[发明专利]冷却水监测和控制系统

说明书

一种在冷却塔控制冷却水处理的方法可以包括测量接收来自冷却塔的冷却水的一个或多个下游换热器的运行数据。例如，可以测量下游换热器的热流和冷流的入口和出口温度，可选地连同穿过换热器的冷却水流的流速一起测量。来自穿过所述换热器的所述液流的数据可以用于测定所述换热器的传热效率。所述传热效率可以在一段时间内保持趋势，并且可以检测所述趋势的变化以鉴定冷却水结垢问题。可以基于在下游换热器处检测到的传热效率的变化来控制选择以减少、消除或控制冷却水结垢的化学添加剂。

交叉引用

本申请要求2017年9月19日提交的美国临时专利申请号62/560,595的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及冷却水系统，并且更具体地涉及冷却水控制系统。

背景技术

水冷却塔用于大容量换热系统，例如在炼油厂和化工厂中使用的那些系统。冷却塔用于通过蒸发冷却塔中的一部分冷却剂来从循环水冷却剂中去除吸收的热量。剩余的冷却剂可通过泵从塔底的储罐或贮槽中抽出，并通过热负荷连续提供。由于在此类系统中会蒸发大量的水，因此随着时间的推移，水垢、污泥或其他水污染物可能会在循环水中积聚。

为了帮助防止与循环冷却水接触的表面上结垢或限制结垢程度，可以在冷却水中添加各种化学药品。化学物质可抑制矿物质从水中沉淀出来，它们否则可能会在与水接触的表面形成水垢。另外地或替代地，化学物质可抑制生物结垢源和/或腐蚀产物在与水接触的表面上的沉积。

在典型的运行环境中，技术人员可以从冷却水系统中获取冷却水样品，并对样品进行化学分析。技术人员可以基于分析调整添加到冷却水中的化学药品的类型。通常，技术人员只能在设备现场进行有限的冷却水分析，例如每月一次或每季度一次。结果，直到工艺条件改变后的一段时间，才可能检测到设备工艺条件的变化。而且，即使改变了冷却水的化学成分以说明变化的工艺条件，这种电荷通常也是反作用的而不是预测性的变化，以防止不良的冷却水条件。

发明内容

一般而言，本公开涉及用于监测和控制冷却水的技术和系统。在一些实例中，通过评估通过其输送冷却水的一个或多个下游传热单元的热性能来直接监测和/或控制冷却水回路中的冷却水条件。例如，换热网络可包括一个或多个冷却塔，这些冷却塔流体地连接至多个换热并向多个换热供给冷却水。冷却水可以沿每个换热器的一侧通过，而要冷却的工艺流体沿顺流或逆流方向通过换热器的另一侧。

在某些实例中，热交换网络中一个或多个换热器的热性能通过监控流经换热器的工艺流和冷却水流的入口和出口温度来监控。也可以监测其他工艺参数，例如冷却水流和/或工艺流的流速。在任一情况下，可以至少部分基于温度数据来确定与换热器的传热效率相对应的参数。可以确立换热器的传热效率趋势以提供参考，可以从该参考确定未来与该趋势的偏差。换可以随后监测热器的传热效率并检测传热效率的变化。引入冷却水流的化学添加剂可以基于在换热器的传热效率趋势中检测到的改变控制。因此，可以及早检测到由冷却水状况引起的换热器传热效率的意外变化，并且可以通过控制化学添加剂来缓解这种变化，而不必等到状况完全恶化到换热器的性能被实质性受限。

在实践中，换热器的传热效率可基于多种因素而变化，这些因素影响热能可从相对较热的工艺流传递至相对较冷的冷却水流的效率。例如，沉积在与工艺蒸汽接触的换热器表面上的污垢可以减少热传递到冷却水流。同样地，沉积在与冷却水流接触的换热器的表面上的污垢也可以减少向冷却水流的热传递。

在许多工艺环境中，工艺蒸汽比冷却水流更容易积垢。结果，在换热器的工艺流侧上的积垢可能明显大于在换热器的冷却水流侧上的积垢。例如，取决于运行条件，与换热器清洁时相比(例如工艺侧和/或冷却水侧不积垢)，在换热器的工艺侧积垢可导致换热器的热效率下降75％或更多。例如，在换热器的工艺侧积垢可导致换热器的热效率性能下降95％或更多。