用于控制沉積物形成的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了用于控制包含主系統(tǒng)(1)和子系統(tǒng)(2)的含液體(5)的系統(tǒng)(100)中的沉積物(60)形成的方法，其中液體(5)在主系統(tǒng)(1)和/或子系統(tǒng)(2)內(nèi)輸送，所述方法包括以下步驟：改變子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)(1)內(nèi)的液體(5)的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)(2)內(nèi)比主系統(tǒng)(1)內(nèi)更有利于沉積物(60)形成。子系統(tǒng)(2)可以設(shè)計為旁路。沉積物(6)形成可以在子系統(tǒng)(2)內(nèi)檢測，例如通過超聲的方式，其中發(fā)射超聲信號并檢測反射的超聲信號。還要求保護用于控制沉積物的設(shè)備。
【專利說明】
用于控制沉積物形成的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及含水系統(tǒng)中，特別是開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的沉積物控制。
【背景技術(shù)】
[0002]開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)廣泛地用于將廢熱排出多種工業(yè)過程的過程。由于水例如在冷卻塔處蒸發(fā)，因此這樣的系統(tǒng)是開放的。此外，循環(huán)水的受控除去對于限制導(dǎo)致腐蝕、結(jié)垢和阻塞的溶解物的聚集是必須的。使用所謂的“排污流”將廢水除去。
[0003]市場上有多種可被添加至循環(huán)水以特別地避免腐蝕、結(jié)垢或阻塞的添加劑。這些添加劑通常以在循環(huán)水中保持相對恒定的濃度的進料速率進料。通常控制進料速率以替代循環(huán)系統(tǒng)中消耗的以及與排污流一起被除去的添加劑的量。
[0004]然而，此類沉積物控制是靜態(tài)的，并且當(dāng)循環(huán)水的組成意外地發(fā)生變化時不能適當(dāng)?shù)胤磻?yīng)。這樣的意外的變化可以有多種原因。例如，溫度以及因此導(dǎo)致的添加至系統(tǒng)的新鮮水(補充水)的組成在一年中發(fā)生變化。
[0005]已進行了多種嘗試以監(jiān)測循環(huán)水的性質(zhì)，以更好地理解過程的發(fā)生并且在發(fā)生意外事件時適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。所有這些嘗試依賴于對一個或多個關(guān)鍵的操作指標(biāo)例如循環(huán)水的PH值、循環(huán)水的電導(dǎo)率、循環(huán)水中抗沉積添加劑的濃度的監(jiān)測。
[0006]基于這些關(guān)鍵的操作指標(biāo)的測量值，得出關(guān)于當(dāng)前循環(huán)水形成沉淀的趨勢的結(jié)論。如果需要，開始采取適當(dāng)?shù)膶Σ?，例如增加特定的抗沉積添加劑的劑量。還已嘗試同時監(jiān)測多個關(guān)鍵的操作指數(shù)，以使開始的對策基于更廣泛的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0007]然而，關(guān)鍵的操作指標(biāo)例如pH值、電導(dǎo)率等不與沉積物形成直接相關(guān)。即使電導(dǎo)率和PH值隨時間是穩(wěn)定的，但也可能發(fā)生不期望的結(jié)垢。進行的過程可能彼此抵消。例如，當(dāng)PH值由于某些原因而下降時，這可能導(dǎo)致循環(huán)水中的例如堿性CaCO3的濃度的增加，由此又使pH值增加。此外，例如pH值的突然變化可能有多種原因。將酸或堿供應(yīng)至循環(huán)水的栗可能出現(xiàn)故障，PH計可能出現(xiàn)故障，容納酸、堿或緩沖劑的儲罐可能為空，等等。因此，關(guān)鍵的操作指數(shù)可能由于多種原因而變化，所有原因都導(dǎo)致不期望的沉積物形成。
[0008]US 2009/0277841公開了操作揮發(fā)性循環(huán)冷卻系統(tǒng)的方法。除了減少結(jié)垢和水的腐蝕性趨勢以外，認為此方法消除或減少了系統(tǒng)的排放，而不產(chǎn)生任何由于處理過程導(dǎo)致的局部的腐蝕性或結(jié)垢性條件。所述的測量和控制系統(tǒng)通常包含測量的陣列、實施控制邏輯的工具、和控制行為的陣列，包括將離子交換設(shè)備激活以處理補充水。優(yōu)選地，測量包括PH、電導(dǎo)率、硬度、堿度、腐蝕性、結(jié)垢趨勢、處理添加劑的劑量水平、和補充水、經(jīng)處理的補充水和循環(huán)水的處理添加劑殘留。
[0009]US 2010/0176060和US 2013/0026105公開了在對冷卻水的pH、堿度和Ca2+濃度的測量的基礎(chǔ)上使用CO2控制冷卻水系統(tǒng)中的結(jié)垢。
[0010]另一個問題是某些沉積物的形成是不可逆的。對于結(jié)垢尤其如此。盡管市場上可獲得復(fù)雜的抗結(jié)垢添加劑能夠以適合的劑量有效地避免表面上結(jié)垢的沉積，但一旦結(jié)垢沉積上，它們通常不能去除結(jié)垢。結(jié)果，循環(huán)水中抗結(jié)垢添加劑的劑量通常保持在高于真正所需的劑量，以避免結(jié)垢形成，僅為了確保沒有不可逆地形成結(jié)垢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]需要控制含水系統(tǒng)中沉積物形成特別是結(jié)垢，以及啟動與現(xiàn)有技術(shù)的方法相比較具有優(yōu)勢的適當(dāng)?shù)拇胧┑姆椒ā?br>[0012]通過用于在包含主系統(tǒng)和子系統(tǒng)的含液體的系統(tǒng)中控制沉積物形成的方法解決了本發(fā)明的目的，其中液體在所述主系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)中輸送，所述方法包括以下步驟:改變子系統(tǒng)內(nèi)液體的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)內(nèi)的液體的性質(zhì)不同，以使在子系統(tǒng)內(nèi)比在主系統(tǒng)內(nèi)更有利于形成沉積物。
[0013]因此，可以有利地使用子系統(tǒng)作為監(jiān)視者或作為早期預(yù)警系統(tǒng)，這是因為已出人意料地發(fā)現(xiàn)可以建立促進沉積物形成的人工過程條件，即對于沉積物形成而言更嚴苛的過程條件。因此，在這樣的更嚴苛的過程條件下處理的液體傾向于先于在主系統(tǒng)內(nèi)含液體的系統(tǒng)的目前操作條件下處理的循環(huán)液體，在子系統(tǒng)內(nèi)形成沉積物，特別是結(jié)垢。這樣的方法可以確保在含液體的系統(tǒng)的主系統(tǒng)內(nèi)的沉積物形成之前即啟動適當(dāng)?shù)膶Σ?。特別地，設(shè)置主系統(tǒng)和子系統(tǒng)，使得液體既可進入主系統(tǒng)又可進入子系統(tǒng)。結(jié)果，子系統(tǒng)內(nèi)的處理化學(xué)品的濃度有利地與主系統(tǒng)內(nèi)的處理化學(xué)品的濃度相同。處理化學(xué)品可以設(shè)置為包含抗沉積組分。此外，提供的是液體在含液體系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。優(yōu)選地，所述液體包括水，所述含液體系統(tǒng)包括冷卻塔或罐。沉積物為例如結(jié)垢(scale)、污垢(foul ing)和/或腐蝕產(chǎn)物例如鐵氧化物。特別地，處理化學(xué)品包括抗結(jié)垢產(chǎn)品、防污產(chǎn)品和/或抗腐蝕產(chǎn)品。此外，提供的是使對策適用于沉積物的種類。結(jié)果，可以使處理化學(xué)品的組成適用于沉積物的種類。例如，處理化學(xué)品包含減少子系統(tǒng)內(nèi)檢測到的特定污垢的防污組分。還能想到的是以一定的進料速率將處理化學(xué)品進料至含液體系統(tǒng)，其中所述進料速率取決于沉積物的類型。特別地，可以想到的是以連續(xù)的或脈沖的形式將處理化學(xué)品進料至含液體的系統(tǒng)。此外，提供的是一直將處理化學(xué)品進料至含液體的系統(tǒng)，其中一旦在子系統(tǒng)內(nèi)檢測到沉積物形成即改變處理化學(xué)品的組成。此外，已出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以在廣泛的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)人工過程條件，使得不同程度的嚴苛性都是可能的。結(jié)果，可以自由地調(diào)節(jié)旁路中的較嚴苛的條件和可操作的含水系統(tǒng)中的現(xiàn)有條件之間的緩沖，以分別允許對策相對較早或相對較晚啟動。還可想到的是，沉積物的形成源自檢測關(guān)鍵的操作指標(biāo)例如PH值、電導(dǎo)率等。此外，提供的是主系統(tǒng)和子系統(tǒng)的管道由相同的材料制成。
[0014]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)包含用于檢測沉積物形成的檢測設(shè)備。因此，可以有利地直接檢測關(guān)鍵的性能指標(biāo)。對于本說明書的目的，本發(fā)明的關(guān)鍵的性能指標(biāo)是與沉積物的存在與否直接相關(guān)的性質(zhì)，特別是腐蝕、結(jié)垢和/或污垢。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沉積物控制不是基于對關(guān)鍵的操作指標(biāo)例如PH值的監(jiān)測而是基于對關(guān)鍵的性能指標(biāo)即沉積物形成例如腐蝕、結(jié)垢和污垢的監(jiān)測時，沉積物控制可以得到很大提高。原則上，還可以通過測量暴露于含水系統(tǒng)使得可以在其表面上形成沉積物的材料的溫度特別是其熱交換系數(shù)而獲得關(guān)于關(guān)鍵性能指標(biāo)的信息。例如，已知測量熱交換器的各個位置處的溫度，或更確切地，熱交換系數(shù)，可以提供關(guān)于由于熱容和導(dǎo)熱系數(shù)的變化導(dǎo)致的沉積物形成的信息。關(guān)鍵的性能指標(biāo)即沉積物可以通過多種方式檢測，例如光學(xué)方式，電子方式，機械方式，或使用X射線。還可以想到的是設(shè)置子系統(tǒng)，使得子系統(tǒng)可以與主系統(tǒng)分離。隨后，檢測子系統(tǒng)的沉積物形成和/或沉積物的類型，而有利地不停止主系統(tǒng)的操作。
[0015]在另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)為旁路。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，對于關(guān)鍵的性能指標(biāo)的監(jiān)測可以有利地在旁路中進行，其中在旁路內(nèi)設(shè)置促進沉積物形成的人工過程條件。一旦在旁路內(nèi)的人工條件下檢測到關(guān)鍵的性能指標(biāo)的顯著改變，例如結(jié)垢的開始，可以啟動適合的對策，例如通過增加抗結(jié)垢添加劑的劑量。由于旁路中的環(huán)境比主系統(tǒng)中的環(huán)境更有利于沉積物形成，因此結(jié)垢在主系統(tǒng)中還未開始發(fā)生，因此可以被有效地防止。這對于通常一旦已沉積在表面上就無法通過抗結(jié)垢添加劑去除的結(jié)垢而言是特別有利的。優(yōu)選地，旁路中液體，特別是循環(huán)水的條件與主系統(tǒng)中液體的條件不同。優(yōu)選地，旁路中的循環(huán)水的溫度和/或流速高于主系統(tǒng)中循環(huán)水的溫度和/或流速。
[0016]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)內(nèi)液體的至少一個性質(zhì)通過操縱設(shè)備操縱。優(yōu)選地，子系統(tǒng)內(nèi)的液體和主系統(tǒng)內(nèi)的液體僅具有一個不相同的性質(zhì)。結(jié)果，子系統(tǒng)有利地盡可能接近地代表主系統(tǒng)。此外，已出人意料地發(fā)現(xiàn)，可以建立人工過程條件，而不基本上改變系統(tǒng)的熱條件。特別地，已出人意料地發(fā)現(xiàn)，與可操作的含水系統(tǒng)中的循環(huán)水的溫度相比較，旁路中循環(huán)水的溫度不需要被改變。
[0017]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)內(nèi)的液體設(shè)置為子系統(tǒng)內(nèi)的液體的Reynolds數(shù)大于8000，優(yōu)選為10000-20000。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，如果子系統(tǒng)內(nèi)的Reyno Ids數(shù)大于主系統(tǒng)內(nèi)的Reynolds數(shù)且子系統(tǒng)內(nèi)的Reynolds數(shù)大于8000且優(yōu)選為10000-20000，則沉積物形成將被加速。優(yōu)選地，旁路內(nèi)的液流非層流而是湍流，而主系統(tǒng)中的液流非湍流而是層流。通常，Reynolds數(shù)取決于液體的密度、粘度、流速和尺寸。
[0018]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)內(nèi)液體的第一流速設(shè)置為子系統(tǒng)內(nèi)的第一流速大于主系統(tǒng)內(nèi)的第二流速。優(yōu)選地，旁路中液體的體積流大于主系統(tǒng)中液體的體積流。優(yōu)選地，旁路中的體積流或第一速度比主系統(tǒng)中的液體的流速大至少0.0lm/秒，更優(yōu)選至少0.05m/秒，更優(yōu)選至少0.1m/秒，更優(yōu)選至少0.15m/秒，最優(yōu)選至少0.2m/秒，特別是至少0.25m/秒。優(yōu)選地，旁路中循環(huán)水的溫度沒有明顯不同于可操作的含水系統(tǒng)中的循環(huán)水的溫度。優(yōu)選地，溫度差不超過10C，更優(yōu)選不超過0.5°C，最優(yōu)選不超過0.2°C。
[0019]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)內(nèi)的第一流速主要通過栗設(shè)備實現(xiàn)。特別地，所述流速可以通過旁路內(nèi)的適合的栗容易地調(diào)節(jié)。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，為了增加旁路中液體的第一流速而由栗產(chǎn)生的動能大大低于通過增加旁路中的水溫而將產(chǎn)生的能量。在優(yōu)選的實施方案中，提供的是通過流體靜力學(xué)或流體動力學(xué)方式操縱流速。特別地，將主系統(tǒng)的流體靜力學(xué)、流體動力學(xué)或大氣壓力僅用于加速。因此，當(dāng)在升高的流速下但在常溫下將循環(huán)水引導(dǎo)通過旁路時，旁路內(nèi)的熱力學(xué)條件與可操作的含水系統(tǒng)中的熱力學(xué)條件極為相似。因此，對于沉積物形成有利的條件下，旁路中的當(dāng)前情況極為接近地反映了主系統(tǒng)中的當(dāng)前情況。
[0020]在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，提供的是通過超聲檢測沉積物形成，其中發(fā)射超聲信號并檢測反射的超聲信號。優(yōu)選地，測量提供了關(guān)于沉積物的厚度和/或組成的信息。通過超聲測量關(guān)鍵的性能指標(biāo)的適合的方法和設(shè)備是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。這些方法和設(shè)備優(yōu)選還監(jiān)測溫度，使得通過溫度值可以得出額外的結(jié)論。
[0021]特別地，提供的是通過用于檢測含液體的系統(tǒng)內(nèi)的反射區(qū)域中的沉積物的設(shè)備檢測沉積物，所述設(shè)備包括用于向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的超聲換能器和用于檢測通過反射區(qū)域中的超聲發(fā)射信號的反射獲得的超聲反射信號的第一檢測工具，其中將第二檢測工具置于反射區(qū)域中，所述第二檢測工具設(shè)置為檢測沉積物的具體種類。還可以通過用于檢測含液體的系統(tǒng)內(nèi)的反射區(qū)域中的污垢和/或結(jié)垢沉積物的方法檢測沉積物，所述方法包括通過超聲換能器向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的第一步驟，通過第一檢測工具檢測通過反射區(qū)域中的超聲發(fā)射信號的反射獲得的超聲反射信號的第二步驟，和通過置于反射區(qū)域中的第二檢測工具檢測沉積物的具體種類的第三步驟。由此可以有利地確認沉積物的類型或種類或組成，并隨后使處理化學(xué)品適用于沉積物的種類。
[0022]在另一個優(yōu)選的實施方案中，提供的是通過WO 2009/141 135中公開的方法之一檢測子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物形成。優(yōu)選地，通過用于高精度測量流體管道內(nèi)的污垢和/或結(jié)垢沉積物的特征或流體管道內(nèi)的一部分壁的特征的方法來檢測沉積物形成，其中使用超聲換能器，其中在基本上與超聲換能器相對的位置處流體管道的一部分壁中提供反射區(qū)域或?qū)⒎瓷鋮^(qū)域附著至一部分壁上，其中所述方法包括以下步驟:
[0023]a)通過超聲換能器發(fā)出超聲發(fā)射信號，和
[0024]b)通過評價流體/沉積物或流體/壁界面的時域反射信號在絕對距離測量中測量超聲換能器和流體/沉積物界面或流體/壁界面之間的距離，其中所述流體/沉積物或流體/壁界面為流體與反射區(qū)域上的沉積物的界面或流體與反射區(qū)域中壁的界面，其中時域分辨率為Ins或小于Ins。優(yōu)選地，通過WO 2009/141 135中公開的設(shè)備之一檢測沉積物。特別地，其公開了用于高精度測量流體管道內(nèi)污垢和/或結(jié)垢沉積物的特征或流體管道內(nèi)一部分壁的特征的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括超聲換能器，其中所述設(shè)備還包括在基本上與超聲換能器相對的位置在流體管道的一部分壁中的反射區(qū)域或附著至一部分壁的反射區(qū)域，其中通過評價流體/沉積物或流體/壁界面的時域反射信號在絕對距離測量中測量超聲換能器和流體/沉積物界面或流體/壁界面之間的距離，其中所述流體/沉積物或流體/壁界面為流體與反射區(qū)域上沉積物的界面或流體與反射區(qū)域中壁的界面，其中設(shè)備的時域分辨率為Ins或小于Ins ο
[0025]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是通過WO2013/092 819中公開的方法之一檢測子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物。特別地，用于檢測沉積物形成的方法包括用于檢測和分析反射區(qū)域上的沉積物的方法，特別是在含液體的系統(tǒng)內(nèi)，所述方法包括以下步驟:
[0026]-在另外的第一步驟中，通過超聲換能器向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號；
[0027]-在另外的第二步驟中，通過檢測工具檢測在反射區(qū)域中通過超聲發(fā)射信號的反射而獲得的超聲反射信號；
[0028]-在另外的第三步驟中，測定檢測的超聲反射信號響應(yīng)具體的變量的運行時間分布；
[0029]-在第四步驟中分析所述分布，以確定沉積物是否至少部分沉積于反射區(qū)域上。
[0030]W0 2013/092819還公開了用于檢測和分析反射區(qū)域中的沉積物的設(shè)備。這些設(shè)備可以連接至子系統(tǒng)，以檢測沉積物形成。優(yōu)選地，所述設(shè)備包括用于向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的超聲換能器，用于檢測在反射區(qū)域中通過超聲發(fā)射信號的反射而獲得的超聲反射信號的檢測工具，和用于測定檢測的超聲反射信號響應(yīng)具體的變量的運行時間分布且用于分析所述分布以確定沉積物是否至少部分沉積于反射區(qū)域上的分析單元。
[0031]在本發(fā)明的另一個特別優(yōu)選的實施方案中，沉積物的形成通過W02013/092820中公開的設(shè)備之一檢測。特別地，用于檢測沉積物的設(shè)備包括用于檢測含液體的系統(tǒng)內(nèi)的反射區(qū)域中的沉積物的設(shè)備，該設(shè)備包含用于向反射區(qū)域發(fā)射超聲5發(fā)射信號的超聲換能器，和用于檢測通過反射區(qū)域中的超聲發(fā)射信號的反射而獲得的超聲反射信號的檢測工具，其中該設(shè)備還包含用于增加反射區(qū)域的溫度的加熱器。WO 2013/092820還公開了用于檢測反射區(qū)域中的污垢和/或結(jié)垢沉積物的方法，特別是含液體的系統(tǒng)內(nèi)，所述方法包括通過超聲換能器向反射區(qū)域發(fā)射超聲發(fā)射信號的步驟和通過檢測工具檢測通過在反射區(qū)域中的超聲發(fā)射信號的反射而獲得的超聲反射信號的步驟，其中通過加熱器增加反射區(qū)域的溫度。優(yōu)選地，沉積物通過WO 2013/092820中公開的方法之一測量。
[0032]在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，提供的是含液體的系統(tǒng)內(nèi)的處理化學(xué)品的濃度連續(xù)地降低或逐步地降低，特別是，遵循數(shù)學(xué)函數(shù)降低。特別地，持續(xù)降低直至在子系統(tǒng)內(nèi)檢測到沉積物形成。此外，提供的是，在每一個時間間隔操縱，特別是降低含液體的系統(tǒng)內(nèi)的處理化學(xué)品的濃度，其中所述時間間隔對應(yīng)于停留時間。優(yōu)選地，通過描述含液體的系統(tǒng)的基本參數(shù)例如含液體的系統(tǒng)內(nèi)液體的總體積和在含液體的系統(tǒng)的運行期間液體的損失設(shè)定停留時間。特別地，提供的是含液體的系統(tǒng)內(nèi)處理化學(xué)品的濃度通過操作被進料至含液體的系統(tǒng)以補償含液體的系統(tǒng)運行期間處理化學(xué)品和/或液體的損失的處理化學(xué)品和/或液體的量而調(diào)節(jié)。此外，提供的是一旦檢測到子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物形成即增加含液體的系統(tǒng)內(nèi)處理化學(xué)品特別是抗結(jié)垢產(chǎn)品的濃度。優(yōu)選地，進料至含液體的系統(tǒng)的處理化學(xué)品的量為在先前的時間間隔中進料至含液體的系統(tǒng)的處理化學(xué)品的量的多倍，特別是兩倍。此外，提供的是在先前的時間間隔中處理化學(xué)品的濃度降低之后，再次降低含液體的系統(tǒng)內(nèi)處理化學(xué)品的濃度。
[0033]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是監(jiān)測子系統(tǒng)內(nèi)的溫度。特別地，監(jiān)測引導(dǎo)液體通過旁路的管道的壁處的溫度。所述溫度可以被用于正向控制子系統(tǒng)內(nèi)的溫度。還可以想到的是檢測的溫度可以表明沉積物形成。
[0034]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是子系統(tǒng)包含加熱器。這樣的加熱器可以加熱子系統(tǒng)中的液體。結(jié)果，可有利地模擬遠離子系統(tǒng)的主系統(tǒng)的一部分的熱力學(xué)條件，其中在所述部分的主系統(tǒng)內(nèi)的液體具有高于未加熱的子系統(tǒng)內(nèi)的流體的溫度。該部分的主系統(tǒng)為例如負責(zé)熱交換的主系統(tǒng)部分。與具有較低的溫度的那些主系統(tǒng)部分相比較，所述遠離子系統(tǒng)的主系統(tǒng)部分的溫度有利于該主系統(tǒng)部分內(nèi)的沉積物形成。使子系統(tǒng)內(nèi)和遠離基底的主系統(tǒng)部分內(nèi)的液體的熱力學(xué)條件平衡可保證子系統(tǒng)作為用于通常有利于沉積物形成的主系統(tǒng)部分的早期預(yù)警系統(tǒng)而運行。
[0035]在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供的是含液體的系統(tǒng)包含用于監(jiān)測管道的壁處的溫度的設(shè)備，其中流體由所述管道引導(dǎo)，其中用于監(jiān)測管道的壁處的溫度的設(shè)備包含用于測量第一個點處的第一溫度的第一工具和用于測量第二個點處的第二溫度的第二工具，其中所述第一個點與管道的壁間隔第一距離且第二個點與管道的壁間隔第二距離，其中第二距離大于第一距離，且其中溫度基于第一溫度和第二溫度估算。優(yōu)選地，將用于檢測管道的壁處的溫度的設(shè)備安置于子系統(tǒng)。因此，可有利地估算含液體的系統(tǒng)內(nèi)或管道的壁處的液體的溫度，而不使用可能會影響含液體的系統(tǒng)內(nèi)，特別是子系統(tǒng)內(nèi)的液流的設(shè)備。此外，有利的是，可以使用于監(jiān)測溫度的設(shè)備適于管道，而管道內(nèi)沒有凹處，其中所述凹處被意圖用于容納用于檢測溫度的設(shè)備。因此，可以實現(xiàn)優(yōu)選堅固的子系統(tǒng)。還可以想到的是將用于檢測溫度的第一和第二工具包括在同一體中。此外，提供的是加熱器和用于監(jiān)測溫度的設(shè)備形成一個單元。
[0036]在另一個實施方案中，提供的是含液體的系統(tǒng)為具有流出口和流入口的冷卻水系統(tǒng)，其中水在主系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)中輸送，其中子系統(tǒng)為旁路，所述方法包括以下步驟:改變旁路內(nèi)水的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)內(nèi)的水的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)內(nèi)比主系統(tǒng)內(nèi)更有利于結(jié)垢形成，其中子系統(tǒng)內(nèi)液體的第一流速大于主系統(tǒng)內(nèi)的第二流速，其中子系統(tǒng)內(nèi)水的Reynolds數(shù)為10000-20000，其中子系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)垢形成通過超聲檢測，其中發(fā)射超聲信號并檢測反射的超聲信號。此外，可以想到的是子系統(tǒng)內(nèi)的溫度通過加熱器改變。
[0037]在另一個實施方案中，提供的是一旦檢測到子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物即將額外的處理化學(xué)品進料至含液體的系統(tǒng)。
[0038]本發(fā)明的另一個主題是用于控制包含主系統(tǒng)和子系統(tǒng)的含液體的系統(tǒng)中的沉積物形成的設(shè)備，其中液體可在主系統(tǒng)和/或子系統(tǒng)內(nèi)輸送，其中所述設(shè)備設(shè)置為用于改變子系統(tǒng)內(nèi)的液體的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)內(nèi)的液體的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)內(nèi)比主系統(tǒng)內(nèi)更有利于沉積物形成。
[0039]因此，可有利地檢測和/或確認子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物并通過采取對策而及時反應(yīng)，以避免主系統(tǒng)內(nèi)沉積物形成。
[0040]另一個主題為用于含液體的系統(tǒng)的升級設(shè)備包，其中所述升級設(shè)備包包含如上所述的設(shè)備和子系統(tǒng)。
[0041]因此，有利地，可以容易地將子系統(tǒng)安裝到含液體的系統(tǒng)上。結(jié)果，經(jīng)安裝的升級設(shè)備包可以及時地確認子系統(tǒng)內(nèi)的沉積物形成特別是結(jié)垢，并因此可以啟動適當(dāng)?shù)膶Σ咭员苊夂后w的系統(tǒng)內(nèi)的沉積物形成。
[0042]結(jié)合附圖，本發(fā)明的這些和其他特性、特征和優(yōu)勢將由以下詳述而變得明顯，所述附圖以示例的方式說明本發(fā)明的原理。以下描述僅為了示例，不限制本發(fā)明的范圍。以下引用的圖指附圖。
【附圖說明】
[0043]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一示例性實施方案。
[0044]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二示例性實施方案。
[0045]圖3顯示了根可本發(fā)明的方法的第三示例性實施方案。
[0046]圖4顯示了安置于管道的用于檢測沉積物形成的示例性的設(shè)備。
【具體實施方式】
[0047]將參考具體的實施方案和參考某些附圖描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，而是由權(quán)利要求限定。所述附圖僅為示意性的且非限定性的。出于說明的目的，在附圖中，一些要素的大小可能被放大而非按比例繪制。、
[0048]在使用不定冠詞或定冠詞時用單數(shù)“一個”“一種” “所述”時，這包括復(fù)數(shù)，除非另外指明。
[0049]此外，說明書中和權(quán)利要求書中的術(shù)語第一、第二、第三等用于區(qū)分相似的要素而不一定是用于描述順序或時間次序。應(yīng)理解的是所用的術(shù)語在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下可以互換，且此處所述的本發(fā)明的實施方案能夠以與此處所述的順序不同的順序操作。
[0050]在圖1中描述了根據(jù)本發(fā)明的用于控制含液體100的系統(tǒng)中的沉積物60形成的方法的第一示例性實施方案。提供的是將含液體的系統(tǒng)100內(nèi)的液體5，特別是水，輸送特別是循環(huán)通過含液體的系統(tǒng)100。根據(jù)本發(fā)明，提供的是含液體的系統(tǒng)100包含主系統(tǒng)I和子系統(tǒng)
2。特別地，主系統(tǒng)I包含用于引導(dǎo)液體5的管道3。還可以想到的是主系統(tǒng)I還包含其它組件例如罐、冷卻水塔、冷卻或過程系統(tǒng)。此外，提供的是以旁路的形式設(shè)置子系統(tǒng)2，即在獨立的管道3 ’中引導(dǎo)液體5的流，繞過保留在含液體的系統(tǒng)100的主系統(tǒng)I內(nèi)的剩余的液體5。結(jié)果，子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5基本上與主系統(tǒng)I內(nèi)的液體5相當(dāng)。例如，與主系統(tǒng)I內(nèi)的液體5相比較，子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5具有相同濃度的處理化學(xué)品。根據(jù)本發(fā)明，提供的是設(shè)置含液體的系統(tǒng)100，使得子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5與主系統(tǒng)內(nèi)的液體5相比，更容易形成沉積物60。結(jié)果，沉積物60首先在子系統(tǒng)2中形成。優(yōu)選地，子系統(tǒng)2包含用于檢測沉積物60形成的檢測設(shè)備8，且因此有利地，可以在含液體的系統(tǒng)100的主系統(tǒng)I內(nèi)沉積物60形成開始之前檢測到子系統(tǒng)2內(nèi)的沉積物60。換言之:根據(jù)本發(fā)明的子系統(tǒng)2和用于檢測沉積物形成的檢測設(shè)備形成了用于含液體的系統(tǒng)100的主系統(tǒng)I的監(jiān)視者或早期預(yù)警系統(tǒng)。具體而言，提供的是在子系統(tǒng)2內(nèi)檢測到沉積物60啟動有利地防止主系統(tǒng)I內(nèi)沉積物60形成的對策。例如，立即將抗結(jié)垢產(chǎn)品進料至含液體的系統(tǒng)100以從一開始就避免在含液體的系統(tǒng)100內(nèi)結(jié)垢。還可能的是，一旦在子系統(tǒng)2中檢測到沉積物60的生長，即提供用于進料至含液體的系統(tǒng)100的額外部分的處理化學(xué)品。任選地，子系統(tǒng)2包含栗設(shè)備4。栗設(shè)備4加速含液體的系統(tǒng)100的子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5。優(yōu)選地，將來自主系統(tǒng)100的流體靜力學(xué)或流體動力學(xué)壓力也用于加速，替代栗設(shè)備。因此，離開栗設(shè)備4的子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5的體積流具有第一速度，其中所述第一速度大于表示主系統(tǒng)I中的液體5的體積流的第二速度。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，沉積物60形成的趨勢可以分別通過增加體積流或流速而提高。結(jié)果，根據(jù)第一示例性實施方案的子系統(tǒng)2經(jīng)設(shè)置，使得子系統(tǒng)2內(nèi)形成沉積物60的趨勢大于主系統(tǒng)I內(nèi)，其中熱條件基本上恒定。
[0051]在圖2中，示意性地描述了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二示例性實施方案。第二示例性實施方案在第一示例性實施方案的基礎(chǔ)上增加了加熱器80和用于監(jiān)測管道3的壁處的溫度的設(shè)備。特別地，圖2顯示了子系統(tǒng)I的一部分，該部分包括加熱器80和用于監(jiān)測管道的壁處的溫度的設(shè)備。優(yōu)選地，子系統(tǒng)2內(nèi)的液體5盡可能與主系統(tǒng)I內(nèi)的液體5相同，以為主系統(tǒng)I和子系統(tǒng)2內(nèi)的沉積物形成提供相當(dāng)?shù)臈l件。已出人意料地發(fā)現(xiàn)，沉積物60形成的趨勢可以被液體5的溫度影響。特別地，污垢形成的趨勢隨溫度增加而增加。由于子系統(tǒng)2的設(shè)置，子系統(tǒng)2內(nèi)的溫度可能不與主系統(tǒng)I內(nèi)的溫度相同。特別地，提供的是安裝于管道3，3’的壁處用于監(jiān)測溫度的設(shè)備確定管道3，3 ’的壁處的溫度。為此目的，用于測量第一溫度75的第一工具81位于與管道3，3’的壁間隔第一距離69的第一點處。另外，用于測量第二溫度74的第二工具82位于與管道3，3’的壁間隔第二距離的第二點處。優(yōu)選地，第二距離72大于第一距離75，和/或用于測量第一溫度75的第一工具81和用于測量第二溫度74的第二工具82包括在具有均一的導(dǎo)熱系數(shù)的同一體中。此外，第一點和第二點位于管道3，3’的壁和加熱器80之間。如果加熱器78處的溫度與管道的壁處的溫度76不同，則溫度逐漸地由加熱器80至管道3，3’的壁變化，如圖2的左側(cè)的圖中所示。所述圖顯示溫度70隨距離73的變化。由于距離73和溫度70之間的線性關(guān)系，可以有利地基于第一溫度75和第二溫度74估算管道的壁處的溫度76。優(yōu)選地，壁處的溫度71的估算還考慮第一和第二距離69和72。特別地，管道的壁處的溫度由第一點處的第一溫度75和第二點處的第二溫度74推算。此外，可能的是，管道3，3’內(nèi)的溫度曲線，特別是沿垂直于管道的壁的方向，是已知的，且因此管道3，3’的中線51處的溫度77也可以被估算。此外，提供的是第一點和第二點之間的第三距離71大于管道3，3的壁的厚度。
[0052]在圖3中，說明了根據(jù)本發(fā)明的用于控制沉積物60形成的方法的第三實施方案。根據(jù)第三實施方案，子系統(tǒng)2至少部分為立方形。優(yōu)選地，加熱器80對稱地位于子系統(tǒng)的中線51，即加熱器80的對稱軸位于子系統(tǒng)2的中線處。
[0053]在圖4中，說明了用于檢測沉積物60形成的示例性設(shè)備，其中將用于沉積物檢測的設(shè)備安裝在管道上。優(yōu)選地，管道3具有圓柱型體且液體5沿輸送方向7輸送。通常，沉積物60的形成發(fā)生在子系統(tǒng)2的管道3的內(nèi)表面上。優(yōu)選地，將用于沉積物檢測8的設(shè)備與管道3連接。特別地，用于檢測沉積物形成8特別是結(jié)垢的設(shè)備包含用于發(fā)射超聲信號的工具和用于檢測反射的超聲信號的工具。優(yōu)選地，超聲換能器發(fā)射超聲信號20，隨后通過自反射區(qū)域10反射而將發(fā)射的超聲信號20轉(zhuǎn)化為反射的超聲信號21，最后通過檢測工具檢測超聲信號。優(yōu)選地，反射區(qū)域10位于用于檢測沉積物8特別是垢的設(shè)備的對面?；诔曅盘柕耐窘?jīng)時間，可以測量管道42的有效直徑，其中管道42的有效直徑由于沉積物形成，相對于管道42的直徑是減小的。還可以想到的是用于檢測沉積物形成8的設(shè)備包含可以確認沉積物的其它檢測工具。這樣的其它檢測工具可以確認結(jié)垢、污垢和/或腐蝕。尤其是，提供的是用于檢測沉積物形成8特別是結(jié)垢的設(shè)備檢測到結(jié)垢的增加或結(jié)垢的生長，且隨后在時間間隔之后立即增加含液體的系統(tǒng)100內(nèi)的抗結(jié)垢產(chǎn)品的濃度。
[0054]參考標(biāo)記
[0055]I主系統(tǒng)
[0056]2子系統(tǒng)/旁路
[0057]3主系統(tǒng)的管道
[0058]3’子系統(tǒng)的管道
[0059]4栗設(shè)備
[0060]5 液體
[0061]7主系統(tǒng)中的輸送方向
[0062]7’子系統(tǒng)中的輸送方向
[0063]8檢測設(shè)備
[0064]10反射區(qū)域
[0065]20發(fā)射的超聲信號
[0066]21反射的超聲信號
[0067]51 中線
[0068]41管道的直徑
[0069]42管道的有效直徑
[0070]60沉積物[0071 ] 69第一距離
[0072]70 溫度
[0073]71第三距離
[0074]72第二距離
[0075]73距離
[0076]74第二溫度
[0077]75第一溫度
[0078]76管道的壁處的溫度
[0079]77液體的溫度
[0080]78加熱器處的溫度[0081 ]80加熱器
[0082]81用于測量第一溫度的第一工具
[0083]82用于測量第一溫度的第二工具
[0084]83 隔離
[0085]100含液體的系統(tǒng)
【主權(quán)項】
1.用于控制包含主系統(tǒng)(I)和子系統(tǒng)(2)的含液體(5)的系統(tǒng)(100)中的沉積物(60)形成的方法，其中液體(5)在主系統(tǒng)(I)和/或子系統(tǒng)(2)內(nèi)輸送，所述方法包括以下步驟:改變子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)(I)內(nèi)的液體(5)的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)(2)內(nèi)比主系統(tǒng)(I)內(nèi)更有利于沉積物(60)形成。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積物(60)形成通過子系統(tǒng)(2)內(nèi)的檢測設(shè)備(8)來檢測。3.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述子系統(tǒng)(2)被設(shè)計為旁路。4.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的至少一個性質(zhì)通過操作設(shè)備操縱。5.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)設(shè)置為子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的Reynolds數(shù)為大于8000，優(yōu)選為10000-20000。6.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的第一流速設(shè)置為子系統(tǒng)(2)內(nèi)的第一流速大于主系統(tǒng)(I)內(nèi)的第二流速。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述子系統(tǒng)(2)內(nèi)的第一流速主要通過栗設(shè)備(4)實現(xiàn)。8.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述沉積物(60)形成通過超聲來檢測，其中發(fā)射超聲信號并檢測反射的超聲信號。9.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中監(jiān)測所述子系統(tǒng)(2)內(nèi)的溫度。10.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述子系統(tǒng)(2)包含加熱器(80)。11.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述含液體的系統(tǒng)(100)包含用于監(jiān)測溫度的設(shè)備，其中所述設(shè)備置于引導(dǎo)液體(5)的管道(3，3’)的壁處，其中用于監(jiān)測管道(3，3’)的壁處的溫度的設(shè)備包含用于測量第一點處的第一溫度(75)的第一工具(81)和用于測量第二點處的第二溫度(74)的第二工具(82)，其中所述第一點與所述管道的壁間隔第一距離(69)，所述第二點與所述管道的壁間隔第二距離(72)，其中所述第二距離大于所述第一距離，且其中管道(3，3’)內(nèi)的溫度基于所述第一溫度(75)和第二溫度(74)進行估算。12.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中一旦檢測到子系統(tǒng)(2)內(nèi)的沉積物(60)，SP將處理化學(xué)品進料至所述含液體的系統(tǒng)(100)。13.如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述含液體的系統(tǒng)(100)為具有流出口和流入口的冷卻水系統(tǒng)，其中水在主系統(tǒng)(I)和/或子系統(tǒng)(2)內(nèi)輸送，其中所述子系統(tǒng)為芳路，所述方法包括以下步驟:改變旁路(2)內(nèi)的水(5)的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)(I)內(nèi)的水(5)的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)(2)內(nèi)比主系統(tǒng)(I)內(nèi)更有利于結(jié)垢(60)形成，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的第一流速大于主系統(tǒng)(I)內(nèi)的第二流速，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的水的R e y η ο I d s數(shù)為10000-20000，其中子系統(tǒng)(2)內(nèi)的結(jié)垢形成通過超聲來檢測，其中發(fā)射超聲信號并檢測反射的超聲信號。14.用于控制包含主系統(tǒng)(I)和子系統(tǒng)(2)的含液體(5)的系統(tǒng)(100)中的沉積物(60)形成的設(shè)備，其中液體(5)可在主系統(tǒng)(I)和/或子系統(tǒng)(2)內(nèi)輸送，其中所述設(shè)備設(shè)置為用于改變子系統(tǒng)(2)內(nèi)的液體(5)的性質(zhì)使得其與主系統(tǒng)內(nèi)(I)的液體(5)的性質(zhì)不同，以使子系統(tǒng)(2)內(nèi)比主系統(tǒng)(I)內(nèi)更有利于沉積物(60)形成。15.用于含液體(5)的系統(tǒng)(100)的升級設(shè)備包，其中所述升級設(shè)備包包含如權(quán)利要求 14所述的設(shè)備和子系統(tǒng)(2) ο
【文檔編號】C02F5/02GK105873864SQ201480072020
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年12月29日
【發(fā)明人】F·賽德, C·弗洛肯
【申請人】索理思科技開曼公司