(57)【要約】第１冷却手段（１３０）の流体のための冷却材として水を使用する冷却装置はエアコンプレッサ（１２５）からの空気を冷却することで形成される凝縮水の収集器（１８０）から少なくとも一部来る水を供給される。前記圧縮空気は続いて空気分離ユニットに送られてよく、続いて前記第１冷却手段で冷却する。
2005517890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を冷却剤として使用する冷却装置であって、前記装置は：
流体を第１冷却手段に送る手段（１３０）；
冷却流体を第１冷却手段から除去する手段；
水を第１冷却手段に送る手段（３１０）；
温まった水を第１冷却手段から除去する手段（３３５）；
エアコンプレッサ（１２５、２３０）；
湿気を含んだ空気前記エアコンプレッサに送る手段；
圧縮空気をエアコンプレッサから除去する手段
を含み；
凝縮水を前記コンプレッサから除去する手段（１８０）；および
前記圧縮空気から除去された凝縮水の少なくとも一部をそこで温めるべき前記第１冷却手段に供するための水流制御システム（１９０）
を含むことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
第２冷却手段（１２０）、温められた水を前記第１冷却手段から前記第２冷却手段に送る手段（３３５）、冷却流体を第２冷却手段に送る手段、前記温められた冷却流体を前記第２冷却手段から除去する手段、および前記冷却された暖水を前記第２冷却手段から除去し、かつそれを第１冷却手段に送る手段（３１５）をさらに含む請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記冷却された暖水を前記第２冷却手段（１２０）から除去し、かつそれを前記第１冷却手段（１２０）に送る前記手段（３１５）は前記水を冷却するために適応された冷却装置（３２０）を含む請求項２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１および／または第２冷却手段（１３０、１２０）は：
冷却水を受け取るための第１領域；
流体と前記水との熱交換を導くための第２領域（１３６、１２６）；および
水を収集するための第３領域（１２３、１２４）
を含む請求項１から３のいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項５】
前記第３領域（１２３、１２４）は水位表示器、濁度分析器（５２０、５１０）および伝導率分析器のうち少なくとも１つを含む請求項４記載の冷却装置。
【請求項６】
圧縮空気はエアコンプレッサからそこで冷却すべき前記第１冷却手段（１３０）に送られ、冷却された圧縮空気を形成し、この冷却された圧縮空気は窒素に富む少なくとも１つの流体および酸素に富む少なくとも１つの流体に分離すべき空気分離ユニット（１５０）の少なくとも１つの塔に送られ、かつ好ましくは窒素に富む少なくとも１つの流体の少なくとも一部は前記第２冷却手段（１２０）に送られる請求項１から５のいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項７】
少なくとも前記第１冷却手段（１３０）のための補助的水源を供するために、冷却塔および／または前記エアコンプレッサから独立したほかの水源（１１０）をさらに含む請求項１から６のいずれか記載の冷却装置。
【請求項８】
前記エアコンプレッサ（１２５、２３０）からの前記凝縮水は前記第１冷却手段（１３０）に直接かまたは前記第２冷却手段（１２０）を経由するかのいずれかで送られる請求項１から７のいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項９】
前記第１冷却手段および／または第２冷却手段での熱交換は水と直接的または間接的に接触することで起きる請求項１から８のいずれか１項記載の冷却装置。
【請求項１０】
水を冷却材として使用して流体を冷却するための冷却方法であって、前記方法は：
流体を第１冷却手段（１３０）に送ること；
水を前記第１冷却手段に送ること；
水を使用する熱交換によって前記第１冷却手段内の前記流体を冷却すること；
冷却された流体を前記第１冷却手段から除去すること；
温められた水を前記第１冷却手段から除去すること；
湿気を含む空気をエアコンプレッサ（１２５、２３０）で圧縮すること；
圧縮空気を前記エアコンプレッサから除去すること；
を含み：
凝縮水を前記圧縮空気から除去すること；および
前記圧縮空気から除去された前記凝縮水の少なくとも一部をそこで温められるべき前記第１冷却手段に供することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記圧縮空気を、好ましくは第１冷却手段（１３０）で冷却し、かつ前記冷却した圧縮空気を空気分離ユニット（１５０）に送ることを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
温められた水を前記第１手段（１３０）から前記第２冷却手段（１２０）に送り、冷却流体を前記第２冷却手段に送り、前記温められた冷却流体を前記第２冷却手段から除去し、前記冷却された暖水を前記第２冷却手段から除去し、かつそれを前記第１冷却手段に送ることを含む請求項１０または１１記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却流体は空気分離ユニット（１５０）からの窒素に富む流体である請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
冷却水を前記第１貯水塔からくみ上げ、好ましくは前記くみ上げられた水を冷却ユニットで冷却し、かつ前記くみ上げられた水を前記第２冷却手段に送ること；および／または水を前記第２冷却手段から前記第１冷却手段にくみ出すことを含む請求項１２または１３記載の方法。
【請求項１５】
前記エアコンプレッサ（１２５、２３０）からの前に凝縮水を用いる前記第１冷却手段および／または第２冷却手段（１３０、１２０）に対して前記水の少なくとも一部を供することを含む請求項１０から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記エアコンプレッサ（１２５、２３０）を冷却するために冷却空気を使用し、かつ前記冷却空気を前記エアコンプレッサから前記第１冷却手段（１３０）に冷却すべき前記流体として送ることを含む請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、流体を冷却水を使用して冷却するための冷却方法および装置に関し、特に補給冷却水を冷却手段に供するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業上の適用は水の使用を様々な液体および気体を冷却するための冷却処理において必要としている。このような水システムは、その水の流れに曝される流体を冷却するために水流が制御され得るために設計される。多数のプラントは様々な産業用途のための冷却した水および／または冷却した空気を使用する。たびたび、貯水塔および冷却塔が冷却水の流れを創るために用いられる。冷却水の製造は多量のエネルギーを必要とし、かつ液体状および／または気体状の過剰な水を生じさせる。
【０００３】
一般的に、空気分離プラントは、そこで水が窒素冷却塔（空気分離プラントから来る窒素を用いて）および／または冷却ユニットにその水を約５−１０℃まで冷却するために送られる、冷却水循環路を使用する。この冷却された水はそれから空気（具体的には主たる圧縮最終冷却器で）を、吸収床のような前端純化に入るのに先立ち冷却するために使用される。冷却された水は、「Techniques de l’Ingenieur」,J6020,図３および５,1973に記載された直接接触最終冷却器を通して空気と直接接触し得るか、または、ＵＳ−Ａ−５５０５０５０に示されている標準的な円筒多管式熱交換器を通して単に空気を冷却する。冷却水が空気を冷却したらすぐに、それは冷却水システムに戻る。
【０００４】
水が窒素冷却塔を循環するとき、いくらかの水は蒸発し、かつその蒸発した水はそこに含まれていたいくらかの溶存固体を置き去りにする。従って、残留する液体は非常に高濃度の溶存固体を有する。いくつかの冷却水システムは補給水のソースとしての主たる冷却水循環路からの冷却水を使用する。しかし、この手法での問題は、この水に含まれる溶存固体は一般的に許容レベルの近くにあるという事実にある。冷却水循環での追加的な蒸発／濃縮効果と連結される補給源としての冷却水の使用は、溶存固体の高飽和および沈殿を生む。これは冷却水システムの様々な構成部材中でのスケールの形成を生じさせる。溶存固体の飽和から生じるスケールは冷却水システムの様々な容器の内壁に堆積し、圧力差をその容器の至るところで増加させ、かつ結果として熱交換としての無能さをもたらす。冷却水システムの様々な構成部材へのスケールの過剰な堆積は一般的にその塔で使用される充填材料の交換を必要とする。
【０００５】
スケールの堆積を防止、または減少させる多くの手法は実行され得る。しかし、これら潜在的な解決策のそれぞれはシステムの効率的な操作に関するほかの問題を助長する。過剰な吹きおろし（blowdown）処理は水の汚染量および冷却水システムのスケールの濃度を減少させるためになされ得る。用語“吹きおろし”は水システム（冷却塔水またはボイラーなど）から定常状態の溶存固体の濃度を維持するために一掃されなくてはならない水のことをさす。システムの吹きおろしは、過飽和およびその後の沈殿が起こらないように、これら溶存固体を除去する。
【０００６】
しかし、この実施は冷却水システムに過剰な吹きおろしを補償するために追加の冷却水を送る必要がある。たびたび、この過剰な吹きおろしは所望の濃度未満の溶存固体を持つ冷却塔操作をもたらす。この手法はまた、冷却塔システムのための水および化学的消費を増加させてよく、それにより冷却水システム操作効率を減少させる。
【０００７】
酸供給履行は中和し、かつ冷却水システムのアルカリ度（ｐＨ）を増加させるためになされてよく、それによりスケール形成の可能性を減少させる。しかし、この手法は安全性の懸念および環境問題のような問題を示す。さらに、シリカのようないくらかの溶存固体はより低い操作ｐＨでさえ沈殿し得る。
【０００８】
スケールの問題を減少させる他の試みは、主たる水冷却循環路の水を冷却するために使用される冷却塔を供給するために使用されるものと同様な、冷却水ループのための補給水源を使用することを含む。しかし、この手法はまた問題を示す。補給水の汚染のため、ｐＨ制御（酸）のための完全な化学的供給システムおよび抑制剤が必要となり得る。この手法は２つの冷却水システム、すなわち同様の処理機構を必要とする冷却水ループおよび主たる水冷却循環路を結果的に持つことになる。これは化学的処理方法をなすための化学的コストおよび他の設備コストを増加させることになる。さらに、安全性および環境上の問題が、スケールを減少させるために使用される現在の化学システム、および現在の冷却水システムでの他の問題から持ち上がり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上で明らかにされた問題の１つまたは複数の効果を克服する、または少なくとも減少させるために導かれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの見地では、水を冷却剤として使用する冷却装置が供され、前記装置は：
流体を第１冷却手段に送る手段；
冷却流体を第１冷却手段から除去する手段；
水を第１冷却手段に送る手段；
温まった水を第１冷却手段から除去する手段；
エアコンプレッサ；
湿気を含んだ空気前記エアコンプレッサに送る手段；
圧縮空気をエアコンプレッサから除去する手段
を含み；
凝縮水を前記コンプレッサから除去する手段；および
前記圧縮空気から除去された凝縮水の少なくとも一部をそこで温めるべき前記第１冷却手段に供するための水流制御システム
を含むことを特徴とする。
【００１１】
前記第１冷却手段に送られる少なくとも一部の前記水は前記エアコンプレッサから圧縮された空気から除去された、凝縮空気である。
【００１２】
冷却装置は第２冷却手段、温められた水を前記第１冷却手段から前記第２冷却手段に送る手段、冷却流体を前記第２冷却手段に送る手段、前記温められた冷却流体を前記第２冷却手段から送る手段、および前記冷却された暖水を前記第２冷却手段から除去し、かつそれを前記第１冷却手段に送る手段をさらに含む。
【００１３】
前記冷却された暖水を前記第２冷却手段から除去し、かつそれを前記第１冷却手段に送る前記手段は前記水を冷却するために適応された冷却装置を含んでよい。
【００１４】
前記第１および／または第２冷却手段は：
冷却水を受け取るための第１領域；
流体と前記水との熱交換を指導する第２領域；
水を収集するための第３領域
を含んでよい。
【００１５】
好ましくは前記第３領域は水位表示器、濁度分析器および伝導率分析器のうち少なくとも１つを含む。
【００１６】
１つの態様に従い、圧縮空気は前記エアコンプレッサから前記第１冷却手段にそこで冷却され、冷却した圧縮空気を形成するために送られ、前記冷却した圧縮空気は窒素に富む少なくとも１つの流体および酸素に富む少なくとも１つの流体に分離すべき空気分離ユニットの少なくとも１つの塔に送られ、かつ好ましくは窒素に富む少なくとも１つの流体の少なくとも一部は前記第２冷却手段に送られる。
【００１７】
前記空気分離ユニットは低温空気分離ユニットであってよい。
【００１８】
前記冷却装置は前記第１冷却手段の水の補給源を供するために、冷却塔、または前記エアコンプレッサと独立する他の水源をさらに含んでよい。
【００１９】
前記エアコンプレッサからの前記凝縮水は前記第１冷却手段に直接かまたは前記第２冷却手段を経由するかのいずれかで送られる。
【００２０】
前記第１冷却手段および／または前記第２冷却手段での熱交換は水との直接的なまたは間接的な接触により起こる。例えば、前記第１冷却手段および／または前記第２冷却手段は、直接的な接触が使用される場合、貯水塔でよく、かつ前記第１冷却手段および／または前記第２冷却手段は間接的な接触が使用される場合、チューブ状熱交換器または他のタイプの間接熱交換器であってよい。
【００２１】
凝縮水を前記エアコンプレッサから前記第１冷却手段に前記第２冷却手段を経由して供するための水流制御システムは水を前記凝縮水源から前記第１貯水塔に向ける水流制御システムを含み、前記水流制御システムは；
水を前記凝縮水源以外のソースから前記第２冷却手段にくみ出す第１ポンプ；
水を前記凝縮水源から前記第２冷却手段にくみ出す第２ポンプ；
過剰の水を前記第２冷却手段から前記凝縮水源以外の前記ソースにくみ出す第３ポンプ；および
前記第１ポンプ、前記第２ポンプ、および前記第３ポンプの少なくとも１つの操作を制御するコントローラを含む。
【００２２】
第１化学薬品供給ポンプは化学薬品を前記第１供給手段へ供給してよく、かつ／または第２化学薬品供給ポンプは化学薬品を前記第２供給手段へ供給してよい。
【００２３】
本発明のほかの見地によると、水を冷却剤として使用して流体を冷却するための冷却方法を供され、前記方法は：
流体を第１冷却手段に送ること；
水を前記第１冷却手段に送ること；
前記第１冷却手段内の前記流体を水を使用する熱交換で冷却すること；
冷却された流体を前記第１冷却手段から除去すること；
温められた水を前記第１冷却手段から除去すること；
湿気を帯びた空気をエアコンプレッサで圧縮すること；
圧縮空気を前記エアコンプレッサから除去すること；
を含み：
凝縮水を前記圧縮空気から除去すること；および
前記圧縮空気から除去された前記凝縮水の少なくとも一部をそこで温められるべき前記第１冷却手段に供することを含むことを特徴とする。
【００２４】
好ましくは冷却されるべき前記流体は、空気または排気ガスのような他の流体であってよい。前記水は前記流体の前記第１冷却手段での冷却の間に少なくとも部分的に蒸発してよい。
【００２５】
前記方法は、前記圧縮空気を、好ましくは前記第１冷却手段で冷却し、かつ前記冷却された圧縮空気を空気分離ユニットおよび／またはガスタービンおよび／または金属処理または製造装置に送ることを含んでよい。
【００２６】
前記方法は温められた水を前記第１冷却手段から前記第２冷却手段に送り、冷却流体を前記第２冷却手段に送り、前記温められた冷却流体を前記第２冷却手段から除去し、前記冷却された暖水を前記第２冷却手段から除去し、かつそれを前記第１冷却手段に送ることを含んでよい。
【００２７】
好ましくは、前記冷却流体は空気分離ユニットからの窒素に富む流体である。
【００２８】
前記方法は：
−冷却水を前記第１貯水塔からくみ上げ、好ましくは前記くみ上げられた水を冷却ユニットで冷却し、かつ前記くみ上げられた水を前記第２冷却手段に送ること；および／または水を前記第２冷却手段から前記第１冷却手段にくみ出すこと。
【００２９】
−前記または少なくとも１つのエアコンプレッサからの前記凝縮水を使用する前記第１冷却手段および／または前記第２冷却手段の水の少なくとも一部を供すること。
【００３０】
−前記エアコンプレッサを冷却するために冷却水を使用し、かつ前記冷却空気を前記エアコンプレッサから冷却すべき流体として前記第１冷却手段に送ること。
【００３１】
−  −  水補給処理が前記第２冷却手段に必要か否かを決定すること；
十分な凝縮水は前記補給水処理が必要であるか否かの決定に応じて前記補給水処理をなすことに利用できるか否かを決定すること；および
凝縮水を凝縮水源から前記第２冷却手段にくみ出すこと。
【００３２】
−冷却水を空気を冷却するための第１冷却手段に供するために冷却水ループを供すること。
【００３３】
−前記第１または前記第２冷却手段の水の濁度分析および伝導率分析の少なくとも１つをなすこと。
【００３４】
−化学物質を前記第２冷却手段に注入するための化学薬品供給ポンプ処理をなすこと。
【００３５】
−前記濁度分析および前記伝導率分析の少なくとも１つに応じて前記第２貯水塔への吹きおろしをなすこと
を含む前記第２冷却手段の補給水を供すること。
【００３６】
を含んでよい。
【００３７】
前記方法は圧縮空気を前記エアコンプレッサから低温空気分離ユニットまたは他のタイプの空気分離ユニットおよび／またはガスタービンの前記燃焼室および／または、炉のような金属製造装置に送ることを含んでよい。異なる機能を有するいくつかのエアコンプレッサからの凝縮された空気は収集され、かつ水冷却システムの水の一部としておよび／または計器空気システムおよび／または空気条件システムおよび／または空気制御システムに使用されてよい。
【００３８】
本発明は、その中で同様の同じ参照番号は同じ要素を示す付随する図面と共に斟酌される以下の記載を参照することで理解され得る。
【００３９】
本発明の図解態様は以下に記載される。明示の重要性において、実際の実行の特徴はこの明細書に全て記載されるというわけではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の態様は冷却水システムのような冷却システムの効率および操作を改善するために、凝縮水の形態で過剰な副生成物を取り戻すか、または利用することを規定する。本発明は冷却水システムの主たるエアコンプレッサのようなコンプレッサをその主たるエアコンプレッサで供された凝縮した水を捉えるために利用し、かつ主たる補給水源のようなソースによって供される水を冷却水システムに利用することを規定する。本発明の態様は冷却塔または他の補給水源からの水に頼っていることを減少させることを規定する。それゆえに、より純度レベルが高い水が前記貯水塔のような冷却水システムの構成部材に供される。用語「純粋」は、前記水は実質的に無機塩のような溶存固体物質がない、ということを意味する。水の純度レベルが高くなればなるほど、スケーリングを減少させ得る吹きおろしの必要性が減少する。
【００４１】
主たるエアコンプレッサは実質的に純粋な水を供し、それ故にこの水が補給水源として使用されるとき、溶存固体の濃度、および結果的なスケールの問題は減少され得る。さらに、腐食防止剤は冷却水システムの構成部材の追加の洗浄を供すために利用されてよい。実質的に純粋な水の利用は、許容できる限り低い溶存固体の汚染および累積濃度のレベルを生むために、化学添加剤の必要性を減少させる。本発明の態様により供される補給水源は、予備補給水源、主たる補給水源、および／または単独の補給水源として使用されて良い。
【００４２】
冷却水システムは一般的に圧縮空気を冷却水ループシステムを使用して冷却するために使用される。冷却空気はそれから水および他の混入物を除去するための前端純化に送られ、かつ空気分離ユニットのような処理方法に最終的に送られる。空気を冷却するために使用される水はそこで水が冷却のために分配される塔に送られる冷却廃棄窒素の利用によって冷却されてよい。この処理の間、蒸発が起こり得る。水流は冷却システムを通して、そこで水が入ってくる空気に分配されるステージを冷却する直接接触に送られる前に送られ、それにより空気を冷却する。冷却された空気はそれから処理に再循環される。１つの態様において、冷却水システムは窒素冷却貯水塔からの冷却水に関するワンパスループに加えて追加のループを実行してもよい。
【００４３】
水が蒸発するとき、冷却塔または冷却貯水塔のどちらにあっても、溶存固体のある量の濃度は見積もられ得る。一般的に、冷却塔であってもなくてもよい水源１１０からの水は貯水塔に水を供給するために使用され、それは、冷却塔からの水は既に相当な量の混入物を含み得るので、固体の収集の問題をさらに悪化させる。ある吹きおろし処理は固体を貯水塔から吹きおろすために使用されてよい：しかし、スケーリングがさらに貯水塔内で起こる。さらに、酸および／または他の化学薬品は水を処理し、かつ冷却塔内部の水のｐＨレベルをスケーリングを減少させるために低くするために利用され得る。しかし、この方法は冷却水システムの操作のさらなる非能率をもたらし得る。エアコンプレッサにより供される凝縮水は冷却塔に水を予備的に、または主たる供給的に補給するために使用され、その中で相当量の固体堆積物は減少する。
【００４４】
ところで図１について考えると、本発明の１つの態様による冷却液体システム（例えば冷却水システム）を供するためのシステムを示したブロック図が供される。冷却水システムであり得る、システム１００は水を図で示したようなプラント１６０または処理工程１５０（例えば低温上流に先立つ前端純化の上流の空気の冷却での使用）または他の場所に供することができる水源１１０を含む。主たるエアコンプレッサ１２５はプラント１６０を形成してもしなくてもよい。１つの態様において、水源１１０は冷却塔であってよく、それは水を受け取り、かつシステム１００に付随するプラント１６０または処理工程１５０に送られ得る水を冷却する。択一的におよび好ましくは、その水源は地下水源、川などのような冷却塔以外のソースである。さらに、水源１１０からの水は第１貯水塔１２０に送られてよい。第１貯水塔１２０は補給水を水源１１０から水流制御システム１９０を経由して受け取ってよい。水流制御システム１９０は水源１１０から水ライン１１５により受け取り得る。本発明において記載される水ラインは水流を制御し、かつ促進するためのパイプ、ポンプ、バルブおよび他のデバイスを含み得る。水流制御システム１９０はそれから水流を第１貯水塔１２０に水ライン１９５を経由して分流する。
【００４５】
第１貯水塔１２０は第２貯水塔と冷却水ループ１４０を経由して連結されてよい。冷却水ループ１４０のさらに詳細な記載は以下に図３に関して供される。図１の参照を続けると、第２貯水塔１３０は冷却空気を空気分離ユニットのような処理工程１５０に供してよい。処理工程１５０に供される冷却空気は、プラント１６０から受け取る温風を第２貯水塔１３０で水との熱交換によって冷却することで供される。システム１００はまた凝縮水源１７０を含み、それは効果的に凝縮水収集器１８０と連結している。凝縮水源１７０は凝縮水のような凝縮物を捕らえることができる。第１および／または第２貯水塔１２０、１３０は水と、第２貯水塔の水または第１貯水塔の窒素のような他の流体の間の直接の熱交換を用いるチューブ型熱交換器により交換され得る。凝縮水源１７０は湿気を含む空気を圧縮するエアコンプレッサ１２５を含む。コンプレッサは、少なくとも１つのステージ、一般的には中間冷却器により互いに分離されている多数のステージ、および水の形態で凝縮した湿分を収集する手段を含む。コンプレッサ１２５はプラント１６０の一部を形成してよい。凝縮水収集器１８０は凝縮水源１７０により供された凝縮水を収集し、かつ凝縮水の少なくとも一部を水流制御システム１９０に水ライン１８５を経由して運ぶ。図１に記載されたシステム１００は最初の水ループの他に補助的なループを供し、かつ凝縮水源１７０を第１貯水塔１２０に水流制御システム１９０を経由して運ばれる洗浄補給水のソースとして使用されることができる。図１に示されるようなシステム１００を利用することで、吹きおろしおよび／または化学処理の必要性は減少され得て、それにより冷却水システムの操作効率が増加する。
【００４６】
ところで図２について考えると、図１に示される冷却水システム１００の様々な構成部材のより詳細な図解が説明される。水源１１０は、１つの態様において、冷却塔２００であってよい。冷却塔２２０からの水はプラント１６０に送られる。ポンプ２１０は冷却塔２２０からの冷却した水流を制御する。冷却塔２２０からの冷却した水の一部は水流制御システム１９０にライン１１７を経由して送られてよい。水流制御システム１９０は凝縮水収集器１８０からポンプ２４０を経由して受け取ってよい。１つの態様において、凝縮水源１７０は少なくとも１つの主たるエアコンプレッサ（ＭＡＣ）冷却器２３０である。ＭＡＣ冷却器２３０は、空気が圧縮され、かつそれから冷却されるとき、水が凝縮することをもたらす。
【００４７】
空気が圧縮され、かつ凝縮されるとき、空気中の自然湿分の凝縮が起きる。この湿分は空気が冷却されたときＭＡＣ冷却器２３０に集中し始め得る。一般的に、この凝縮した水は実質的に純粋であり、固体粒子、二酸化炭素および／または二酸化硫黄のような、空気に存在する混入物のみを含む。第１貯水塔１２０から蒸発する水は一般的にそこには溶存固体を含まず、相当量の混入物を第１貯水塔１２０に残す。凝縮水収集器１８０は水を少なくとも１つの主たるエアコンプレッサ２３０から収集し、かつその水を水流制御システム１９０に供給する。第１貯水塔１２０および第２貯水塔は、蒸発せず、かつそこにある一定量の水がある底部に集中し始めるある一定量の溶存固体を、水領域１２３および１２４で表されるように堆積させ得る。これらの固体の堆積は冷却水システムの適切な操作に有害であり得る。第１貯水塔１２０は、水流制御装置１９０に追加の補給水が第１貯水塔１２０または第２貯水塔１３０の蒸発および／または吹きおろしの結果として必要となることを示す水位表示器１４５を含んでよい。
【００４８】
参照番号１２４と表示された第１貯水塔１２０の領域は水を収容し、かつ領域１２６は排気の窒素および水を収容する。第１貯水塔１２０に蓄積する過剰の水は冷却塔２２０に水ライン１１５を経由して戻されてよく、その流れは水流制御システム１９０により制御されてよい。水流制御システム１９０はデータを水位検出器から受け取り、かつ第１貯水塔１２０の中および／または外の水流を制御し得る。好ましくは空気分離ユニット１５０からの、冷却排気窒素に富むガスは第１貯水塔１２０に冷却水ループ１４０の水を冷却するために送られる。窒素および水蒸気は第１貯水塔から放出されてよく、補給水の第１貯水塔１２０での必要性を鼓舞させる。
【００４９】
ところで図３について考えると、第１および第２貯水塔１２０、１３０に関する冷却水ループ１４０のより詳細な図面が説明される。冷却水ループ１４０は水を冷却するために水流を第１貯水塔から第２貯水塔に供し、かつ戻す。１つの態様において、冷却水ループ１４０は閉鎖型ループシステムである。ポンプ３１０は水を第１貯水塔から水ライン３１５で冷却ユニット３２０を通してくみ上げる。冷却ユニット３２０は、例えばアンモニアまたはＲ２２を冷却水ループ１４０の水を冷却するための冷却材として利用し得る。本開示の有意性を持つ本技術の当業者は、任意の様々な冷却技術が冷却水ループ１４０の水を冷却するために使用され得ることを本発明の意図および範囲から離れることなく認識するであろう。
【００５０】
冷却水ループ１４０は水ライン３２５上の冷却装置３２０からの水を第２貯水塔に向けることを継続する。水ライン３２５は水分配ユニット１３２で終わり、それは水を参照番号１３６で表示された空気領域に分配し得る。水分配ユニット１３２は水を第２貯水塔１３０の領域１３６に分配するために１つまたは複数のスプレーノズル１３３またはプレート内の穴を含んでよい。噴霧された水はそれから領域１３６の空気を冷却する。第２貯水塔１３０の底部付近で領域１２３に落ち着く。冷却水ループ１４０はまた他の水ライン３３５を含み、それは第貯水塔１２０にループする。
【００５１】
水ライン３３５は水分配ユニット１２２で終わってよく、それは水を冷却排気窒素セクション１２６に分配し、そこから水は第１貯水塔１２０のセクション１２４に落ち着く。第２貯水塔１３０では、噴霧された水と領域１３６の空気の間の熱交換は領域１２３に落ち着く水が温まることをもたらす。水はそれから冷却水ループにポンプ３１７、または第２貯水塔１３０からの空気抵抗により、水を第１貯水塔に向ける水ライン３３５上で再循環され戻される。第１貯水塔において、１つまたは複数のスプレーノズル１７７を含む水噴霧ユニット１２２は水を冷却排気窒素に富むガスを収容する領域１２６に噴霧する。領域１２６の冷却廃棄窒素は噴霧された水を冷却し、それは領域１２４に落ち着く。第１貯水塔１２０の領域１２４からの水は冷却水ループ１４０にポンプ３１０により戻るように向けられ、かつその処理は繰り返されて、それにより閉鎖的な冷却水ループ１４０を供する。それ故に、水は第１貯水塔および冷却ユニット３２０で冷却され、かつ第２貯水塔１３０での熱移動はその水が温かくなることをもたらす。第２貯水塔１３０からのより温かい水は再び第１貯水塔および冷却水ループ１４０の残りの構成部材に再循環され、かつ再び冷却される；その処理はそれから繰り返される。この処理からの熱放散の一部は第１貯水塔１２０からの水の蒸発（水蒸気）による。この蒸発は溶存固体の濃化および第１貯水塔１２０への補給水の必要性を生む。
【００５２】
冷却塔２２０および／またはＭＡＣ冷却器から第１貯水塔１２０へのおよびその外への水流は水流制御システム１９０で一般的に制御される。図４は、本発明の態様による水流制御システムのより詳細なブロック図の記述を説明する。水流制御システム１９０は少なくとも、第１ポンプ４１０、第２ポンプ４２０、第３ポンプ４３０、およびポンプコントローラ４４０を含む。冷却塔２２０からの水は第１ポンプ４１０に水ライン１１７を経由して送られる。第１ポンプ４１０は水を冷却塔４１０から第１貯水塔に水ライン１１７および１９５を経由してくみ上げることができる。ＭＡＣ冷却器２３０からの水を収集する凝縮水収集器１８０からの水は水流制御システムにポンプ２４０を使用し水ライン１８５を経由してくみ出される。
【００５３】
第２ポンプ４２０は水ライン１８５からの水を第１貯水塔１２０にくみ出すことができる。１つの態様では、第２ポンプ４２０は主たるポンプとして補給水を第１貯水塔１２０に供するために使用され、ここでは補給水の補助的ソースは冷却塔２２０である。択一的に、第２ポンプ４２０は第１貯水塔１２０への補助的補給水を供するために任じられたポンプでよく、ここで補給水の主たる供給は冷却塔２２０である。水流制御システム１９０でのポンプ４１０、４２０、４３０の操作はポンプコントローラ４４０によりシステム１００の水を適切に分配するために調整され得る。
【００５４】
ポンプコントローラ４４０はコンピュータシステムを含んでよい。択一的な態様では、ポンプコントローラ４４０は１つまたは複数のコントロール操作をシステム１００の様々な構成部材によって受け取るおよび／またはコンピュータシステムからの入力に基づいてなすために、ソフトウェア、ハードウェハ、および／またはファームウェアを含んでよい。例えば、ポンプコントローラ４４０はデータをシステム１００の、水位検出器１４５、凝縮水収集器１８０、および／またはシステム１００のほかの構成部剤を含む多数の構成部材から受け取ってよい。
【００５５】
水流制御システム１９０の第３ポンプ４３０は第１貯水塔１２０からの水を冷却塔２２０にくみ出すことができる。過剰な水が領域１２４に存在するという決定に基づき、第２および第３ポンプ４２０，４３０は過剰な水を第１貯水塔１２０から冷却塔２２０に関連するレシーバー２２２（図２参照）にくみ出してよい。それゆえに、ポンプコントローラ４４０は第１貯水塔１２０の領域１２４の水位を検出し、かつ第１、第２および／または第３ポンプ４１０、４２０、４３０を第１貯水塔１２０の所望の水位を供する水流を促進するために動かす。過剰な凝縮が第１貯水塔１２０に必要でないなら、水流制御システムは過剰なものを冷却塔２２０に流してよい。類似の水流制御システム１９０が第２貯水塔１３０の中および外の水流を制御するために用いられ得る。一般的に、ＭＡＣ冷却器２３０および凝縮水収集器１８０からの補給水は第１貯水塔１２０に第２ポンプ４２０を経由してくみ出され、実質的に純粋な補給水を第１貯水塔１２０に供し、それゆえに第１貯水塔１２０の粒子および混入物を減少させる。水流制御システム１９０は追加のポンプ、バルブなどをシステム１００の水流を制御させるために具備し得る。
【００５６】
ところで図５について考えると、システム１００の態様のより詳細なブロック図の記載が説明されている。冷却水システム１００が空気を洗浄する（すなわち、温かい空気をプラント１６０から第２貯水塔１３０に挿入し、空気を冷却し、かつそれを処理工程からくみ出すこと）という事実のため、混入物、および粒子物質は周期的に冷却水システム１００に入る。これら粒子は、冷却水ループ１４０で循環される水での所望されないレベル濁度を生じさせ得る。水の濁りは汚染を伴い得て、それにより検出され、かつ耐え得る許容限界と比較され得る。従って、本発明の態様は第１濁度分析器５１０および第２濁度分析器を第１および第２貯水塔１２０、１３０にそれぞれ適用されるように規定する。
【００５７】
濁度分析器５１０、５２０は正確な量の濁度を測定し、かつその濁度が予定された閾値を越えたことを示すシグナルを発生させる。択一的に、濁度分析器５１０、５２０は単に水の濁度のシグナル表示を供し得る。シグナルはそれから水流制御システム１９０またはシステム１００のほかの構成部材により水の濁度レベルが閾値以上であるか否かを決定するために解釈され得る。第１濁度分析器５１０は過剰な濁りが第１貯水塔１２０で検出されたことを示すためにシグナルを水流制御システム１９０に供し得る。吹きおろし処理は水流制御システム１９０により過度濁度の検出に応答して実行され得る。従って、または択一的に、第２化学薬品供給ポンプは化学薬品を供してよく、それは第１冷却塔１２０の水を調整するためにポンプ５６０により水ライン１８５にくみ出され得る。化学薬品はシステム１００の水の調整をなすために使用されてよい。水流制御システム１９０はそれから化学薬品を含む水を第２化学薬品供給ポンプ５５０から第１貯水塔１２０にくみ上げてよい。さらに、水流制御システム１９０はまた、第１貯水塔１２０またはシステム１００の様々な水ラインの水の伝導率を検出し、かつそれに応じて吹きおろしまたは他の修正処理をなし得るデバイスを含み得る。１つの態様では、第２化学薬品供給ポンプ５５０は、凝縮水収集器１８０からの水（すなわち、ＭＡＣ冷却器２３０からの水）と混合させるために、水ライン１８５に連結させられる。結果として、化学薬品は、システム１００の水のｐＨおよび／または濁度レベルがより正確に制御され得るような実質的に純粋な水に添加される。
【００５８】
第２濁度分析器５２０は第２貯水塔１３０の水の濁度を検出する。第２貯水塔１３０の水の特有の濁度が予定された閾値を越えることを表示するシグナルを供し得る第２濁度分析器５２０からのデータに基づき、第４ポンプ５３０は第２貯水塔の水の濁度を減少させるために吹きおろし処理をなし得る。さらに、伝導率分析器５４０は水ライン３３５に連結され得る。伝導率分析器５４０は第２貯水塔１３０からの水の伝導率を検出する。伝導率分析器５４０は伝導率レベルを表示するデータおよび／または伝導率レベルが予定された閾値以上であり得ることの表示を供し得る。それに応じて、第４ポンプ５３０は外に吹きおろし処理をなすために水を第２貯水塔１３０のくみ出す。さらにまたは択一的に、第１化学薬品供給ポンプ５７０は、ポンプ５８０により水ライン３３５に第２濁度分析器５２０により供される固有な濁度レベル表示、および／または伝導率分析器５４０により供される伝導率レベル表示に応じてくみ出され得る化学物質を供してよい。
【００５９】
第１化学薬品供給ポンプ５７０からの化学薬品は濁度レベル、伝導率レベル、および／または他の水特性を制御するために使用され得る。それゆえに、様々な検出器、および／または化学薬品供給ポンプなどを利用して、より安定した特性を有する水流がシステム１００を通して循環され得る。さらに、ＭＡＣ冷却器２３０により供される非常に純粋な水はシステム１００で「攻撃的」になる。それ故に、抑制剤が冷却水ループ１４０および／または第１および第２貯水塔１２０、１３０に、第１および／または第２化学薬品供給ポンプ５５０、５７０により供給され得る。これはシステム１００で発達する過度の侵食を減少させる。
【００６０】
ところで図６について考えてみると、本発明の態様による方法のフローチャートの記述が説明されている。冷却水システム１００は上述の冷却水ループ１４０のような冷却水ループを供する（ブロック６１０）ためにセットアップされる。冷却水ループ１４０およびシステム１００は一般的に、エアコンプレッサユニット１２５を含み、主たるエアコンプレッサ冷却器を組み入れる。
【００６１】
圧縮空気を冷却するとすぐに、凝縮水は生成される。システム１００は凝縮水を収集する（ブロック６３０）。一般的に、凝縮水は、水タンクを具備し得る凝縮水収集器１８０により収集される。凝縮水は実質的に純粋な水、すなわち混入物および粒子物質が実質的にない水である。ポンプ２４０はそれから凝縮水収集器１８０で収集される実質的に純粋な水を水流制御システム１９０にくみ出してよく、それは最終的に補給水を第１貯水塔１２０に供する。システム１９９は実質的に純粋な水をシステム１００への補給水として供するために補給水流制御処理をなす（ブロック６４０）。ブロック６４０で示されるような補給水流制御処理をなす工程のより詳細な図説および記載は図７および関連する記載で以下に供される。
【００６２】
補給水流制御処理がなされるとすぐに、システム１００は凝縮水を使用して水補給交換処理をなす（ブロック６５０）。言い換えると、水流制御システム１９０は低い水位を第１貯水塔１２０および／または吹きおろし処理をなしたことに応答して検出し、かつ補給水処理を凝縮水収集器１８０の補給水を第１貯水塔１２０にくみ出すことでなす。システム１００はそれから、冷却水ループ１４０を使用してプラント１６０からの温まった空気を冷却し、かつ冷却空気を処理工程１５０に供するために、冷却水ループの流れを継続させる（ブロック６６０）。
【００６３】
ところで図７について考えてみると、図６のブロック６４０に表された補給水流制御処理をなすより詳細な工程のフローチャートの記述が説明されている。システム１００は補給水が第１貯水塔１２０に必要であるか否かを決定する（ブロック７１０）。水位チェック、濁度分析、伝導率分析、および／または粒子またはスケールの蓄積の分析のような数種のタイプの分析が吹きおろしまたは他の修正処置がなされるべきかを決定するためになされ得る。このような修正処置がなされるならば、第１貯水塔１２０の水位は変えられてよく、かつシステム１００は補給水が必要か否かを決定するであろう。さらに、窒素と共に水蒸気は普通第１貯水塔１２０から戻され、それにより第１貯水塔１２０の水位の調節を必要とする。
【００６４】
システム１００は、十分な凝縮水が水補給処理をなすことに利用できるか否かを決定する（ブロック７２０）。もしシステム１００が十分な水（すなわち、凝縮水収集器１８０に利用できる凝縮水）がないと判断したら、システム１００はポンプ（すなわち、図４に示される第１ポンプ）を、水を冷却塔２２０のような択一的水源１１０から第１貯水塔１２０にくみ出すために、制御する（ブロック７３０）。
【００６５】
しかし、システム１００が補給に十分な凝縮水が凝縮水収集器１８０から利用できると判断したとき、凝縮水は第１貯水塔１２０にくみ出される（ブロック７４０）。さらに、必要であれば、化学薬品供給ポンプ５５０、５７０は、化学薬品が水ラインに注入されるように実行され、それは最終的に水を第１および／または第２貯水塔１２０、１３０に供する（ブロック７５０）。図７に記載した工程をなすとすぐに、補給水流制御処理は実質的に完了する。
【００６６】
本発明の態様を副生成物（例えば、ＭＡＣ冷却器で供された凝縮水）を再び捕らえるために使用すると、冷却水システムに関する多くの問題が減少し得る。冷却水システムの様々な構成部材でのスケーリングは、実質的に純粋な水を冷却水ループ１４０で利用することで減少され得る。本発明の態様は実質的に純粋な水を獲得し、かつ使用することを規定する。
【００６７】
さらに、水の状態を改善するため、および／または水を交換するために、吹きおろし処理および／または他の修正測定をなすとすぐ、冷却水システム１００に関連する様々な構成部材での圧力差は存在し得て、それはＭＡＣ冷却器２３０で供される補給水源を使用してこれで減少される。それ故に、水を外部水源を用いて交換しようとするときの水のコストは本発明の態様の実行により減少され得る。さらにまた、本発明の態様はより効率的な混入物の減少をなすこと、濁度レベルを改善すること、伝導率レベルを最適化することなどを規定する。これは冷却水システムの操作においての相当なエネルギーの節約をもたらす。さらに、本発明の態様を実行することで、化学薬品供給および他の修正処置の高頻度の必要性が減少され得て、それにより化学的コストを減少し、かつ修正処置に関連する装置コストを減少させる。また、システム１００で使用される様々な装置および化学薬品を減少することは改善された安全性および従来技術に関連する環境問題の減少を規定する。エアコンプレッサ冷却器を使用するフィードバック凝縮水の目新しい使用は冷却水システムのより効率的な操作を規定する。
【００６８】
特別な態様に従い、エアコンプレッサ１２５からの圧縮空気の少なくとも一部は第２貯水塔１３０において冷却水ループからの水との直接的な熱交換により引き続き冷却される。その冷却された空気はそれからそれが純化される空気分離ユニット１５０に送られ、さらに冷却され、かつそれから低温で操作する少なくとも１つの蒸留塔に送られる。空気はそれから酸素に富む少なくとも１つの流体および窒素に富む少なくとも１つの流体に分離される。窒素に富む流体の少なくとも一部は供給空気との熱交換により冷却され、かつそれから冷却水を冷却するのに役立つ第１貯水塔１２０に送られる。
【００６９】
一般的な冷却水循環路が数種の空気分離ユニットに供され得ることは明らかだろう。
【００７０】
第１冷却手段に使用される水はエアコンプレッサのステージを冷却するのに使用される空気を冷却するために使用され得る。具体的な空気冷却循環路はＵＳ−Ａ−５４８１８８０において示される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の１つの態様による冷却水システムのブロック図。
【図２】本発明の１つの態様による、図１の冷却水システムに付随した第１および第２貯水塔をより詳細に説明した図。
【図３】本発明の１つの態様による、図１の冷却水システムに付随した冷却水ループをより詳細に説明した図。
【図４】本発明の１つの態様による、図１の冷却水システムに付随した水流制御システムをより詳細に説明した図。
【図５】本発明の１つの態様による、図１の冷却水システムをより詳細に説明した図。
【図６】本発明の１つの図解の態様による方法をフローチャート。
【図７】本発明の１つの図解の態様による、図６で示されたような、補給水流制御処理をなす方法の詳細なフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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