０）｝］；其中ＦＩＬ是获取时间周期期间的时间间隔内计算的Ｆｏｕｌｉｎｇ指数，Ａ是常数＝１，ｔｌｆ＝间隔结束时的时间，ｔ１０＝间隔开始时的时间，ＬＩＴ（ ０）＝间隔开始时惰性荧光示踪剂的浓度；ＬＩＴ（ｆ）＝间隔结束时惰性荧光示踪剂的浓度；ＬＴＰ（０）＝间隔开始时荧光聚合物的浓度；...

【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：BE莫里亚蒂，NM劳，K熊，TY陈，S杨，M查特拉基，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]