專利名稱：用于管道安全監(jiān)測(cè)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于管道安全監(jiān)測(cè)的設(shè)備和方法，尤其涉及高溫高壓含灰渣的氣固液 三相流動(dòng)環(huán)境下對(duì)氣化爐下降管進(jìn)行檢測(cè)以判斷其是否被燒損的方法和裝置。
背景技術(shù)：
煤加壓氣化是煤潔凈利用的一個(gè)重要方向，目前已經(jīng)開發(fā)了多種煤氣化技術(shù)，但 是他們有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是煤在高溫高壓環(huán)境下與氧氣發(fā)生不完全反應(yīng)，生成以氫氣和 一氧化碳為主要成分的高溫粗合成氣。然后經(jīng)過(guò)冷卻除灰過(guò)程將合成氣送往后續(xù)工藝。合成氣的冷卻除灰有急冷流程和廢鍋流程兩種方式，其中廢鍋流程一般只適用 于發(fā)電領(lǐng)域，急冷流程因投資小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以同時(shí)對(duì)合成氣起到增濕的作用，非常適合 化工領(lǐng)域，因此急冷流程得到了廣泛的應(yīng)用。雖然煤氣化技術(shù)對(duì)于合成氣的急冷方式各不 相同，但大都要有一個(gè)急冷裝置對(duì)高溫合成氣進(jìn)行初步冷卻，然后合成氣通過(guò)耐高溫管道 (下降管)送往渣池進(jìn)行再次冷卻并水洗除灰。氣化裝置在正常運(yùn)行時(shí)，激冷水沿下降管內(nèi)壁流下，下降管的下端浸入激冷水池 中，通過(guò)中控室對(duì)激冷水的液面進(jìn)行控制。如果急冷裝置因某些原因不能將高溫合成氣溫 度降低到下降管的工作溫度，就會(huì)引起下降管燒損，進(jìn)而導(dǎo)致合成氣發(fā)生泄漏，如果不及時(shí) 發(fā)現(xiàn)并處理，將會(huì)引起爐殼燒損，甚至引發(fā)爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)下降管 燒損導(dǎo)致的合成氣泄漏，目前應(yīng)用較多的是在爐殼外壁采用熱電偶或光纖的測(cè)溫技術(shù)，取 得了一定的成效。但這兩種技術(shù)均只能在爐殼表面采用，滯后性較大，投資較高，而且容易 因高溫導(dǎo)致爐殼發(fā)生不可逆損傷。此外，還有一些廠家采用測(cè)量合成氣出口溫度，氣體成分 等參數(shù)，并將其與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)處理手段相結(jié)合開發(fā)的溫度軟測(cè)量系統(tǒng)。但這些手 段目前大多還處在試驗(yàn)階段，成功的工業(yè)應(yīng)用還未見公開報(bào)道。本發(fā)明在粉煤加壓氣化爐 的下降管外圍布置壓力高于爐內(nèi)壓力的薄壁細(xì)管(檢漏管)，檢漏管與爐外的高壓氣罐相 通，一旦下降管超溫或燒損，檢漏管也很快隨之燒損，通過(guò)檢漏管產(chǎn)生泄漏后爐外氣罐壓力 與爐壓平衡的原理，能夠迅速有效的檢測(cè)出下降管的安全狀況，并及時(shí)采取措施，有效防止 意外事故的發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法，其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道尤其是 下降管是否燒損，該設(shè)備和方法不僅能夠?qū)饣癄t下降管燒損做出迅速準(zhǔn)確的判斷，有效 防止生產(chǎn)事故的發(fā)生，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，運(yùn)行可靠性高。本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。該管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備包 括被檢測(cè)管道、外部氣罐、覆蓋在被檢測(cè)管道外部的檢漏管，連通外部氣罐與檢漏管的導(dǎo) 氣管路，用于監(jiān)測(cè)所述外部氣罐內(nèi)壓的壓力監(jiān)測(cè)裝置，其中所述外部氣罐內(nèi)的壓力高于被 檢測(cè)管道內(nèi)的壓力；其特征在于，所述檢漏管能夠在被檢測(cè)管道被燒損時(shí)或之前被燒損。優(yōu)選地，檢漏管在被檢測(cè)管道外的布置方式包括水平方向分層布置或豎直方向分列布置，其中水平方向分層布置包括沿被檢測(cè)管的軸線繞被檢測(cè)管的外壁螺旋地纏繞布 置，豎直方向分列布置包括沿被檢測(cè)管的軸線方向分列地布置。優(yōu)選地，被檢管表面布置的檢漏管的管與管間距為20 100mm。優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備還包括信號(hào)發(fā)送單元。本發(fā)明還提供了一種使用管道安全監(jiān)測(cè)方法，該方法使用權(quán)利要求1所述的管道 安全監(jiān)測(cè)設(shè)備。并且優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備還包括信號(hào)發(fā)送單元。優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測(cè)方法包括設(shè)定檢漏管與被檢測(cè)管道一同被燒損，并且 當(dāng)外部氣罐的內(nèi)壓下降時(shí)，所述信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出更換被檢測(cè)管的信號(hào)，防止發(fā)生更大的 事故。優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測(cè)方法包括設(shè)定檢漏管在被檢測(cè)管道之前被燒損，并且 當(dāng)外部氣罐的內(nèi)壓下降時(shí)，所述信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)控制信號(hào)，對(duì)氣化爐的工作參數(shù)進(jìn) 行監(jiān)控和調(diào)整，防止被檢測(cè)管被燒損。本發(fā)明于現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為本發(fā)明是與粉煤加壓氣化爐特有的激冷裝置相配套使用的，通過(guò)粉煤加壓氣化爐 一年多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該裝置能夠直接檢測(cè)出受熱裝置的安全狀況，響應(yīng)時(shí)間要快于爐外檢 測(cè)裝置或溫度軟測(cè)量系統(tǒng)，能夠避免發(fā)生更大的損失。且本發(fā)明相比與目前應(yīng)用較多的熱 偶測(cè)溫及光纖測(cè)溫技術(shù)相比，所需一次投資要低數(shù)十萬(wàn)元。
圖1是作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的下降管檢漏系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的下降管上的兩種檢漏管布置示意圖。附圖標(biāo)記列表如下1、爐外氣罐；2、放空閥接口法蘭；3、系統(tǒng)安全閥接口法蘭；4、 安全閥；5、爐外導(dǎo)氣管路；6、爐殼；7、爐內(nèi)導(dǎo)氣管路；8、上升管；9、下降管；10、檢漏管。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的檢漏裝置用于監(jiān)測(cè)氣化爐的下降管時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。該下降管安 全性能監(jiān)測(cè)裝置主要包括爐外氣罐1、安全閥4、導(dǎo)氣管路(可包括爐外導(dǎo)氣管路5、固定在 爐殼6上連接法蘭(圖中未示出)和爐內(nèi)導(dǎo)氣管路7)、檢漏管10和將導(dǎo)氣管路與上升管8、 下降管9相連接的固定裝置(圖中未示出)。在爐外氣罐1上設(shè)有放空閥接口法蘭2，用于 連接就地壓力表，爐外氣罐1上設(shè)有系統(tǒng)安全閥接口法蘭3，其接有控制系統(tǒng)的壓力測(cè)點(diǎn)， 即連接壓力傳感器(圖中未示出)。此外，爐外氣罐1上設(shè)有惰性氣體進(jìn)出口(1A，1B)。在 氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，被檢測(cè)管9下端浸入激冷水中并由中控室控制激冷水的液位。其中，所 述爐外氣罐1內(nèi)的壓力高于下降管9內(nèi)的壓力。為爐外氣罐1充壓的方式可采用本領(lǐng)域常用的方式，例如但不限于1利用現(xiàn)場(chǎng)已 有的氮?dú)獯祾呦到y(tǒng)給爐外氣罐1充壓；2利用可移動(dòng)的惰性氣體罐給爐外氣罐1充壓。爐內(nèi)導(dǎo)氣管路7和爐外導(dǎo)氣管路5由經(jīng)由法蘭彼此連接并固定在爐殼6上。為防 止氣化爐運(yùn)行中爐內(nèi)導(dǎo)氣管路7及檢漏管10振動(dòng)，可采用固定裝置將爐內(nèi)導(dǎo)氣管路7和檢 漏管10固定在上升管8的內(nèi)外壁以及下降管9外壁上。檢漏管10覆蓋在下降管9上，并且優(yōu)選地采用以下兩種布置方式之一，即水平方
4向分層布置和豎直方向分列布置(1)豎直方向分列布置包括沿被檢測(cè)管的軸線方向分列地布置。如圖2(a)所示， 檢漏管10分為上下兩層布置，每層檢漏管豎直布置，安裝時(shí)將檢漏管10由卡箍(或其他固 定裝置)固定在下降管9的外壁面，每根檢漏管之間的間距為20 100mm。(2)水平方向分層布置包括沿被檢測(cè)管的軸線繞被檢測(cè)管的外壁螺旋地纏繞布 置。如圖2(b)所示，檢漏管10也分為上下兩層布置，每層檢漏管沿下降管9的外壁螺旋上 升地布置，安裝時(shí)將檢漏管10由卡箍(或其他固定裝置)固定在下降管9的外壁面，每根 檢漏管之間的間距為20 100mm。本發(fā)明的檢漏系統(tǒng)還可包括信號(hào)發(fā)送單元(圖中未示出)，具體作用將在下文中 詳細(xì)說(shuō)明。在對(duì)被檢測(cè)管9進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可對(duì)檢漏系統(tǒng)預(yù)先作出以下兩種設(shè)定(1)將檢漏管10設(shè)定為與被檢測(cè)管9 一同被燒損，此時(shí)被檢測(cè)管9和檢漏管10采 用相同的材質(zhì)制造，當(dāng)被檢測(cè)管9燒穿后，高溫合成氣很快會(huì)將檢漏管10燒穿，檢漏管10 內(nèi)壓力和爐內(nèi)氣壓達(dá)到平衡，爐外氣罐1內(nèi)的氣壓降低。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到這種壓力的 降低時(shí)，信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)停車信號(hào)，要求更換被檢測(cè)管9。(2)將檢漏管10設(shè)定為在被檢測(cè)管9之前被燒損，此時(shí)，通過(guò)已知檢漏管10的工 作環(huán)境(溫度，壓力，腐蝕性等)，采用相應(yīng)的熔點(diǎn)更低的材料制造檢漏管10，這樣在被檢測(cè) 管9超溫之后，緊緊貼在其表面的檢漏管10將很快被燒穿，使?fàn)t外氣罐1內(nèi)的壓力下降。當(dāng) 壓力傳感器檢測(cè)到這種壓力的降低時(shí)，信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)警報(bào)信號(hào)，提示工作人員對(duì) 氣化爐中的燃燒進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?，從而可能避免被檢測(cè)管9的燒損。本發(fā)明的工作原理如下將整個(gè)裝置安裝完成并打壓完成后，通過(guò)爐外氣罐1的 惰性氣體進(jìn)出口將爐外氣罐1的內(nèi)部壓力控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。作為必要條件，該壓力應(yīng) 當(dāng)大于氣化爐工作時(shí)下降管9中的壓力，例如爐外氣罐1的內(nèi)部壓力介于5 6MPa之間。 在氣化爐正常運(yùn)行時(shí)，整個(gè)檢漏系統(tǒng)是封閉的，由于檢漏管10內(nèi)氣體受熱膨脹，爐外氣罐1 內(nèi)的壓力會(huì)升高，然后停留在某一個(gè)相對(duì)固定的范圍內(nèi)。當(dāng)下降管9被燒損(設(shè)定1)或超 溫(設(shè)定2)后，緊緊包裹在下降管9外的檢漏管10將被高溫?zé)?。?dāng)下降管9與檢漏管 10 一起被燒損時(shí)，整個(gè)檢漏系統(tǒng)與氣化爐內(nèi)部相連通，由于爐外氣罐1壓力要高于爐內(nèi)壓 力，在爐外氣罐1內(nèi)的惰性氣體(例如氮?dú)?會(huì)進(jìn)入爐內(nèi)，爐外氣罐1壓力隨之降低，與爐 內(nèi)氣壓達(dá)到平衡，同時(shí)向下降管9提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。當(dāng)只有檢漏管10被燒損時(shí)，同樣檢漏 管10中的惰性氣體將泄漏出去，導(dǎo)致爐外氣罐1內(nèi)的壓力降低。如果通過(guò)爐外氣罐1的壓 力測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到爐外氣罐1壓力有明顯的下降，則說(shuō)明下降管9已經(jīng)被燒漏(設(shè)定1)或超溫 (設(shè)定2)，從而可根據(jù)預(yù)先的設(shè)定，發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，以提示工作人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。檢 漏裝置保證了及時(shí)檢測(cè)出下降管9的工作狀況。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)本發(fā)明的介紹可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的管道監(jiān)測(cè)設(shè)備和方法不 僅可用于監(jiān)測(cè)煤氣化爐的下降管，也可應(yīng)用于其他需要進(jìn)行類似監(jiān)測(cè)的管道。本發(fā)明未公開技術(shù)屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
一種管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備，其包括被檢測(cè)管道(9)、外部氣罐(1)、覆蓋在被檢測(cè)管道(9)外部的檢漏管(10)，連通外部氣罐(1)與檢漏管(10)的導(dǎo)氣管路(5，7)，和用于監(jiān)測(cè)所述外部氣罐(1)內(nèi)壓的壓力監(jiān)測(cè)裝置，其中所述外部氣罐(1)內(nèi)的壓力高于被檢測(cè)管道(9)內(nèi)的壓力；其特征在于，所述檢漏管(10)能夠在被檢測(cè)管道(9)被燒損時(shí)或之前被燒損。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，檢漏管(10)在被檢測(cè)管道 (9)外的布置方式為水平方向分層布置或豎直方向分列布置，其中水平方向分層布置包括 沿被檢測(cè)管(9)的軸線繞被檢測(cè)管(9)的外壁螺旋地纏繞布置，豎直方向分列布置包括沿 被檢測(cè)管(9)的軸線方向分列地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，檢漏管(10)的管與管間距 為 20 100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備，其特征在于，該管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備還包 括信號(hào)發(fā)送單元。
5.一種管道安全監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于是用權(quán)利要求1所述的管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道安全監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備還 包括信號(hào)發(fā)送單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6項(xiàng)所述的管道安全監(jiān)測(cè)方法，包括設(shè)定檢漏管(10)與被檢測(cè)管道 (9) 一同被燒損，并且當(dāng)外部氣罐(1)的內(nèi)壓下降時(shí)，所述信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出更換被檢測(cè)管 (9)的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6項(xiàng)所述的管道安全監(jiān)測(cè)方法，包括設(shè)定檢漏管(10)在被檢測(cè)管道 (9)之前被燒損，并且當(dāng)外部氣罐(1)的內(nèi)壓下降時(shí)，所述信號(hào)發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)控制信 號(hào)，對(duì)氣化爐的工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，防止被檢測(cè)管(9)被燒損。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備，其包括被檢測(cè)管道、外部氣罐、覆蓋在被檢測(cè)管道外部的檢漏管，連通外部氣罐與檢漏管的導(dǎo)氣管路，和用于監(jiān)測(cè)所述外部氣罐內(nèi)壓的壓力監(jiān)測(cè)裝置，其中所述外部氣罐內(nèi)的壓力高于被檢測(cè)管道內(nèi)的壓力；所述檢漏管能夠在被檢測(cè)管道被燒損時(shí)或之前被燒損。本發(fā)明還公開了一種使用管道安全監(jiān)測(cè)方法，該方法使用本發(fā)明公開的管道安全監(jiān)測(cè)設(shè)備；本發(fā)明是與粉煤加壓氣化爐特有的激冷裝置相配套使用的，通過(guò)粉煤加壓氣化爐一年多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，該裝置能夠直接檢測(cè)出受熱裝置的安全狀況，響應(yīng)時(shí)間要快于爐外檢測(cè)裝置或溫度軟測(cè)量系統(tǒng)，能夠避免發(fā)生更大的損失。且本發(fā)明與目前應(yīng)用較多的熱偶測(cè)溫及光纖測(cè)溫技術(shù)相比投資低。
文檔編號(hào)F17D5/02GK101956900SQ20101026911
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者信偉, 張文斌, 楊立峰, 王明坤, 高瑞恒 申請(qǐng)人:北京航天萬(wàn)源煤化工工程技術(shù)有限公司