一种高温水系统中原位测量和监测电导率的方法技术方案

监测蒸汽发生系统内的电导率可以实时地并通过使用设置在蒸汽发生系统内的硼掺杂金刚石基电化学带传感器在不中断蒸汽发生系统的情况下进行。硼掺杂金刚石基电化学带传感器具有金刚石本体和设置在金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极。用硼掺杂多个硼掺杂金刚石带电极的每个的至少一部分以提供金属导电性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及使用硼掺杂金刚石基电化学带传感器在原位条件下测量和监测水基流体的电导率的方法。
技术介绍
蒸汽发生系统，比如锅炉，通常用于包括石油化工厂、炼油厂、发电站、酒店、学校等的工业的、机构的和多单元的居住设施中。在蒸汽发生系统中由水形成的蒸汽分布在整个设施中以提供用于舒适性、加工、发电等的热量。在冷凝时，为了效率通常会将水返回到蒸汽发生器(或锅炉)。蒸汽发生系统被设计成使得冷凝物具有在目标范围内的电导率、pH和温度而操作。通常地，这种系统在从500°F至约900°F的温度下来操作。冷凝物的电导率、pH和温度偏离目标范围的偏差指示蒸汽发生系统内的问题。这种问题可以包括矿物结垢、碳酸腐蚀和热疲劳。这些问题可能导致蒸汽发生系统的昂贵的维护和修理。因此，需要连续地监测作为水质测量的电导率。目前，在不冷却水的情况下还没有方法测量蒸汽发生系统中的电导率。通常地，为了保护用于测量电导率的探针，必须将水冷却到不大于100°F的温度。一种提供实时或接近实时监测性能的更有效地测量电导率的方法是所需要的。应该理解的是，上述讨论仅是为了说明性目的而提供，并且不旨在限制所附权利要求或任何相关专利申请或专利的范围或主题。因此，所附权利要求或任何相关专利申请或专利的权利要求都不应受上述讨论的限制，或仅由于其在本文中提及而被解释成解决、包括或排除上述特征或缺点中的每一者或任何一个。
技术实现思路
在本公开的实施例中，提供了蒸汽发生系统中监测电导率的方法。在该方法中，通过使流体与硼掺杂金刚石基电化学带传感器接触来在蒸汽发生系统中测量流体的电导率。硼掺杂金刚石基电化学带传感器具有金刚石本体和设置在金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极。在约250°F至1200°F(大多数情况下约500°F至约900°F之间)的温度下，通过将电压施加到硼掺杂金刚石基电化学带传感器来测量电导率。在本公开的另一实施例中，提供了蒸汽发生系统中实时监测电导率的方法。在实时监测期间，不中断蒸汽发生系统的操作。通过使蒸汽发生系统中的流体与硼掺杂金刚石基电化学带传感器接触来进行监测。硼掺杂金刚石基电化学带传感器具有金刚石本体和设置在金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极。通过将电压施加到硼掺杂金刚石基电化学带传感器来测量电导率。在另一实施例中，提供了在水基浆液的水热液化期间在水热液化单元中监测电导率的方法。水热液化单元在约575°F至约950°F之间的温度下和在足以将水维持液相中的压力下操作。在该方法中，在水热液化单元中水基浆液与硼掺杂金刚石基电化学带传感器接触。硼掺杂金刚石基电化学带传感器具有金刚石本体和设置在金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极。在操作温度下，通过将电压施加到硼掺杂金刚石基电化学带传感器测量水基浆液的电导率。具体实施方式考虑到本公开的示例性实施例的以下详细描述，本公开的特征和优点以及额外的特征和有益效果对于本领域中的技术人员而言将是显而易见的。应当理解的是，本文中具有示例性实施例的描述并不旨在限制本专利或要求其优先权的任何专利或专利申请的权利要求。在不脱离这种精神和范围的情况下，可对本文中公开的特定实施例和细节作出许多改变。如在本文中和贯穿本专利申请的各个部分(和标题)所使用的，术语“公开“、“本公开”及其变型并不旨在意指本公开或任何特定权利要求所涵盖的每个可能的实施例。因此，每个这种提及的主题不应该仅由于这种提及而被认为对于其每个实施例或任何特定权利要求是必要的，或被认为是其一部分。此外，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”以开放方式在本文和所附权利要求中来使用，因此应该解释成意指“包括，但并不限制于......”。蒸汽发生系统中的流体的电导率可以通过使用如本文中描述的硼掺杂金刚石基电化学带传感器原位测量。该传感器可以用于在约250°F至高达900°F(在一些情况下高达1100°F以及在其它情况下高达1200°F)的温度下在原位条件下测量电导率。例如，在非常低压的锅炉中，温度可以是约250°F且在超临界锅炉中约700°F。鉴于在这种高温下测量电导率的性能，不需要将蒸汽发生系统冷却到较低的温度。由此，当使用硼掺杂金刚石基电化学带传感器时，可以在不中断蒸汽发生系统的操作的情况下实时监测电导率。由于本文中所讨论的方法提供了在操作条件下实时监测电导率的方法，因此可以降低成本。由于水仅在“根据需要”的基础上从锅炉中去除，因此硼掺杂金刚石基电化学带传感器的使用促进了锅炉排污水。换句话说，通过原位监测锅炉水的电导率，水仅当固体含量(例如，由水垢形成、腐蚀、残留等产生的)达到某些限制时才从蒸汽发生系统中去除。因此在实施例中，蒸汽发生系统内的硼掺杂金刚石电化学传感器的使用可以用于控制锅炉内不想要的固体的量以及用于维持蒸汽品质。通过限制蒸汽发生系统的冷却，为操作者提供了更安全的工作环境，这是因为他们较少暴露于系统元件的处理。硼掺杂金刚石基电化学带传感器在蒸汽发生系统内的精确位置的设置可能取决于系统的设计以及电导率期望被测量的阶段。例如，在实施例中，硼掺杂金刚石电极传感器可以设置在锅炉内并且在锅炉内测量电导率。还可以通过将硼掺杂金刚石基电化学带传感器设置在排出管线、快速打开阀等中来测量电导率。其中蒸汽发生系统由多个这种元件(例如多个排污水连接)构成，传感器可以设置在最靠近低水位的元件内。或者，传感器可以设置在最靠近蒸汽鼓的底部。在蒸汽发生系统内，可以在冷凝期间测量电导率。还可以在蒸汽发生期间测量电导率。通过在蒸汽发生系统操作期间测量锅炉水，可以立即确定操作系统内溶解的固体的影响。在另一实施例中，可以在排污水期间测量锅炉水的电导率。在此实例中，硼掺杂金刚石基电化学带传感器可以设置在排污水管线中。在另一实施例中，可以在排污水的回收期间在闪蒸罐或热交换器内测量电导率。排污水通常具有与锅炉水相同的温度和压力。在此实例中，硼掺杂金刚石基电化学带传感器可以设置在闪蒸罐或热交换器内。在优选的实施例中，硼掺杂金刚石基电化学带传感器可以设置在探针的内部。然后，探针可以设置在如本文中所讨论的蒸汽发生系统内。除了硼掺杂金刚石基电化学带传感器之外，pH探针可以设置在蒸汽发生系统内以测量冷凝物的酸度和碱度。由于酸度和碱度对电导率具有较大的影响，所以经常需要在测量电导率之前中和液体。进一步地，测量冷凝蒸汽的温度探针可以设置在蒸汽发生系统内。进一步地，控制器可以与传感器电气连通地设置在蒸汽发生系统的内部之内。虽然优选实施例是在锅炉系统中使用硼掺杂金刚石基电化学带传感器，但是这些传感器也可以用在其它蒸汽发生系统中。例如，传感器可以用于测量蒸汽式涡轮机内的电导率。化石和核蒸汽式涡轮机需要大量的冷却时间延迟。典型的蒸汽式涡轮机需要最少一周来冷却至环境温度。这需要停机和断电拆卸，除了极其低效之外，这对操作者而言还是人力成本的增加。在另一实施例中，如本文中所描述的硼掺杂金刚石电化学带传感器可用于控制水热液化(HTL)单元，因为这种单元通常在约575°F至约950°F之间的温度和足够的压力(通常约20MPa)下用水基浆液操作，以将水维持在液相中。在该过程期间对温度和压力进行监测。该处理特别适用于湿生物质原料，例如藻类。硼掺杂电化学带传感器的使用允许对原料的水热气化进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在不中断蒸汽发生系统的情况下在蒸汽发生系统中实时监测电导率的方法，所述方法包括：(a)使蒸汽发生系统中的流体与硼掺杂金刚石基电化学带传感器接触，所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器包括金刚石本体和设置在所述金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极；以及(b)通过将电压施加到所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器来测量所述流体的所述电导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.16 US 62/0128161.一种在不中断蒸汽发生系统的情况下在蒸汽发生系统中实时监测电导率的方法，所述方法包括：(a)使蒸汽发生系统中的流体与硼掺杂金刚石基电化学带传感器接触，所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器包括金刚石本体和设置在所述金刚石本体内的多个硼掺杂金刚石带电极；以及(b)通过将电压施加到所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器来测量所述流体的所述电导率。2.根据权利要求1所述的方法，其中在约250°F至约900°F之间测量所述流体的电导率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸汽发生系统是锅炉系统。4.根据权利要求1所述的方法，其中以下条件中的至少一个存在：(a)所述蒸汽发生系统是锅炉系统，并且所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器设置在所述锅炉系统的所述锅炉或热交换器内；(b)在排污管线内的液体排污期间测量电导率；(c)所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器设置在闪蒸罐内；(d)所述蒸汽发生系统是蒸汽式涡轮机；或者(e)所述硼掺杂金刚石基电化学带传感器设置在探针的内部。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述探针设置在闪蒸罐内部或者所述液体为锅炉给水。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个硼掺杂金刚石带电极的至少一部分由金刚石的非导电性本征层间隔开，其中所述金刚石包括具有所述多个硼掺杂金刚石带电极的前感测表面，所述多个硼掺杂金刚石带电极暴露在所述感测表面处并且以延长的方式在所述表面上延伸。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体是所述蒸汽发生系统中产生的冷凝物。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸汽发生系统是锅炉。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述硼掺杂金刚石带传感器在从所述锅炉排污水期间被连续地使用。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述锅炉是在石油化工厂、炼油厂或发电站中。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述锅炉是在多单元的居住设施中。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·N·克雷默，S·A·邓恩，D·N·富尔默，R·R·朗夫，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US