用于防止熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制熱水系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)氧化還原電位以抑制熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法。方法包括限定熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)操作保護(hù)區(qū)。操作保護(hù)區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)包括可操作以測(cè)量操作溫度和壓力下的熱水系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)氧化還原電位的氧化還原電位探頭。探頭將所測(cè)量的實(shí)時(shí)電位傳送到控制器，該控制器評(píng)估并且解析所傳送的電位以確定它是否符合氧化還原電位設(shè)置。如果所測(cè)量的電位不符合氧化還原電位設(shè)置，那么控制器可操作以將一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)給到熱水系統(tǒng)中或者從熱水系統(tǒng)中移除一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)，并且還可操作以改變至少一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)。
【專利說明】用于防止熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是于2007年7月24日提交的序列號(hào)為11/782，192的現(xiàn)在待決的美國專利申請(qǐng)“Method and Device for Preventing Corros1n in Hot Water Systems，，的部分繼續(xù)，其公開內(nèi)容以它的整體通過引用合并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明大體涉及降低或者抑制熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法。更具體地，本發(fā)明涉及測(cè)量一個(gè)或多個(gè)操作保護(hù)區(qū)中的操作溫度和壓力下的實(shí)時(shí)氧化還原電位并且使用那些測(cè)量結(jié)果控制影響氧化還原電位的參數(shù)的調(diào)節(jié)。本發(fā)明尤其涉及局部和/或全局降低或者抑制簡單或者復(fù)雜的熱水系統(tǒng)中的腐蝕。

【背景技術(shù)】
[0004]熱水系統(tǒng)大體包括全鋼鐵冶金或者混合冶金,諸如銅或者銅合金系統(tǒng)、鎳和鎳基合金、以及不銹鋼，并且還可以與軟鋼成分混合。存在許多一般種類/組件的熱水系統(tǒng)，諸如鍋爐、熱水加熱器、熱交換器、蒸汽發(fā)生器、核能電力系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)、蒸發(fā)器系統(tǒng)、熱除鹽系統(tǒng)、造紙操作、發(fā)酵過程等、以及附接的輔助設(shè)備。它們是經(jīng)受無數(shù)REDOX Stress事件(即，與氧化或者還原電位中的改變有關(guān)的熱水系統(tǒng)中的任何電化學(xué)事件)的動(dòng)態(tài)操作系統(tǒng)。這樣的事件大體包括牽涉系統(tǒng)中的氧化還原電位(“0RP”)空間或者制度的任何處理。
[0005]這些事件由眾多的因素造成，包括:來自各組件的泄漏物、來自泄漏空氣的污染、故障泵、密封、真空管路、和測(cè)量儀器。此外，富氧水的增加的使用(諸如鍋爐補(bǔ)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、蒸汽和渦輪負(fù)荷擺動(dòng)、以及關(guān)于化學(xué)制劑進(jìn)給泵的問題)造成化學(xué)處理進(jìn)給速率中的非計(jì)劃的降低或者增加。不受控制的REDOX Stress事件可能造成嚴(yán)重的腐蝕問題，諸如局部化腐蝕、應(yīng)激腐蝕、腐蝕疲勞、和/或熱水系統(tǒng)中的流動(dòng)加速腐蝕問題。就它們的本質(zhì)而言，這些問題往往是電化學(xué)的并且因此附帶到環(huán)境和結(jié)構(gòu)材料相互作用的氧化還原性質(zhì)。
[0006]雖然現(xiàn)今實(shí)踐一些常規(guī)的方法來識(shí)別熱水系統(tǒng)中的REDOX Stress事件，但是由于熱水系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，因而大部分的REDOX Stress事件是不可預(yù)測(cè)的。未廣泛地實(shí)踐這些方法，因?yàn)樗鼈兙哂泄逃械娜秉c(diǎn)(見下文)。結(jié)果，大部分的REDOX Stress事件未被檢測(cè)并且未被校正。不受控制的REDOX Stress事件可能導(dǎo)致這些系統(tǒng)中的嚴(yán)重的腐蝕問題，這負(fù)面地影響了工廠設(shè)備壽命預(yù)期、可靠性、生產(chǎn)能力、安全性、環(huán)境規(guī)劃、資本支出、以及總的工廠設(shè)備操作成本。
[0007]識(shí)別REDOX Stress事件目前包括在線儀表和抓樣濕法化學(xué)分析測(cè)試方法二者。在這兩個(gè)方法中，樣本在測(cè)量之前必須首先經(jīng)受樣本調(diào)整，諸如冷卻。在線儀表的示例包括溶氧計(jì)、陽離子電導(dǎo)率儀、室溫ORP儀、pH儀、鈉分析儀、硬度分析儀、比電導(dǎo)率計(jì)、硅分析儀、顆粒和濁度計(jì)、還原劑分析儀等等。典型地，在使樣本冷卻之后或者在升高的溫度下執(zhí)行諸如試樣和電化學(xué)分析的一般腐蝕監(jiān)測(cè)。抓樣測(cè)試方法包括分析溶解氧、pH、硬度、二氧化硅電導(dǎo)率、總計(jì)可溶解的鐵、銅、和二氧化硅、還原劑超量等等。
[0008]這些方法的一些缺點(diǎn)包括如下。抓樣分析給定時(shí)間測(cè)量中的單個(gè)點(diǎn)并且因此不是用于REDOX Stress事件的可變的連續(xù)監(jiān)測(cè)方法。它還常常具有不足的低水平的檢測(cè)界限。在線監(jiān)視器不提供REDOX Stress的直接測(cè)量結(jié)果并且因此不能指示REDOX Stress事件是否在任何特定的時(shí)間發(fā)生。腐蝕監(jiān)視器檢測(cè)一般腐蝕，但是不能夠測(cè)量由REDOX Stress事件造成的局部腐蝕速率中的改變。在線還原劑分析儀測(cè)量還原劑的數(shù)量，而不是系統(tǒng)在系統(tǒng)溫度和壓力下將經(jīng)受的凈REDOX Stress。在還原劑的明顯存在中可能發(fā)生REDOX Stress因此是該技術(shù)的另一缺點(diǎn)。
[0009]溶氧(“D0”)計(jì)具有類似的缺點(diǎn)。測(cè)量DO (氧化劑)的數(shù)量(但不一定是系統(tǒng)正在經(jīng)受的凈REDOX Stress)不是腐蝕應(yīng)激的準(zhǔn)確指標(biāo)。樣本還必須在DO測(cè)量之前被冷卻，因此增加了在檢測(cè)REDOX Stress事件何時(shí)開始方面的滯后時(shí)間。此外，用于樣本線中的氧消耗的電位可能造成不準(zhǔn)確的讀數(shù)。在DO的明顯不存在時(shí)也可能發(fā)生REDOX Stress，并且樣本中的微少或者沒有DO可能潛在地是誤否定。此外，上文所描述的所有儀表對(duì)于購買而言相對(duì)昂貴，并且要求頻繁的校準(zhǔn)和維護(hù)。
[0010]腐蝕試樣給出了一般系統(tǒng)腐蝕的時(shí)間平均的結(jié)果。此外,該技術(shù)沒有提供REDOXStress事件的實(shí)時(shí)指示或者控制。在線電化學(xué)腐蝕工具不足以用于局部化腐蝕確定并且不能使用在低電導(dǎo)率環(huán)境中。
[0011]室溫ORP是從系統(tǒng)取得的樣本的凈ORP的直接測(cè)量結(jié)果。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于，它未能指示在系統(tǒng)溫度和壓力下正在發(fā)生什么。常常不能在室溫下觀察在操作溫度和壓力下發(fā)生的REDOX Stress事件，這是因?yàn)檫^程動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)隨著溫度而變化。此外，室溫ORP測(cè)量設(shè)備更遲鈍并且更可能變得極化。這樣的設(shè)備的可靠性是欠佳的，并且它們需要頻繁的校準(zhǔn)和維護(hù)。
[0012]因此，存在開發(fā)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)和控制在操作溫度和壓力下的熱水系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)ORP的方法的持續(xù)需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]因此，本公開提供了一種在操作溫度和壓力下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制熱水系統(tǒng)中的ORP的方法。熱水系統(tǒng)中發(fā)生的眾多過程有助于0RP，該ORP進(jìn)而充當(dāng)用于熱水系統(tǒng)的REDOXStress指標(biāo)。與常規(guī)的室溫測(cè)量相反，在系統(tǒng)操作溫度和壓力下實(shí)時(shí)取得的ORP測(cè)量結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)指示系統(tǒng)中發(fā)生的主要和次要REDOX Stress事件。這樣的實(shí)時(shí)ORP監(jiān)測(cè)可以被用于測(cè)量、識(shí)別、和評(píng)估系統(tǒng)中的REDOX Stress需求并且可以充當(dāng)直接或者間接的腐蝕過程指標(biāo)。
[0014]在一方面中，本發(fā)明提供一種控制熱水系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)ORP以降低或者抑制熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法。所述方法包括限定熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)操作保護(hù)區(qū)(“zone”或者“zones”)。選擇所限定區(qū)中的至少一個(gè)(例如，一個(gè)、兩個(gè)、或者更多個(gè))，并且所選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)(例如，一個(gè)、兩個(gè)、或者更多個(gè))包括可操作以測(cè)量實(shí)時(shí)ORP并且與控制器通信的至少一個(gè)ORP探頭。當(dāng)熱水系統(tǒng)處于操作溫度和壓力時(shí)，在選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)(例如，一個(gè)、兩個(gè)、或者更多個(gè))處或者連續(xù)或者間歇地測(cè)量所述實(shí)時(shí)0RP。所述方法還包括將所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP傳送到控制器并且評(píng)估是所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP還是基于所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP的所計(jì)算ORP符合ORP設(shè)置。所述ORP設(shè)置可以是或者用于所選擇區(qū)中的每一個(gè)的相同的ORP設(shè)置或者用于所選擇區(qū)中的至少兩個(gè)的不同的ORP設(shè)置。如果所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算ORP不符合ORP設(shè)置，那么所述方法包括改變熱水系統(tǒng)中的參數(shù)。在實(shí)施例中，如果所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算ORP不符合ORP設(shè)置，那么所述方法包括執(zhí)行下面的動(dòng)作中的至少一個(gè):(i)將有效量的一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)給到熱水系統(tǒng)中，(ii)從熱水系統(tǒng)移除有效量的一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)，以及(iii)改變系統(tǒng)參數(shù)。
[0015]在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于熱水系統(tǒng)的腐蝕控制設(shè)備。所述熱水系統(tǒng)具有一個(gè)或多個(gè)(例如，一個(gè)、兩個(gè)、或者更多個(gè))操作保護(hù)區(qū)，其中選擇區(qū)(優(yōu)選地兩個(gè)或者更多個(gè)區(qū))的子集。在實(shí)施例中，所述設(shè)備包括與一個(gè)或多個(gè)ORP探頭通信的接收器。激活ORP探頭的子集，并且每個(gè)所激活ORP探頭可操作以在操作溫度和壓力處測(cè)量實(shí)時(shí)0RP。至少一個(gè)ORP探頭安裝在所選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)處。在實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括處理器，所述處理器可操作以解析從每個(gè)所激活ORP探頭傳遞到接收器的所測(cè)量實(shí)時(shí)0RP。所述處理器或者直接解析所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者基于所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP的所計(jì)算0RP。在實(shí)施例中，腐蝕控制設(shè)備可操作以基于所測(cè)量和所解析ORP中的一個(gè)或多個(gè)來改變或者調(diào)節(jié)參數(shù)。
[0016]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)給設(shè)備與傳送器通信，所述進(jìn)給設(shè)備可操作以管理將一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)引入熱水系統(tǒng)中以影響實(shí)時(shí)ORP中的改變。在至少一個(gè)實(shí)施例中，可操作以從熱水系統(tǒng)移除一個(gè)、兩個(gè)或者更多個(gè)化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)移除設(shè)備與腐蝕控制設(shè)備通信。如果所解析實(shí)時(shí)ORP不符合ORP設(shè)置，那么所述處理器可操作以通過傳送器發(fā)送輸出信號(hào)到進(jìn)給設(shè)備或者化學(xué)移除設(shè)備。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種基于在熱水系統(tǒng)中的操作溫度和壓力處測(cè)量實(shí)時(shí)ORP并且通過將一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)給到熱水系統(tǒng)中維持ORP設(shè)置以對(duì)所測(cè)量ORP做出反應(yīng)，從而抑制熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法。
[0018]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是提供一種熱水系統(tǒng)腐蝕控制設(shè)備，包括協(xié)同工作以控制熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)操作保護(hù)區(qū)中的實(shí)時(shí)ORP的接收器、處理器、傳送器、和進(jìn)給設(shè)備。
[0019]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是通過啟用系統(tǒng)參數(shù)的經(jīng)改進(jìn)的維護(hù)和控制來增加熱水系統(tǒng)效率。
[0020]本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是通過準(zhǔn)確地防止腐蝕來減小用于各種熱水系統(tǒng)和組件的操作成本。
[0021]前述已相當(dāng)寬廣地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)以便可以更好地理解下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述。下文將描述形成本發(fā)明的權(quán)利要求的主題的本發(fā)明的附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)到，所公開的構(gòu)思和具體實(shí)施例可以容易地用作修改或者設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其它實(shí)施例的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這樣的等價(jià)實(shí)施例不脫離如隨附的權(quán)利要求所闡述的本發(fā)明的精神和范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1描繪了簡化的3組件的熱水系統(tǒng)，其中補(bǔ)充水流經(jīng)“除氧器”、“FW泵”和進(jìn)入“鍋爐”，并且該鍋爐進(jìn)而生成“有用的蒸汽”以用于各處理中的隨后的使用。
[0023]圖2圖示了包括多個(gè)給水泵、多個(gè)熱交換器、和蒸汽發(fā)生器更復(fù)雜的鍋爐配置。
[0024]圖3描繪了各“0RP控制區(qū)”，其中ORP設(shè)置可針對(duì)各種溫度下的系統(tǒng)而不同。
[0025]圖4圖示了在各種位置處進(jìn)給多個(gè)REDOX活性物質(zhì)以控制單個(gè)位置處的@T ORP? (Nal Co Company 的商標(biāo))。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如本文所使用的，“熱水系統(tǒng)”、“系統(tǒng)”和相似的術(shù)語是指其中熱水與金屬表面接觸的任何系統(tǒng)?！盁崴币庵妇哂袕拇蠹s37°C到大約370°C的溫度的水。系統(tǒng)可以在大氣壓力或者高達(dá)大約4000psi的壓力下或者低于其進(jìn)行操作。
[0027]“0RP”、“@T 0RP”、“at-T 0RP”和“實(shí)時(shí)0RP”是指用于操作溫度和壓力下的工業(yè)水系統(tǒng)的氧化還原電位。在本文中的某些實(shí)例中，ORP被指示為室溫0RP。
[0028]“0RP探頭”是指能夠測(cè)量和傳送實(shí)時(shí)ORP信號(hào)的任何設(shè)備。雖然可以使用任何適合的設(shè)備，但是所提交的現(xiàn)在待決的序列號(hào)為11/668,048的美國專利申請(qǐng)“HighTemperature and Pressure Oxidat1n-Reduct1n Potential Measuring and MonitoringDevice for Hot Water Systems”中公開了優(yōu)選的設(shè)備,所述申請(qǐng)以它的全文通過引用合并入本文。典型地，ORP探頭包括溫度檢測(cè)器、貴金屬電極、和參考電極。
[0029]“活性化學(xué)物質(zhì)”是指氧化劑、還原劑、腐蝕抑制劑、腐蝕劑、和影響或改變熱水系統(tǒng)中的ORP的其它物質(zhì)。下文更詳細(xì)地描述了這樣的物質(zhì)。
[0030]“REDOX Stress”是指或者直接或者間接地與氧化或者還原電位中的改變有關(guān)的熱水系統(tǒng)中的任何電化學(xué)事件。
[0031]“控制器系統(tǒng)”、“控制器”和類似的術(shù)語是指手操器或者具有組件的電子設(shè)備，所述組件諸如處理器、存儲(chǔ)器設(shè)備、數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)、陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器、觸摸屏、或者其它監(jiān)視器、和/或其它組件。在某些實(shí)例中，控制器可操作用于與以下各項(xiàng)集成:一個(gè)或多個(gè)專用集成電路、程序、計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令、或者算法、一個(gè)或多個(gè)硬接線設(shè)備、無線設(shè)備、和/或一個(gè)或多個(gè)機(jī)械設(shè)備。控制器系統(tǒng)功能中的一些或全部可以在諸如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的中心位置處以用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)連接、微波鏈路、紅外鏈路等等之上的通信。此外，可以包括諸如信號(hào)調(diào)整器或者系統(tǒng)監(jiān)視器的其它組件以促進(jìn)信號(hào)處理算法。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括自動(dòng)化控制器。在另一實(shí)施例中，控制器是手動(dòng)或者半手動(dòng)的，其中操作員解析信號(hào)并且確定給水(“FW”)的化學(xué)組成，諸如氧或者其它氧化物、除氧劑或者其它還原劑、腐蝕抑制劑、和/或腐蝕劑量。在實(shí)施例中，通過根據(jù)所描述的方法控制FW化學(xué)組成的控制器系統(tǒng)解析所測(cè)量ORP信號(hào)。在實(shí)施例中，控制器系統(tǒng)還解析所測(cè)量的溫度來確定添加或者移除的活性化學(xué)制劑(如果有的話)的量。除了添加或者移除來自熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)化學(xué)物質(zhì)之外或者替代添加或者移除來自熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)化學(xué)物質(zhì)，控制器系統(tǒng)還可以操作以確定是否需要改變或者調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)物質(zhì)。溫度檢測(cè)器還可能被用于諸如報(bào)警方案和/或控制方案中的信息目的。應(yīng)領(lǐng)會(huì)到，控制方案基于諸如pH、DO水平的其它輸入、和其它水成分/性質(zhì)可以包含泵限制器、報(bào)警、智能控制和/或類似物。
[0033]應(yīng)預(yù)期到，所公開的方法適用于包括直接和衛(wèi)星活性化學(xué)制劑進(jìn)給設(shè)計(jì)二者的各種熱水系統(tǒng)?！爸苯印边M(jìn)給典型地是指測(cè)量區(qū)處的實(shí)時(shí)ORP并且將活性化學(xué)制劑進(jìn)給到相同的區(qū)?！靶l(wèi)星”進(jìn)給通常是指測(cè)量區(qū)處的實(shí)時(shí)ORP并且將活性化學(xué)制劑進(jìn)給到不同的區(qū)。代表性的系統(tǒng)和系統(tǒng)組件包括冷凝器、管側(cè)和殼側(cè)二者；熱交換器；泵；密封；軟鋼或者銅基FW加熱器；銅基合金表面冷凝器；除氧器；水管和火管鍋爐；造紙機(jī)；冷凝水接收器；具有或者不具有蒸汽疏水閥的蒸汽冷凝水傳輸管路；過程液體熱交換器；蒸發(fā)器；除鹽系統(tǒng)；淡水冷凝器；減溫的水源；流動(dòng)加速腐蝕保護(hù)；空氣加熱器；用于柴油和汽油的引擎冷卻系統(tǒng);等等。
[0034]其它示例性的處理包括造紙?zhí)幚?，諸如Kraft制漿和漂白處理；晶片拋光和平坦化處理(例如，硅晶片拋光)；燃燒氣體排放(例如，so2、nox、水銀)；發(fā)酵處理；地?zé)崽幚?；以及水溶性有機(jī)氧化還原合成(即要求氧化還原引發(fā)劑的聚合處理)。
[0035]常規(guī)的腐蝕控制制度使用一個(gè)點(diǎn)進(jìn)給。所公開的本發(fā)明通過精確地確定所需要的活性化學(xué)制劑和那些化學(xué)制劑的適當(dāng)量/劑量來使用目標(biāo)進(jìn)給。例如，可以區(qū)分諸如低壓FW加熱器(銅基冶金)的相對(duì)氧化區(qū)和具有高壓FW加熱器(非銅基冶金)的更多還原區(qū)以減輕流動(dòng)加速腐蝕相關(guān)的問題。壓力水反應(yīng)堆的部分處的所有鐵FW加熱器內(nèi)的相對(duì)氧化條件與用于蒸汽發(fā)生器中的應(yīng)激腐蝕開裂緩解的相對(duì)還原最終FW加熱器制度相對(duì)。
[0036]本發(fā)明能夠檢測(cè)并且對(duì)主要和次要REDOX Stress事件二者做出反應(yīng)。典型地，實(shí)現(xiàn)者知悉系統(tǒng)腐蝕控制含義和可能的REDOX應(yīng)激源并且能夠因此選擇所限定操作保護(hù)區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)以適當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)給定系統(tǒng)的OT ORP空間。這樣，通過基于作為主要REDOXStress指標(biāo)的本地和/或遠(yuǎn)程OT ORP讀數(shù)進(jìn)給或者移除REDOX活性物質(zhì)從而控制腐蝕是可能的。監(jiān)測(cè)并且測(cè)量OT ORP空間來評(píng)估和識(shí)別系統(tǒng)需求，所述系統(tǒng)需求然后與已知/制定的度量比較以反應(yīng)、解決、和控制REDOX Stress事件。作為次要REDOX Stress的指標(biāo)，本發(fā)明可以檢測(cè)由先前的主要REDOX Stress造成的腐蝕過程，其中主要REDOX應(yīng)激源不再明顯。
[0037]ORP探頭可以檢測(cè)有助于熱水系統(tǒng)中的REDOX Stress事件的數(shù)個(gè)不同的因素。例如，所選擇區(qū)中的ORP探頭可以充當(dāng)該區(qū)或者另一區(qū)中的腐蝕的直接指標(biāo)。在實(shí)施例中，如果第一選擇區(qū)處的所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算的ORP不符合用于第一選擇區(qū)的ORP設(shè)置，那么在第一選擇區(qū)中測(cè)量實(shí)時(shí)ORP并且將一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)給到第一選擇區(qū)。在另一實(shí)施例中，如果所測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算ORP不符合用于第一選擇區(qū)的ORP設(shè)置，那么在第一選擇區(qū)處測(cè)量實(shí)時(shí)ORP并且在一個(gè)或多個(gè)其它所選擇區(qū)處進(jìn)給一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)。在又一實(shí)施例中，在所選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)處測(cè)量一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)0RP，并且基于所測(cè)量的一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)ORP中的一個(gè)或多個(gè)針對(duì)一個(gè)或多個(gè)其它選擇區(qū)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)時(shí)0RP。
[0038]如上所述，在一些情況中，第一區(qū)中的所測(cè)量ORP被用于計(jì)算用于另一區(qū)的0RP。這樣的計(jì)算可通過進(jìn)行關(guān)于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的各種假設(shè)或者通過測(cè)量各區(qū)之間的溫度/水化學(xué)組成差異來完成。使用本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的熱力學(xué)原理和混合電位理論還慮及其它區(qū)中的近似條件。然而，這樣的計(jì)算典型地經(jīng)受固有的不準(zhǔn)確性；因此，優(yōu)選的方法是在所選擇區(qū)中就地測(cè)量實(shí)時(shí)ORP。
[0039]存在數(shù)個(gè)重要的因素以用于確定或者限定用于系統(tǒng)的具體的操作保護(hù)/控制區(qū)。任何特定系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)用于該系統(tǒng)的OT ORP“工廠設(shè)備專用鍋爐最佳實(shí)踐”。例如，某些工廠設(shè)備由于控制理念、環(huán)境約束、經(jīng)濟(jì)學(xué)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等而限于某些化學(xué)組成。系統(tǒng)溫度還可以從一個(gè)工廠設(shè)備到另一工廠設(shè)備而動(dòng)態(tài)變化，這要求調(diào)節(jié)在下面的示例中更詳細(xì)解釋的所采用的具體的控制理念。不同的工廠設(shè)備還可以具有唯一的REDOX Stress基線，并且可能需要確定對(duì)基線的愚蠢的改變。
[0040]其它因素包括有意添加或者固有存在的具體OPR更改物質(zhì)；用于系統(tǒng)中的各部分/實(shí)體的構(gòu)建的工程合金；所期望的一般和局部腐蝕緩解；劑量限制；其它系統(tǒng)設(shè)計(jì)物質(zhì)細(xì)節(jié)；特殊的考慮，諸如流動(dòng)加速腐蝕、應(yīng)激、和腐蝕開裂；系統(tǒng)變化性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解如何評(píng)估這些和其它系統(tǒng)變量/物質(zhì)細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)用于具體工廠設(shè)備或者系統(tǒng)的本發(fā)明。
[0041]理想地，工廠設(shè)備的任何部分可以使用OT ORP使它的OT ORP REDOX Stress被測(cè)量和控制。也就是說，REDOX活性物質(zhì)被直接進(jìn)給到具體的一件設(shè)備(或者設(shè)備的群組)，并且就地測(cè)量和控制該件設(shè)備中的水的OT ORP以用于腐蝕緩解。本發(fā)明更具體地解決本地受保護(hù)的一個(gè)或多個(gè)部分的腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的傳遞以及系統(tǒng)中的其它地方的該腐蝕傳遞的伴隨的有害影響，包括污垢、傳熱面涂層、渦輪沉積等。該類全設(shè)備監(jiān)測(cè)和控制方法由于系統(tǒng)限制和經(jīng)濟(jì)學(xué)而常常是不可能的。因此，系統(tǒng)的各部分典型地需要作為整個(gè)實(shí)體來處理。在一些情況中，鍋爐系統(tǒng)的整個(gè)給水鏈可能是所述實(shí)體?？商鎿Q地，僅系統(tǒng)的小部分或者系統(tǒng)的各部分的群組是所述實(shí)體。應(yīng)預(yù)期到，可以選擇并且監(jiān)測(cè)/控制任何部分、組件、或?qū)嶓w(包括被視為一個(gè)實(shí)體的整個(gè)系統(tǒng))。
[0042]在一個(gè)方面中，用于一個(gè)所選擇區(qū)的ORP設(shè)置可以與另一所限定或者所選擇區(qū)重疊。在另一方面中，用于一個(gè)所選擇區(qū)的ORP設(shè)置與其它所限定或者所選擇區(qū)完全獨(dú)立。在又一方面中，用于一個(gè)所選擇區(qū)中的ORP設(shè)置部分取決于一個(gè)或多個(gè)其它所限定或者所選擇區(qū)中的因素。
[0043]在實(shí)施例中，針對(duì)第一選擇區(qū)確定ORP設(shè)置，并且可選地針對(duì)附加的選擇區(qū)(如果有的話)確定附加的ORP設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立地確定每個(gè)附加的ORP設(shè)置。可替換地，ORP設(shè)置中的一個(gè)或多個(gè)可以取決于一個(gè)或多個(gè)其它ORP設(shè)置。ORP設(shè)置大體取決于并且基于熱水系統(tǒng)的操作限制。
[0044]可以通過任何適合的方法達(dá)成確定用于任何特定系統(tǒng)的ORP設(shè)置。序列號(hào)為 7, 666, 312 的美國專利“Method of Inhibiting Corros1n in Industrial HotWater Systems by Monitoring and Controlling Oxidant/Reductant Feed through aNonlinear Control Algorithm”中描述了優(yōu)選的方法,所述專利以它的整體通過引用合并入本文。然而，應(yīng)預(yù)期到，本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的任何方法可以被用于查明ORP設(shè)置。在實(shí)施例中，ORP設(shè)置是從一個(gè)或多個(gè)單個(gè)值選擇的ORP設(shè)定點(diǎn)。在另一實(shí)施例中，ORP設(shè)置是從值的一個(gè)或多個(gè)范圍選擇的ORP設(shè)定范圍。隨著時(shí)間的過去，可以調(diào)節(jié)或者改變用于任何所選擇區(qū)的ORP設(shè)置。例如，給定的工廠設(shè)備可以具有概述在不同時(shí)間用于系統(tǒng)的不同部分/組件的ORP設(shè)置的時(shí)間表。該時(shí)間表典型地將基于可隨著關(guān)于系統(tǒng)的需求改變而改變的系統(tǒng)中的操作因素。
[0045]一些區(qū)可能保持相對(duì)還原，并且其它區(qū)可能相對(duì)更多氧化。例如，參考圖2，熱交換器I和2可能由在更多還原條件下展示低腐蝕速率的合金制造。然而，熱交換器3可能由在更多氧化條件下展示較低的腐蝕速率的不同的冶金制造。然后，可能還需要在更多還原條件下保持“蒸汽發(fā)生器”。將相應(yīng)調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)OT ORP控制區(qū)以補(bǔ)償這些差異。
[0046]在一個(gè)實(shí)施例中，所選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)可以在監(jiān)測(cè)和/或報(bào)警模式中，而一個(gè)或多個(gè)其它所選擇區(qū)在控制模式中。在實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)和/或報(bào)警模式中的所選擇區(qū)能夠在這些模式之間切換。這樣的切換可以或者手動(dòng)控制或者自動(dòng)。下文呈現(xiàn)了 OT 0RP?系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以被用于REDOX Stress控制的數(shù)個(gè)示例。
[0047]在另一實(shí)施例中，跨過任何泵測(cè)量OT ORP以檢測(cè)泵或者密封腐蝕或者失效。在另一實(shí)施例中，方法可以被用于檢測(cè)熱交換器管路泄漏，因?yàn)橐环N活性化學(xué)制劑物質(zhì)可能通過熱交換器中的泄漏轉(zhuǎn)移到另一端(例如，殼側(cè)到管側(cè)，反之亦然)。另一示例將是表面冷凝器冷卻水泄漏到FW冷凝水熱井中。在又一實(shí)施例中，方法可以被用于檢測(cè)外部活性化學(xué)制劑物質(zhì)(即，系統(tǒng)污染物)的任何不想要的侵入。在可替換的實(shí)施例中，OT ORP可以被用于形成系統(tǒng)中的具體REDOX應(yīng)激源的“指紋”。這樣，當(dāng)更多鍋爐補(bǔ)充水隨著REDOX應(yīng)激的伴隨增加而不時(shí)地添加到系統(tǒng)時(shí)，它可以用作用于鍋爐管路破裂的預(yù)早警報(bào)系統(tǒng)。
[0048]所測(cè)量或者所計(jì)算的ORP值可以指示所選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)中的電化學(xué)活性物質(zhì)的量。可以或者在測(cè)量ORP的區(qū)中直接看到或者在未直接測(cè)量ORP的另一區(qū)中推斷這樣的指示。在某些情況中，所測(cè)量或者所計(jì)算ORP指示間接影響一個(gè)或多個(gè)所選擇區(qū)中的電化學(xué)活性物質(zhì)的量的化學(xué)制劑量。在更典型的情況中，電化學(xué)活性物質(zhì)直接影響所測(cè)量或者所計(jì)算的ORP。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，方法包括觸發(fā)事件之后從所選擇區(qū)中的一個(gè)到所選擇區(qū)中的另一個(gè)的斜升。造成一個(gè)或多個(gè)控制區(qū)中的實(shí)時(shí)ORP中的漂移或者改變的任何事件都可以是觸發(fā)事件。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠分析這樣的選項(xiàng)并且選擇用于系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)事件。例如，使得泵或者系統(tǒng)的其它部分在線(或者使其離線)可以是觸發(fā)事件。由于諸如渦輪驅(qū)動(dòng)與其它較低的壓力使用之間的下游使用改變，因而蒸汽壓力改變，這也可以被選擇為觸發(fā)事件。觸發(fā)還可以基于激活可在系統(tǒng)中引入具體REDOX應(yīng)激源的各種冷凝水流。這樣的觸發(fā)事件可通過探頭、繼電器、監(jiān)視器等來檢測(cè)，同時(shí)保持可通過一個(gè)或多個(gè)控制區(qū)中的實(shí)時(shí)ORP中的改變可檢測(cè)。此外,這些和其它事件的改變的速率可以指令從一個(gè)控制區(qū)到另一控制區(qū)的斜升速率，包括瞬時(shí)的、定時(shí)的、步進(jìn)式、或者其它適合的斜升模式。
[0050]代表性的觸發(fā)事件還可以包括很多定時(shí)的操作或者時(shí)間表或者其它工廠設(shè)備動(dòng)態(tài)。時(shí)間表可能是固定的啟動(dòng)時(shí)間，隨后是在一些系統(tǒng)操作中的隨時(shí)間的斜升。例如，在發(fā)起FW流動(dòng)之后30分鐘，實(shí)時(shí)ORP應(yīng)該在所期望的ORP設(shè)置的10mV內(nèi)。在鍋爐的滿載燒制的20分鐘之后，實(shí)時(shí)ORP應(yīng)該斜坡到ORP設(shè)置。當(dāng)已在諸如上游組件的系統(tǒng)中的其它地方達(dá)到ORP設(shè)置時(shí)，也可以觸發(fā)所述斜坡。例如，一旦上游控制區(qū)已達(dá)到它的ORP設(shè)置(或者例如在50mV內(nèi))，則下游控制區(qū)被激活或者進(jìn)入控制模式中。這樣的實(shí)時(shí)ORP控制的排序是觸發(fā)的一個(gè)優(yōu)選方法。
[0051]改變工廠設(shè)備動(dòng)態(tài)也可以發(fā)起觸發(fā)和/或斜坡。在實(shí)施例中，觸發(fā)事件可以包括工廠設(shè)備功率輸出改變。例如，5%的功率輸出減少可以是發(fā)起系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)控制區(qū)中的實(shí)時(shí)ORP改變的觸發(fā)事件。用于發(fā)起實(shí)時(shí)ORP改變的處理可能是例如針對(duì)一個(gè)或多個(gè)控制區(qū)改變ORP設(shè)置的立即信號(hào)或者是至新ORP設(shè)置的漸變斜坡。該處理可以基于功率下降的速率或者幅度。此外，觸發(fā)和/或斜坡機(jī)制可能是多個(gè)信號(hào)和定時(shí)的復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)。
[0052]在優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)FW化學(xué)組成的改變和調(diào)節(jié)包括添加或者移除(當(dāng)可能時(shí))氧或者其它氧化劑、除氧劑或者其它還原劑、腐蝕抑制劑、腐蝕劑、和/或FW的其它活性化學(xué)制劑。按照定義，除氧劑是還原劑，但是不是所有的還原劑一定是除氧劑。適合作為除氧劑的還原劑滿足放熱反應(yīng)與氧共存的熱力學(xué)要求。對(duì)于實(shí)際的應(yīng)用而言，典型地在低溫處要求合理的反應(yīng)性。也就是說，應(yīng)該存在一些良好的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。此外，諸如用于系統(tǒng)控制和腐蝕控制之類對(duì)FW化學(xué)組成的其它改變和調(diào)節(jié)可以包括添加/移除其它氧化劑(oxidizing agent 或 oxidant)、其它還原劑(reducing agent 或 reductant)、和 / 或其它活性或者惰性化學(xué)制劑。
[0053]還原劑和它的氧化產(chǎn)物在它們?cè)谡羝稍O(shè)備中形成時(shí)不是腐蝕性的并且不形成腐蝕性的產(chǎn)物。典型地，某些除氧劑在某些PH范圍、溫度、和壓力中最佳地發(fā)揮作用并且還由一個(gè)方式或者另一方式中的催化作用影響?？苫诒疚乃懻摰臏?zhǔn)則和本領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí)容易地確定用于給定系統(tǒng)的適當(dāng)除氧劑的選擇。
[0054]優(yōu)選的還原劑(即，除氧劑)包括肼、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、N, N- 二乙羥胺、對(duì)苯二酚、異抗壞血酸鹽或者異抗壞血酸、甲乙酮肟、羥胺、丙醇二酸、促長啉、甲基四氮腙(methyltetrazone)、四甲基苯二胺物、氨基脲、二乙氨基乙醇、單乙醇胺、2_酮葡萄酸、抗壞血酸、硼氫化物、異丙基羥胺、五倍子酸、二羥基丙酮、單寧酸和它的衍生物、食品級(jí)抗氧化齊U、類似物、以及任何組合。應(yīng)領(lǐng)會(huì)到，本發(fā)明的方法中可以使用任何活性化學(xué)物質(zhì)。
[0055]代表性的氧化劑包括氧氣、過氧化氫、有機(jī)(烷基和芳基)過氧化物和過酸、臭氧、醌、酸和硝酸鹽和亞硝酸鹽的基礎(chǔ)形式、類似物和組合。
[0056]代表性的腐蝕劑包括無機(jī)酸(例如，HCUH2SO4、HNO3、H3PO4)和它們的鹽/衍生物；苛性堿(例如，Na、K、L1、氫氧化物)；氫氧化銨；螯合掩蔽劑，諸如EDTA、NTA、HEDP ;膦酸和聚膦酸；膦酸酯；水溶性和/或可分散的有機(jī)聚合物絡(luò)合劑，諸如丙烯酸均聚物、共聚物、和三元共聚物；丙烯酰胺；丙烯腈；甲基丙烯酸；苯乙烯磺酸；類似物；和組合。
[0057]代表性的腐蝕抑制劑包括堿和磷酸鹽的胺鹽和多磷酸鹽；中和胺；鑰酸鹽；鎢酸鹽；硼酸鹽；苯酸鹽；成膜腐蝕抑制劑，諸如烷基、烯基、和芳基多胺和它們的衍生物；諸如序列號(hào)為5，849，220的美國專利中公開的表面活性劑組合物；諸如序列號(hào)為5，023，000的美國專利中公開的低聚有機(jī)磷酸化學(xué)制劑。
[0058]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，從熱水系統(tǒng)移除一個(gè)或多個(gè)化學(xué)物質(zhì)。例如，可經(jīng)由薄膜處理從主處理水旁流移除氧。任何適合的薄膜可以被用于這樣的移除并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將選擇適合的薄膜和旁流處理。氮?dú)饣蛘咻^低的氧濃度運(yùn)載氣體(或者主處理水旁流)可以存在于氣體滲透薄膜的一側(cè)，并且處理水在薄膜的另一側(cè)。主處理水旁流中存在的氧氣將擴(kuò)散離開主處理水旁流以跨過薄膜均衡其部分壓力，然后，這將降低主處理水中的氧氣含量并且降低0RP。在實(shí)施例中，可以包含除氧器(參見例如，圖1的配置)或者類似的除氣處理以利用逆流蒸汽(具有較低的溶解氧值)機(jī)械地移除或者清除非凝結(jié)氣體(例如，氧氣)離開主系統(tǒng)。主系統(tǒng)流因此使它的ORP由它的固有溶解氧值的降低而降低?？梢栽跊]有將其它化學(xué)物質(zhì)添加到熱水系統(tǒng)中的情況下或者結(jié)合將其它化學(xué)物質(zhì)添加到熱水系統(tǒng)中的情況下進(jìn)行化學(xué)物質(zhì)的這樣的移除。
[0059]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以或者單獨(dú)或者結(jié)合化學(xué)添加/移除使用改變至少一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)的非化學(xué)技術(shù)來調(diào)節(jié)或者符合所測(cè)量的0RP。通過非化學(xué)添加技術(shù)，可以影響任何一個(gè)實(shí)際區(qū)(或者鏈接區(qū))中的ORP，ORP控制區(qū)的上游。代表性的非化學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)參數(shù)包括例如選擇特定類型的進(jìn)給泵或者冷凝泵；系統(tǒng)處理流的分區(qū)流動(dòng)；混和或者結(jié)合流；選擇熱水系統(tǒng)的各部分的構(gòu)建的材料以控制氧化的速率；陰極保護(hù)；電磁波產(chǎn)生；物理性質(zhì)改變；類似物；和其組合。
[0060]可以通過參考下面的示例更好地理解前述內(nèi)容，其旨在出于示例性的目的并且不旨在限制本發(fā)明或者它的任何方式的應(yīng)用的范圍。
[0061]示例 I
[0062]圖1描繪了簡化的3組件的熱水系統(tǒng)。補(bǔ)充水流經(jīng)“除氧器”、“FW泵”和進(jìn)入“鍋爐”。所述鍋爐進(jìn)而生成被用于各種下游處理的“有用的蒸汽”。在該示例中，可以在圖1中標(biāo)示為“I”的除氧器出口或者圖1中標(biāo)示為“2”的FW泵出口處監(jiān)測(cè)/控制0RP?？梢詫?shí)時(shí)對(duì)REDOX Stress做出反應(yīng)，因?yàn)樗诔跗骱?或FW泵中獨(dú)立發(fā)生。在除氧器之后和/或用于更多具體腐蝕控制的FW泵之后，活性化學(xué)物質(zhì)也可以被進(jìn)給到除氧器中。
[0063]示例 2
[0064]圖2圖示了更復(fù)雜的鍋爐配置，包括多個(gè)給水泵、多個(gè)熱交換器、和蒸汽發(fā)生器(即，鍋爐)。在這樣的配置中，可以使用任何數(shù)目(即，一個(gè)、兩個(gè)、或者更多個(gè))的冷凝器、熱交換器、泵、鍋爐、處理蒸汽應(yīng)用等。在圖2中，當(dāng)流動(dòng)的給水向“處理蒸汽的使用”區(qū)域I和2移動(dòng)時(shí)，它被示出為實(shí)箭頭線。當(dāng)冷凝蒸汽被進(jìn)給到可包括熱交換器的殼側(cè)的各種工廠設(shè)備位置或者直接返回到冷凝區(qū)域時(shí)，它被示出為虛箭頭線。如果期望的話，可以作為排污使不滿足用于鍋爐給水的工廠設(shè)備水規(guī)范的冷凝水離開系統(tǒng)。
[0065]其中可以監(jiān)測(cè)/控制ORP的位置和/或用于活性化學(xué)物質(zhì)的進(jìn)給位置的示例被標(biāo)示為圖2中的“22”。這樣的用戶控制的定位允許用于具體單元和/或單元的群組的局部腐蝕保護(hù)能力以及全局腐蝕保護(hù)。
[0066]示例3
[0067]圖3描繪了 ORP設(shè)置可以如何針對(duì)不同溫度的系統(tǒng)而有所不同。圖3中所示的溫度可以代表例如不同的工廠設(shè)備或者相同工廠設(shè)備中的不同的操作保護(hù)/控制區(qū)。在該示例中，ORP設(shè)置是從示出為標(biāo)示“優(yōu)選的”、“較寬廣的”、“最寬廣的”的垂直線的一系列范圍中選擇的ORP設(shè)定范圍。取決于工廠設(shè)備中的設(shè)備的精密性(即，操作限制)，可用的ORP設(shè)定范圍或者點(diǎn)可以變化。也就是說，一些工廠設(shè)備能夠處理狹窄或者優(yōu)選的ORP設(shè)定范圍，而其它工廠設(shè)備僅能夠處理較寬廣的ORP設(shè)定范圍。
[0068]與具有0.1常態(tài)(normal)氯化鉀充填液的外部壓力平衡的參考電極(在圖3中指示為“EPBRE”)相對(duì)，典型地將記錄OT ORP數(shù)目?？赏ㄟ^定位在給水中的“熱交換器2”(圖2)之后的OT ORP探頭測(cè)量和控制第一 180° F控制區(qū)，并且活性化學(xué)物質(zhì)可以緊接在給水中的“冷凝器”(圖2)之后被進(jìn)給到給水中。
[0069]可以通過定位在給水中的“熱交換器3” (圖2)之后的OT ORP探頭測(cè)量和控制第二 350° F控制區(qū)，并且活性化學(xué)物質(zhì)可以緊接在給水中的“熱交換器3” (圖2)之前被進(jìn)給到給水中。
[0070]可以通過定位在給水中的“熱交換器4” (圖2)之后的OT ORP探頭測(cè)量和控制第三500° F控制區(qū)，并且活性化學(xué)物質(zhì)可以緊接在給水中的“熱交換器4” (圖2)之前被進(jìn)給到給水中。
[0071]示例 4
[0072]該示例圖示了在各位置處進(jìn)給多個(gè)REDOX活性物質(zhì)以控制單個(gè)位置處的OT 0RP,如圖4所示?？刂芆T ORP探頭直接放置在用于REDOX活性物質(zhì)#2的進(jìn)給位置的上游。OT ORP探頭在REDOX活性物質(zhì)#2的進(jìn)給之前被用于測(cè)量OT 0RP。然后，切換@T ORP探頭以控制被進(jìn)給在單個(gè)OT ORP探頭的上游的另一 REDOX活性物質(zhì)(#1)的進(jìn)給。應(yīng)注意到，當(dāng)(手動(dòng)控制的)REDOX活性物質(zhì)(#2)被切斷時(shí)，該丟失的影響迅速滲透工廠設(shè)備水化學(xué)組成并且被OT ORP探頭感測(cè)。控制器(在該示例中，控制器針對(duì)REDOX活性物質(zhì)(#1)是自動(dòng)化的)立即發(fā)起REDOX活性物質(zhì)#1的附加進(jìn)給，以補(bǔ)充REDOX活性物質(zhì)#2的缺口。
[0073]REDOX活性物質(zhì)#1的受控進(jìn)給能夠達(dá)到并且維持OT ORP設(shè)置，因此最小化了該事件期間熱交換器中的腐蝕。注意，一旦REDOX活性物質(zhì)#2手動(dòng)回到打開，則立即通過切斷REDOX活性物質(zhì)#1的進(jìn)給來補(bǔ)償腐蝕控制設(shè)備(即，OT ORP探頭系統(tǒng))以維持用于腐蝕控制的所期望OT ORP設(shè)置。
[0074]示例5
[0075]該示例圖示了直接測(cè)量腐蝕事件的OT 0RP?探頭的不可預(yù)測(cè)的響應(yīng)以及實(shí)時(shí)ORP測(cè)量結(jié)果如何充當(dāng)來自REDOX Stress事件的熱水系統(tǒng)中的腐蝕的直接指標(biāo)。
[0076]iT ORP探頭對(duì)FW中的腐蝕產(chǎn)物的形成做出反應(yīng)。FW中的REDOX應(yīng)激包括例如像Fe2+/Fe3+或者Cu+/Cu2+的復(fù)雜的共軛離子腐蝕對(duì)。在所有鐵基FW加熱器中，高DO(即，大于500ppb)的水開始進(jìn)入FW加熱器。加熱器入口處的室溫ORP和實(shí)時(shí)ORP最初分別是-125mV和-280mV。一旦經(jīng)歷添加的REDOX應(yīng)激事件，則加熱器入口處的室溫ORP和實(shí)時(shí)ORP分別上升到_70mV和-30mV。OT ORP探頭(實(shí)時(shí)ORP增加250mV)的靈敏度清楚地被視為與室溫ORP探頭(僅增加了 55mV)相比較。FW加熱器出口處的實(shí)時(shí)和室溫ORP探頭最初分別是_540mV和-280mV。在高REDOX應(yīng)激事件之后，F(xiàn)ff加熱器出口處的實(shí)時(shí)和室溫ORP探頭分別變?yōu)?140和-280mV。注意到實(shí)時(shí)ORP上升400mV而室溫ORP顯示沒有改變是重要的。
[0077]不旨在局限于任何特別的理論；然而，F(xiàn)W加熱器的出口處的室溫ORP測(cè)量結(jié)果顯示沒有改變的一個(gè)理論是退出FW加熱器的DO在FW加熱器的入口處貫穿DO進(jìn)入(ingress)事件保持未改變。實(shí)時(shí)ORP數(shù)目在FW加熱器出口處如此急劇上升的原因最可能是由于FW加熱器自身中已發(fā)生的腐蝕。該事件生成OT ORP探頭檢測(cè)到但室溫ORP探頭未檢測(cè)到的離子氧化鐵物質(zhì)物質(zhì)的充足供應(yīng)。
[0078]跨過其中在FW加熱器內(nèi)消耗溶解氧的銅基FW加熱器看到相同的影響。再一次，室溫ORP測(cè)量結(jié)果在FW加熱器的出口處顯示沒有改變，而OT ORP探頭響應(yīng)顯示出升高的數(shù)目，這是因?yàn)檠趸~離子物質(zhì)物質(zhì)(共軛對(duì))被釋放到FW中并且退出FW加熱器，僅由@T ORP探頭并非室溫ORP儀所感測(cè)到。
[0079]示例6—非化學(xué)技術(shù)
[0080]以下段落提供了改變可被用于控制熱水系統(tǒng)中的所測(cè)量ORP的系統(tǒng)參數(shù)的非化學(xué)技術(shù)的數(shù)個(gè)示例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠在沒有多度的實(shí)驗(yàn)的情況下利用這些技術(shù)。
[0081]泵選擇:泵對(duì)于空氣進(jìn)入而言可以是著名地壞的作用者(常常不合期望的影響)并且可以添加系統(tǒng)中的氧化還原應(yīng)激。取決于是期望這樣的進(jìn)入還是相反地期望它的排除，進(jìn)給泵或者冷凝泵類型的選擇可以相當(dāng)顯著地影響ORP測(cè)量結(jié)果。例如，諸如活塞包裝、止回閥、隔膜、密封、填料蓋、葉輪等的泵設(shè)計(jì)參數(shù)是可能的失效和空氣進(jìn)入的所有領(lǐng)域。空氣進(jìn)入典型地在泵送的吸引階段期間發(fā)生在泵的較低壓力側(cè)。
[0082]分區(qū):可以僅對(duì)蒸汽流和定量進(jìn)行分區(qū)使得一些或者部分系統(tǒng)流經(jīng)由旁流轉(zhuǎn)向多件裝置，所述裝置可以影響固有ORP并且將它返回到主系統(tǒng)流。例如，電化學(xué)電離處理可以被用于影響它的化學(xué)性質(zhì)以及因此影響旁流中的ORP性質(zhì)。
[0083]混和:具有不同ORP性質(zhì)的系統(tǒng)或者處理流可以以已知/受控/計(jì)算的比率混和在一起來影響ORP以及因此影響下游系統(tǒng)的腐蝕。
[0084]材料:由不同材料制成的系統(tǒng)的分離的部分可以影響0RP，并且可以以特定組合包含和使用腐蝕性質(zhì)以達(dá)到用于熱水系統(tǒng)的期望0RP。例如,具有針對(duì)溶解氧氣的良好親和性以通過在受控制的速率下氧化而局部降低處理水中的溶解氧值的材料(例如，可以主動(dòng)地氧化的任何材料，諸如鋁、鉻、類似物、和其組合，以及甚至，更多反應(yīng)性的材料將是鋰、鈉、鎂、鋅、類似物、和其組合)。隨后，在處理中，水然后將具有較低的ORP值以及降低的傾向性以腐蝕然后將被較好地保護(hù)的其它材料。除了在該情況中整個(gè)區(qū)或者整件設(shè)備可能是防止隨后的區(qū)免于腐蝕力的陽極區(qū)之外，這在某種程度上類似于陽極保護(hù)。在來自隨后的區(qū)的上游處添加一個(gè)或多個(gè)ORP影響的物質(zhì)(例如，一件硬件或者系統(tǒng)部件)，所述隨后的區(qū)要求用于腐蝕保護(hù)的具體ORP數(shù)目。雖然所述多件硬件一般被認(rèn)為是金屬的，但是它們不需要是金屬的。例如，活性碳可能證明是有效的化學(xué)更改物質(zhì)，以及因此也是ORP更改物質(zhì)。
[0085]陰極保護(hù):類似于陰極保護(hù)的施加電流可以被用于更改ORP空間，其中可以陰極保護(hù)設(shè)備的接觸處理水的各部分或者區(qū)域。在一個(gè)極端情況中，可以以足夠高的施加電化學(xué)電壓運(yùn)行陰極保護(hù)以引入化學(xué)更改物質(zhì)，比如氫。氫然后將在它自身中降低ORP值并且可以與氧氣局部(或者下游)組合以降低所測(cè)量ORP值。
[0086]電磁波:多件裝置可以在電磁波產(chǎn)生的區(qū)域中，諸如光源、紫外線添加、微波誘導(dǎo)波等等、以及其組合。電磁波源可以諸如以受控制的方式、脈沖等連續(xù)或者間歇地接通。波源經(jīng)由它們的特定作用可以被用于在任何區(qū)域中直接或者間接地影響ORP物質(zhì)。例如，UV光可以激活氧氣與水中的亞硫酸鹽之間的鈷催化的反應(yīng)。
[0087]可以在沒有根據(jù)本公開的過多實(shí)驗(yàn)的情況下制作并且執(zhí)行本文所公開并且要求專利保護(hù)的所有組合物和方法。雖然可以以許多不同的形式具體化本發(fā)明，但是本文詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施例。本公開是本發(fā)明的原理的范例并且不旨在將本發(fā)明限制于所圖示的特定實(shí)施例。此外，除非明確陳述相反情況，否則術(shù)語“一”的使用旨在包括“至少一個(gè)”或者“一個(gè)或多個(gè)”。例如，“一個(gè)設(shè)備”旨在包括“至少一個(gè)設(shè)備”或者“一個(gè)或多個(gè)設(shè)備”。
[0088]或者以絕對(duì)項(xiàng)或者以近似項(xiàng)給定的任何范圍旨在包含這二者，并且本文所使用的任何定義旨在澄清并非限制。盡管闡述本發(fā)明的寬廣的范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)設(shè)置是近似值，但是盡可能精確地報(bào)告了具體示例中闡述的數(shù)值。然而，任何數(shù)值固有地包含必然由它們相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量結(jié)果中找到的標(biāo)準(zhǔn)偏差造成的某些誤差。此外，本文所公開的所有范圍應(yīng)被理解為包含其中歸入的任何和所有子范圍(包括所有分?jǐn)?shù)和全部值)。
[0089]此外，本發(fā)明包含本文所描述的各實(shí)施例中的一些或者全部的任何和所有可能的組合。任何和所有專利、專利申請(qǐng)、科學(xué)論文、和該申請(qǐng)中記載的其它參考資料、以及其中記載的任何參考資料以它們的整體通過引用合并入本文。還應(yīng)理解到，對(duì)本文目前描述的優(yōu)選實(shí)施例的各種改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是明顯的?？梢宰龀鲞@樣的改變和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍并且不減弱它的預(yù)期的優(yōu)點(diǎn)。因此，預(yù)期這樣的改變和修改被隨附的權(quán)利要求所覆蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種控制熱水系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)氧化還原電位ORP以降低所述熱水系統(tǒng)中的腐蝕的方法，所述方法包括: (a)限定所述熱水系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)操作保護(hù)區(qū)(“zone”或者“zones”)； (b)選擇所述限定區(qū)中的至少兩個(gè)，其中所述選擇區(qū)中的至少兩個(gè)包括可操作以測(cè)量所述實(shí)時(shí)ORP并且與控制器通信的至少一個(gè)ORP探頭； (c)當(dāng)所述熱水系統(tǒng)處于操作溫度和壓力時(shí)，間歇或者連續(xù)地測(cè)量所述選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)處的所述實(shí)時(shí)ORP ； (d)將所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP傳送到所述控制器； (e)評(píng)估是所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP還是基于所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP的計(jì)算的ORP符合ORP設(shè)置，其中所述ORP設(shè)置是用于所述選擇區(qū)中的每一個(gè)的相同ORP設(shè)置或者是用于所述選擇區(qū)中的至少兩個(gè)的不同ORP設(shè)置； (f)如果所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算的ORP不符合所述ORP設(shè)置，那么執(zhí)行下面動(dòng)作中的至少一個(gè):(i)將有效量的一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)進(jìn)給到所述熱水系統(tǒng)中，(ii)從所述熱水系統(tǒng)移除有效量的一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)，以及(iii)改變系統(tǒng)參數(shù)；以及 (g)在觸發(fā)事件之后，可選地從所述選擇區(qū)中的一個(gè)斜升到所述選擇區(qū)中的另一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述ORP探頭包括溫度檢測(cè)器、貴金屬電極、和參考電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述觸發(fā)事件基于時(shí)間表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇區(qū)中的至少一個(gè)處于監(jiān)測(cè)和/或報(bào)警模式，并且至少一個(gè)其它選擇區(qū)處于控制模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述選擇區(qū)中的至少一個(gè)能夠在監(jiān)測(cè)和/或報(bào)警模式與控制模式之間手動(dòng)或者自動(dòng)地切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述ORP設(shè)置隨時(shí)間而改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括確定與第一選擇區(qū)相對(duì)應(yīng)的第一ORP設(shè)置，并且可選地確定與附加的選擇區(qū)相對(duì)應(yīng)的附加的ORP設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括獨(dú)立地確定所述第一ORP設(shè)置和/或獨(dú)立地確定與每個(gè)附加的選擇區(qū)相對(duì)應(yīng)的每個(gè)附加的ORP設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括基于所述熱水系統(tǒng)的操作限制獨(dú)立地確定用于每個(gè)選擇區(qū)的ORP設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從包括以下各項(xiàng)的組選擇所述ORP設(shè)置:從一個(gè)或多個(gè)單個(gè)值選擇的ORP設(shè)定點(diǎn)和從值的一個(gè)或多個(gè)范圍選擇的ORP設(shè)定范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括如果所述第一測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者基于第一測(cè)量實(shí)時(shí)ORP的第一計(jì)算ORP不符合用于第一選擇區(qū)的ORP設(shè)置，那么測(cè)量所述第一選擇區(qū)中的第一實(shí)時(shí)ORP并且向所述第一選擇區(qū)執(zhí)行所述動(dòng)作中的至少一個(gè)；和/或如果所述第一測(cè)量實(shí)時(shí)ORP或者所述第一計(jì)算ORP不符合用于所述第一選擇區(qū)的ORP設(shè)置，那么測(cè)量所述第一實(shí)時(shí)ORP并且在一個(gè)或多個(gè)其它選擇區(qū)處執(zhí)行所述動(dòng)作之一；和/或在所述選擇區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)處測(cè)量一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)ORP并且基于所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP中的一個(gè)或多個(gè)，計(jì)算用于一個(gè)或多個(gè)其它選擇區(qū)的一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)時(shí)0RP。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算的ORP指示相應(yīng)的選擇區(qū)中或者另一選擇區(qū)中的電化學(xué)活性物質(zhì)的量；和/或其中所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP或者所計(jì)算的ORP指示間接影響相應(yīng)選擇區(qū)中或者另一選擇區(qū)中的電化學(xué)活性物質(zhì)的量的化學(xué)制劑的量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述電化學(xué)活性物質(zhì)直接影響所述實(shí)時(shí)0RP。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括自動(dòng)和/或手動(dòng)地執(zhí)行所述動(dòng)作中的至少一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從包括以下各項(xiàng)的組選擇所述活性化學(xué)物質(zhì):氧化劑、還原劑、腐蝕抑制劑、腐蝕劑、和其組合。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括通過網(wǎng)絡(luò)操作所述方法。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述網(wǎng)絡(luò)是因特網(wǎng)。
18.一種具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)，所述指令可操作以執(zhí)行權(quán)利要求1所述的方法。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從包括以下各項(xiàng)的組選擇所述熱水系統(tǒng):石化燃料燃燒水管或者火管鍋爐；熱水加熱器；熱交換器；蒸汽發(fā)生器；包括輕水反應(yīng)堆、壓水反應(yīng)堆、和沸水反應(yīng)堆的核能電力系統(tǒng)；船舶單元；內(nèi)燃機(jī)和柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)；蒸發(fā)器系統(tǒng)；熱除鹽系統(tǒng)；蒸發(fā)器系統(tǒng)；包括制漿處理和漂白處理的造紙操作；晶片拋光和平坦化處理；燃燒氣體排放；發(fā)酵處理；地?zé)崽幚恚凰杂袡C(jī)氧化還原合成；聚合處理；蒸汽噴射設(shè)備；處理操作；和附接到這些的輔助設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括從所述熱水系統(tǒng)移除有效量的氧氣。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括使用氣體滲透膜移除所述氧氣。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括使用除氧器移除所述氧氣。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中改變系統(tǒng)參數(shù)包括選擇下面動(dòng)作中的至少一個(gè):選擇特定的化學(xué)制劑進(jìn)給泵設(shè)計(jì)；選擇特定的冷凝泵設(shè)計(jì)；分區(qū)蒸汽流動(dòng)和定量；以受控的比率混和具有不同ORP性質(zhì)的系統(tǒng)或者處理流；基于用于溶解氧氣的親和性選擇用于操作保護(hù)區(qū)的構(gòu)建材料；施加電流以提供陰極保護(hù)；引入電磁波；調(diào)節(jié)物理性質(zhì)；以及其組口 ο
24.一種用于可操作實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的熱水系統(tǒng)的腐蝕控制設(shè)備，所述熱水系統(tǒng)具有多個(gè)操作保護(hù)區(qū)(“zone”或者“zones”)，其中所述區(qū)中的至少兩個(gè)是選擇區(qū)，所述設(shè)備包括: 接收器，其與一個(gè)或多個(gè)氧化還原電位ORP探頭通信，激活所述ORP探頭的子集，每個(gè)激活的ORP探頭可操作以測(cè)量操作溫度和壓力處的實(shí)時(shí)0RP，并且所述選擇區(qū)中的至少兩個(gè)包括所述ORP探頭中的至少一個(gè)； 處理器，其可操作以解析從每個(gè)激活的ORP探頭傳遞到所述接收器的所測(cè)量的實(shí)時(shí)0RP，其中所述處理器直接解析所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP或者解析基于所測(cè)量的實(shí)時(shí)ORP所計(jì)算的ORP ;以及 傳送器，其與可操作以管理將一個(gè)或多個(gè)活性化學(xué)物質(zhì)引入所述熱水系統(tǒng)以影響所述實(shí)時(shí)ORP改變的進(jìn)給設(shè)備通信，其中如果所解析的實(shí)時(shí)ORP不符合ORP設(shè)置，那么所述處理器可操作以通過所述傳送器發(fā)送輸出信號(hào)到所述進(jìn)給設(shè)備。
【文檔編號(hào)】F24H9/20GK104185764SQ201380015117
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月9日
【發(fā)明者】P·D·海克斯, D·A·格蘭特安 申請(qǐng)人:納爾科公司