專利名稱：用于管道安全監(jiān)測的設(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 三相流動環(huán)境下對氣化爐下降管進(jìn)行檢測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 是他們有一個共同的特點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)過冷卻除灰過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)簡單，可以同時對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)對于合成氣的急冷方式各不 相同，但大都要有一個急冷裝置對高溫合成氣進(jìn)行初步冷卻，然后合成氣通過耐高溫管道 (下降管)送往渣池進(jìn)行再次冷卻并水洗除灰。氣化裝置在正常運行時，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，通過中控室對激冷水的液面進(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 發(fā)現(xiàn)并處理，將會引起爐殼燒損，甚至引發(fā)爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。為了及時發(fā)現(xiàn)檢測下降管 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)的溫度軟測量系統(tǒng)。但這些手 段目前大多還處在試驗階段，成功的工業(yè)應(yīng)用還未見公開報道。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出下降管的安全狀況，并及時采取措施，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)測設(shè)備和方法，其能夠?qū)崟r監(jiān)測管道尤其是 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)簡單，安裝方便，運行可靠性高。本發(fā)明的目的是通過提供一種管道安全監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)的。該管道安全監(jiān)測設(shè)備包 括被檢測管道、外部氣罐、覆蓋在被檢測管道外部的檢漏管，連通外部氣罐與檢漏管的導(dǎo) 氣管路，用于監(jiān)測所述外部氣罐內(nèi)壓的壓力監(jiān)測裝置，其中所述外部氣罐內(nèi)的壓力高于被 檢測管道內(nèi)的壓力；其特征在于，所述檢漏管能夠在被檢測管道被燒損時或之前被燒損。優(yōu)選地，檢漏管在被檢測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管的軸線繞被檢測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)測設(shè)備還包括信號發(fā)送單元。本發(fā)明還提供了一種使用管道安全監(jiān)測方法，該方法使用權(quán)利要求1所述的管道 安全監(jiān)測設(shè)備。并且優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測設(shè)備還包括信號發(fā)送單元。優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測方法包括設(shè)定檢漏管與被檢測管道一同被燒損，并且 當(dāng)外部氣罐的內(nèi)壓下降時，所述信號發(fā)送單元發(fā)出更換被檢測管的信號，防止發(fā)生更大的 事故。優(yōu)選地，所述管道安全監(jiān)測方法包括設(shè)定檢漏管在被檢測管道之前被燒損，并且 當(dāng)外部氣罐的內(nèi)壓下降時，所述信號發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)控制信號，對氣化爐的工作參數(shù)進(jìn) 行監(jiān)控和調(diào)整，防止被檢測管被燒損。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，通過粉煤加壓氣化爐 一年多的運行經(jīng)驗，該裝置能夠直接檢測出受熱裝置的安全狀況，響應(yīng)時間要快于爐外檢 測裝置或溫度軟測量系統(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 偶測溫及光纖測溫技術(shù)相比，所需一次投資要低數(shù)十萬元。


圖1是作為本發(fā)明優(yōu)選實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。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明的檢漏裝置用于監(jiān)測氣化爐的下降管時的結(jié)構(gòu)示意圖。該下降管安 全性能監(jiān)測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)的壓力測點， 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 氣化爐正常運行時，被檢測管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)場已 有的氮氣吹掃系統(tǒng)給爐外氣罐1充壓；2利用可移動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 止氣化爐運行中爐內(nèi)導(dǎo)氣管路7及檢漏管10振動，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管的軸線繞被檢測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)還可包括信號發(fā)送單元(圖中未示出)，具體作用將在下文中 詳細(xì)說明。在對被檢測管9進(jìn)行檢測時，可對檢漏系統(tǒng)預(yù)先作出以下兩種設(shè)定(1)將檢漏管10設(shè)定為與被檢測管9 一同被燒損，此時被檢測管9和檢漏管10采 用相同的材質(zhì)制造，當(dāng)被檢測管9燒穿后，高溫合成氣很快會將檢漏管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)壓力傳感器檢測到這種壓力的 降低時，信號發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)停車信號，要求更換被檢測管9。(2)將檢漏管10設(shè)定為在被檢測管9之前被燒損，此時，通過已知檢漏管10的工 作環(huán)境(溫度，壓力，腐蝕性等)，采用相應(yīng)的熔點更低的材料制造檢漏管10，這樣在被檢測 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) 壓力傳感器檢測到這種壓力的降低時，信號發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)警報信號，提示工作人員對 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管9的燒損。本發(fā)明的工作原理如下將整個裝置安裝完成并打壓完成后，通過爐外氣罐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。 在氣化爐正常運行時，整個檢漏系統(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)的壓力會升高，然后停留在某一個相對固定的范圍內(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，整個檢漏系統(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(例如氮氣)會進(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，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。如果通過爐外氣罐1的壓 力測點檢測到爐外氣罐1壓力有明顯的下降，則說明下降管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，以提示工作人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。檢 漏裝置保證了及時檢測出下降管9的工作狀況。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本發(fā)明的介紹可以認(rèn)識到，本發(fā)明的管道監(jiān)測設(shè)備和方法不 僅可用于監(jiān)測煤氣化爐的下降管，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。
權(quán)利要求
一種管道安全監(jiān)測設(shè)備，其包括被檢測管道(9)、外部氣罐(1)、覆蓋在被檢測管道(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)測所述外部氣罐(1)內(nèi)壓的壓力監(jiān)測裝置，其中所述外部氣罐(1)內(nèi)的壓力高于被檢測管道(9)內(nèi)的壓力；其特征在于，所述檢漏管(10)能夠在被檢測管道(9)被燒損時或之前被燒損。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道安全監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，檢漏管(10)在被檢測管道 (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 沿被檢測管(9)的軸線繞被檢測管(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)測設(shè)備，其特征在于，該管道安全監(jiān)測設(shè)備還包 括信號發(fā)送單元。
5.一種管道安全監(jiān)測的方法，其特征在于是用權(quán)利要求1所述的管道安全監(jiān)測設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道安全監(jiān)測的方法，其特征在于所述管道安全監(jiān)測設(shè)備還 包括信號發(fā)送單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6項所述的管道安全監(jiān)測方法，包括設(shè)定檢漏管(10)與被檢測管道 (9) 一同被燒損，并且當(dāng)外部氣罐(1)的內(nèi)壓下降時，所述信號發(fā)送單元發(fā)出更換被檢測管 (9)的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6項所述的管道安全監(jiān)測方法，包括設(shè)定檢漏管(10)在被檢測管道 (9)之前被燒損，并且當(dāng)外部氣罐(1)的內(nèi)壓下降時，所述信號發(fā)送單元發(fā)出系統(tǒng)控制信 號，對氣化爐的工作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，防止被檢測管(9)被燒損。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道安全監(jiān)測設(shè)備，其包括被檢測管道、外部氣罐、覆蓋在被檢測管道外部的檢漏管，連通外部氣罐與檢漏管的導(dǎo)氣管路，和用于監(jiān)測所述外部氣罐內(nèi)壓的壓力監(jiān)測裝置，其中所述外部氣罐內(nèi)的壓力高于被檢測管道內(nèi)的壓力；所述檢漏管能夠在被檢測管道被燒損時或之前被燒損。本發(fā)明還公開了一種使用管道安全監(jiān)測方法，該方法使用本發(fā)明公開的管道安全監(jiān)測設(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，通過粉煤加壓氣化爐一年多的運行經(jīng)驗，該裝置能夠直接檢測出受熱裝置的安全狀況，響應(yīng)時間要快于爐外檢測裝置或溫度軟測量系統(tǒng)，能夠避免發(fā)生更大的損失。且本發(fā)明與目前應(yīng)用較多的熱偶測溫及光纖測溫技術(shù)相比投資低。
文檔編號F17D5/02GK101956900SQ20101026911
公開日2011年1月26日 申請日期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 申請人:北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司