監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有2013年6月11日提交的標(biāo)題為“MONITORED RELEASE FEEDER(監(jiān)測釋放供給器)”美國臨時申請N0.61 /833，589的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請的說明書通過引用以其整體并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于將化學(xué)品引入到循環(huán)系統(tǒng)中的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如冷卻塔、流體冷卻器和冷凝器的許多系統(tǒng)使用包含礦物質(zhì)的補(bǔ)給水運(yùn)行。經(jīng)蒸發(fā)從系統(tǒng)損耗(無礦物質(zhì))純水，導(dǎo)致剩余的水中的礦物質(zhì)濃度增加。
[0005]這種高度濃縮的水中的一些經(jīng)排污定期地從系統(tǒng)被移除，并且用低礦物質(zhì)含量補(bǔ)給水更換。這種方法導(dǎo)致再循環(huán)水中比較一致的礦物質(zhì)水平。再循環(huán)礦物質(zhì)相對于補(bǔ)給水的濃度越高，則系統(tǒng)所使用的補(bǔ)給水的量越少。為了允許在高礦物質(zhì)水平下適當(dāng)?shù)夭僮?，常常將化學(xué)品抑制劑添加到系統(tǒng)，以最小化原本將發(fā)生的腐蝕和結(jié)垢。通常，這些化學(xué)品呈液態(tài)的形式，并且基于對通過排污(blowdown)而損失的化學(xué)品的一些估計(jì)被栗送到系統(tǒng)中。
[0006]已知固體化學(xué)品提供優(yōu)于液體的益處。需要少得多的固體鎊數(shù)，在運(yùn)輸和存儲期間，不存在濃縮液體溢出的危險(xiǎn)，并且簡化處理。問題是，一直難以將固體抑制劑精確地供給到冷卻系統(tǒng)中。已經(jīng)嘗試了幾種不同的方法。US6，418，958和US6，820，661示例了一種這樣的方法。這些專利描述了如下發(fā)明:其中，首先將固體化學(xué)品溶解到日用罐中，然后將液體從日用罐栗送或吸入到系統(tǒng)中。這些發(fā)明需要稍微精細(xì)的方法來溶解固體，并且仍然需要栗或其它方法來使液體進(jìn)入冷卻系統(tǒng)中。這些日用罐供給方法通常需要使用補(bǔ)給水而不是再循環(huán)水，增加了飲用水系統(tǒng)的回流污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007]另一項(xiàng)技術(shù)是，制造一種將以差不多穩(wěn)定的速率釋放的定時釋放固體。在US7，883，638中可以找到這項(xiàng)技術(shù)的示例性示例，其中，固體化學(xué)品用不能溶解的半滲透膜包覆。該膜被設(shè)計(jì)成允許化學(xué)品的一致釋放。當(dāng)化學(xué)品被充分釋放時，包覆層作為一次性廢品留下。這項(xiàng)技術(shù)會非常浪費(fèi)化學(xué)品，因?yàn)獒尫潘俣缺仨氠槍ο到y(tǒng)上的最大短期排污量來設(shè)計(jì)，同時系統(tǒng)絕大部分時間在小于滿負(fù)載能力(full capacity)下運(yùn)行。另外，常常難以用完化學(xué)品，直至它們被充分排出為此。
[0008]許多抑制劑難以通過現(xiàn)場試驗(yàn)測量，并且通常，分析指示劑化學(xué)品來確定冷卻系統(tǒng)中的濃度。美國專利US4，783，314描述如何能夠?qū)⒅甘緞┗瘜W(xué)品(尤其是發(fā)熒光的指示劑化學(xué)品)以特定比例添加到液體抑制劑，然后可以通過測量指示劑化學(xué)品的濃度來確定系統(tǒng)中抑制劑的濃度。由于化學(xué)品發(fā)熒光，所以可以通過自動化技術(shù)來確定該測量。美國專利US4，992，380描述在反饋回路中如何能夠使用該技術(shù)來維持冷卻系統(tǒng)中液體抑制劑的期望水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)設(shè)置有:固體化學(xué)品供給罐，其具有進(jìn)口和出口，并且視情況含有粗網(wǎng)籃筐;儲罐，其位于固體化學(xué)品供給罐下方，并且連接到供給罐的進(jìn)口 ；和自動閥，其控制再循環(huán)水何時進(jìn)入儲罐，經(jīng)過固體化學(xué)品供給罐以及返回到再循環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行，固體化學(xué)品供給罐優(yōu)選被裝載有呈固體形式的抑制劑和指示劑化學(xué)品的混合物。指示劑化學(xué)品，優(yōu)選地?zé)晒馕镔|(zhì)，優(yōu)選以與其它活性成分成精確比率被包括。檢測器測量再循環(huán)水中的指示劑的量，并且定期地將其與設(shè)定點(diǎn)相比較。如果值高于設(shè)定點(diǎn)，則不采取動作。如果值低于設(shè)定點(diǎn)，則自動閥打開，允許一些水經(jīng)過儲罐和固體化學(xué)品供給罐，從而將附加抑制劑和成比例的量的指示劑化學(xué)品攜帶入再循環(huán)系統(tǒng)中。測量和響應(yīng)動作頻繁地重復(fù)。
[0010]根據(jù)另一個實(shí)施例，上述固體化學(xué)品供給罐可以結(jié)合共同待審申請14/075,300中所描述的類型的飽和度受限供給系統(tǒng)，該共同待審申請14/075,300通過引用并入本文。根據(jù)飽和度受限供給系統(tǒng)，由塑料網(wǎng)構(gòu)造的籃筐位于被稱為段塞管(slug pipe)的水不可滲透的容器內(nèi)部。飽和度受限供給系統(tǒng)通過將過量化學(xué)品裝載到網(wǎng)籃筐中并且將網(wǎng)籃筐放置到段塞管中而工作。段塞管充滿特定體積的水，并且允許化學(xué)品和水保持接觸持續(xù)一段時間。在此期間，化學(xué)品溶解，直至它接近其溶解度極限為止。此時，將不會有附加化學(xué)品溶解到水中。當(dāng)需要一團(tuán)化學(xué)品時，閥或一系列閥打開，并且水流經(jīng)段塞管，用非飽和水代替化學(xué)品飽和水。沖排通常持續(xù)僅幾分鐘:少量的附加化學(xué)品被小量的額外沖排水溶解。化學(xué)品的劑量相應(yīng)地由段塞管中水的體積乘以化學(xué)品的溶解度來確定。因此，根據(jù)飽和度受限供給器，固體化學(xué)品的劑量受到化學(xué)品的溶解度平衡控制，而非如在現(xiàn)有技術(shù)中使用的溶解動力學(xué)控制。
【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隨后描述參考附圖，在附圖中:
[0012]圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)的主要部件的示意圖。
[0013]圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固體化學(xué)品供給罐的螺紋蓋的截面圖。
[0014]圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固體化學(xué)品供給罐的螺紋蓋的外部透視圖。
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)監(jiān)控和控制系統(tǒng)的圖示。
[0016]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于操作自動供給閥的決策樹。
[0017]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于補(bǔ)充固體化學(xué)品供給罐中的化學(xué)品的順序。
[0018]圖6為水處理系統(tǒng)的圖示，該水處理系統(tǒng)合并了用于在使用中不被消耗的化學(xué)品的監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)和用于在使用中被消耗的化學(xué)品的飽和度受限供給系統(tǒng)。
[0019]圖7示出包括監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)的水處理系統(tǒng)如何可以作為冷卻塔的再循環(huán)冷卻水的側(cè)流被合并。
[0020]圖8為在圖7的右下角部分處示出的組合監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)和飽和度受限供給系統(tǒng)的放大圖。
[0021]圖9為飽和度受限供給系統(tǒng)的圖示，其可以與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的固體化學(xué)品供給系統(tǒng)一起使用。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出系統(tǒng)的主要部件。存在從再循環(huán)水系統(tǒng)到裝置的進(jìn)口44。固體化學(xué)品供給罐(“SCF罐” )2具有進(jìn)口 4、出口 6和帶墊片16的可移除蓋件8。圖1中所示的SCF罐由8〃直徑管制造，但是任意形狀罐可以用于本發(fā)明。如果SCF罐不被加壓(S卩，化學(xué)品溢流入冷卻系統(tǒng)中)，則可以省略罐蓋8 ο可選地，在SCF罐內(nèi)部可以存在粗網(wǎng)籃筐1以保持固體化學(xué)品。儲罐12位于SCF罐2下方，并且連接到SCF罐2的進(jìn)口 4，使得進(jìn)口水在進(jìn)入SCF罐2之前必須首先經(jīng)過儲罐12。自動閥14控制再循環(huán)水何時進(jìn)入儲罐12、以及何時經(jīng)過SCF罐2、以及何時經(jīng)出口6返回到再循環(huán)系統(tǒng)中。當(dāng)在再循環(huán)系統(tǒng)中需要化學(xué)品時，自動閥14打開，并且含有處理化學(xué)品的水流入到再循環(huán)系統(tǒng)中。監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)是帶有流量控制閥58的管或者管道，使得當(dāng)自動閥14打開時，低速度的水經(jīng)過系統(tǒng)。為了方便起見，在回路中包括流量計(jì)18從而將流設(shè)計(jì)在特定速率下是有用的。對于使用8"直徑管作為罐的系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)約l/2gpm的流量是理想的。
[0023]抑制劑與特定百分比的指示劑化學(xué)品結(jié)合的混合物將以固體形式制成。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，指示劑可以是如US 4，783，314中所描述的熒光劑類型，1^4，783，314的公開內(nèi)容以其整體并入本文?；钚曰瘜W(xué)品優(yōu)選由膦酸酯、唑、和本領(lǐng)域已知的適當(dāng)?shù)木酆衔飿?gòu)成;然而，它可以由任意已知的阻垢劑、防腐劑和惰性成分組成，或包括任意已知的阻垢劑、防腐劑和惰性成分。固體化學(xué)品優(yōu)選非常易溶于水，以便使化學(xué)品迅速溶解或部分溶解在固體化學(xué)品供給罐中的環(huán)境水中?；钚曰瘜W(xué)品優(yōu)選具有近似相同的溶解度，以便阻止發(fā)生選擇性析出。為了處置目的，優(yōu)選固體被制成球團(tuán)或被壓制成塊;然而，假如固體保持良好混合的話，這對于本發(fā)明而言不是必要的。例如，粒狀固體和指示劑化學(xué)品的混合物可以被包裝在由PVA制成的可溶于水的容器中，當(dāng)需要時，添加整個容器。
[0024]圖3示出如何監(jiān)測再循環(huán)系統(tǒng)。代表性水流流經(jīng)測量回路22，并且經(jīng)過檢測裝置20，檢測裝置20檢測再循環(huán)水中指示劑化學(xué)品的水平(level)。對于該示例，示出由加拿大的Turner Designs of Sunnyvale制造的Little Dipper(小北斗星)焚光計(jì)，但是可以使用能夠選擇性地檢測以及在數(shù)量上分析指示劑化學(xué)品的任意裝置。
[0025]圖4示出如何使用由檢測裝置得到的測量值來確定何時添加新化學(xué)品的決策樹。由于監(jiān)測釋放固體供給系統(tǒng)通過將化學(xué)品的高度濃縮的溶液添加到再循環(huán)水而運(yùn)行，有必要使用適當(dāng)?shù)墓┙o控制機(jī)構(gòu)。
[0026]因此，測量回路22連續(xù)地運(yùn)行，并且指示劑化學(xué)品的定量水平由檢測裝置20連續(xù)地測量。由于指示劑化學(xué)品按精確的比例添加到活性化學(xué)品，所以測量值代表系統(tǒng)中活性水處理化學(xué)品的數(shù)量。定期地將測量值與基于系統(tǒng)中活性化學(xué)品的設(shè)計(jì)量的設(shè)定點(diǎn)相比較。如果數(shù)量超過設(shè)定點(diǎn)，則不需要附加化學(xué)品，并且短時間后，系統(tǒng)將再次被評估。
[0027]如果再循環(huán)系統(tǒng)中的指示劑化學(xué)品水平低于設(shè)定點(diǎn)，則自動閥14將打開一小段時間，并且將包括指示劑化學(xué)品的一團(tuán)濃縮化學(xué)品送入到系統(tǒng)中。時長可以是固定的，或優(yōu)選地，它可以與系統(tǒng)測量值從設(shè)定點(diǎn)的偏離成比例。在系統(tǒng)中分配這些附加化學(xué)品需要花時間，并且直至它們分配為止，由檢測裝置20進(jìn)行的任意立即測量值將不代表系統(tǒng)中的真實(shí)水平。因此，在指定延遲以允許這種分散(dispersal)之后，評估指示劑化學(xué)品的新水平的讀數(shù)。如果該水平還是低，則將另一團(tuán)化學(xué)品添加到系統(tǒng)。該循環(huán)將持續(xù)，直至達(dá)到期望的化學(xué)品水平為此。在比較/評估之間所需的等待時間的良好估計(jì)是系統(tǒng)的周轉(zhuǎn)時間。周轉(zhuǎn)時間被定義為系統(tǒng)體積除以再循環(huán)速度。因此，在900gpm的再循環(huán)速度下，4500加侖的系統(tǒng)體積具有5分鐘的周轉(zhuǎn)時間，并且5分鐘將為在與設(shè)定點(diǎn)的比較之間的延遲的合理的起始點(diǎn)。打開自動閥的時長以及流量將影響隨每個料團(tuán)(slug)輸送的化學(xué)品的量。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將能夠調(diào)節(jié)這些變量、以及測量的指示劑水平與設(shè)定點(diǎn)的比較之間的延遲，以便適應(yīng)各個冷卻系統(tǒng)的不同的大小、流量、負(fù)載和構(gòu)型。
[0028]根據(jù)另一個實(shí)施例，比較之間的延遲可以等于最大供給時間;根據(jù)該實(shí)施例，系統(tǒng)在讀數(shù)與設(shè)定點(diǎn)之間進(jìn)行比較，并且可選地，取決于比較的結(jié)果，根據(jù)需要添加與一分鐘成比例的