用于确定传热反应器系统的传热流体通道中的泄漏的方法和传热反应器与流程

本发明涉及传热反应器(特别地，流化床反应器，诸如循环流化床(cfb)反应器或鼓泡流化床(bfb)反应器)的传热流体通道中的泄漏的检测和评估。

背景技术：

1、通常利用燃烧锅炉(诸如炉栅锅炉和流化床锅炉)来生成能够用于各种目的(诸如用于产生电力和热量)的蒸汽。

2、在流化床锅炉或气化器中，燃料和固体微粒床材料的热床被引入到炉中，并且通过将流化气体从炉的底部部分引入以使床材料和燃料流化。在流化床中发生燃料焚烧。在鼓泡流化床反应器中，流化气体穿过床，使得固体材料的大部分留在床中。

3、在循环流化床反应器cfb中，流化气体穿过床材料。大多数的床颗粒将被夹带在流化气体中，并且，它们将与烟道气体一起被带走。颗粒在至少一个颗粒分离器中与烟道气体分离，并且循环，从而使它们返回回到反应器室中。通常将流化床换热器布置于(一个或多个)颗粒分离器下游，以在颗粒返回到炉中之前，从颗粒回收热量。

4、通常，在传热反应器中，流动通道泄漏引起或传热传热流体从传热流体回路逸出，使得逸出的传热流体能够以不受控制的方式进入反应器的位置。在最坏的情况下，泄漏可能引起需要全面维修反应器。至少如果合理地快速地检测泄漏，则大多数的泄漏情形具有远远不那么严重的后果。

5、流动通道中的泄漏通常要求关闭反应器、对泄漏进行定位以及维修或置换已发生泄漏的管或通常维修或置换已发生泄漏的流动通道。从工厂操作者的观点来看，这可能是昂贵的规程。不仅是由于由对泄漏进行定位并且然后维修或置换管引起的支出而如此，而且因为关闭反应器引起它停止生产传热流体(其能够被利用来生产商业商品)，操作者通常在关闭期间失去收入来源。鉴于产生的成本和传热流体生产能力的损失，重要的是避免不必要的关闭。应当可靠地执行泄漏检测。

6、作为泄漏检测的示例，申请人的cfb锅炉泄漏检测系统在《现代功率系统》(modernpower system)(www.modernpowersystems.com)2018年12月文章“锅炉技术(boilertechnology)-smartboilertm：物联网能够如何改进锅炉操作性能”中公开。锅炉泄漏检测模块密切地监视炉壁和其它锅炉换热表面，并且基于使用真实过程数据和自学习算法的回归模型，预测将来的问题，使得能够提前计划维护并且使恢复时间最小化。

技术实现思路

1、发明目标

2、目标是改进传热反应器系统的传热流体通道中的泄漏检测。

3、该目标能够利用根据独立权利要求1的方法和利用根据独立权利要求13的传热反应器来实现。

4、从属权利要求描述了该方法的有利方面。

5、发明优点

6、用于确定传热反应器系统的传热流体通道中的泄漏的方法包括以下的步骤：

7、-在操作期间测量在传热反应器系统的传热流体回路中占主导的主传热流体流率qms,m；

8、-通过利用传热反应器系统的数值模型中的过程数据来在操作期间对传热流体通道中的主传热流体流率qms,c进行建模，从而给出传热反应器系统在基本上无泄漏的条件下的传热流体qms,c流率；

9、-将所述所测量的传热流体流率和所建模的传热流体流率彼此比较，以获得包括在误差测量值集中的传热流体流率的误差测量值δms；以及

10、-在操作期间的预确定时段期间监视超过预确定阈值的误差测量值集和误差测量值集的特性，以确定传热流体回路泄漏的存在。

11、利用该方法，将有可能改进传热反应器系统的传热流体回路中的泄漏检测。尽管传热流体流率可能在连续测量之间具有大的波动，但利用传热反应器系统的合适的数值模型，主传热流体流率能够在基本上无泄漏的条件下在数值上被迅速地计算，使得误差测量值δms将以足够的概率指示管泄漏的存在。在传热反应器中，传热装置和连接它们的通道通常可以被称为流体回路。

12、而且，合适地准备特性监视，将有可能选择预确定阈值，使得i)足够大(例如，超过预定义阈值)的误差测量值δms将比较小的误差测量值δms引起更快地确定传热流体回路泄漏；以及ii)较小的误差测量值δms也将引起确定传热流体回路泄漏，如果其持续达预定义时间(或测量次数)的话。由发明人开发的特性监视的该选择以及特别是在误差测量值集和误差测量值集的特性的监视中使用的所选择的“提升因子”方法显著地有助于该方法的运作。

13、“提升因子”方法反映发明人所观察到的如下的观察结果：传热反应器系统的传热流体回路中的泄漏可以逐渐发展，即，起始为小的泄漏。如果未注意到，则小的泄漏可能在一定时间内变成大的泄漏。鉴于传热流体测量中的大的波动或变化，迄今为止还不可能在不使用传热流体通道中的具体标记的情况下可靠地检测小的泄漏。因而，已具有如下的倾向：迄今为止，仅在泄漏已变得足够严重之后，才已可靠地检测泄漏，然而，这趋向于增加维修传热反应器系统所需要的努力。利用本发明，可以改进泄漏检测可靠性，因而有助于避免虚假警报(导致传热反应器系统的不必要的关闭和昂贵的停机时间)，但仍然能够快速地检测泄漏。

14、传热流体流率优选地在代表传热流体的最终温度的最终或最后换热器之后的传热流体通道中测量。

15、主传热流体流率的误差测量值δms优选地是所测量的传热流体流率(qms,测量)与所计算的传热流体流率(qms,计算)之间的差(δms＝qms,测量-qms,计算)。

16、备选地，主传热流体流率的误差测量值δms可以是所测量的传热流体流率(qms,测量)与所计算的传热流体流率(qms,计算)之间的比率。

17、这些方面可以被组合，使得主传热流体流率的误差测量值δms可以是：

18、-所测量的传热流体流率(qms,测量)与所计算的传热流体流率(qms,计算)之间的差(δms＝qms,测量-qms,计算)；和/或

19、-所测量的传热流体流率(qms,测量)与所计算的传热流体流率(qms,计算)之间的比率。

20、当在传热流体通道或传热反应器的回路中使用该方法时，该方法可以进一步包括以下的步骤：

21、-测量在反应器系统的反应室的至少一个位置中占主导的至少一个过程参数；

22、-通过利用数值模型中的过程数据来在反应器系统的操作期间对对应的过程参数中的至少一个进行建模，从而给出反应器系统在基本上无泄漏的条件下的对应的过程参数；

23、-将所述至少一个所测量的过程参数和所述对应的至少一个所建模的过程参数彼此比较，以获得也包括在误差测量值集中的至少一个过程参数的误差测量值。

24、利用该方法，反应室中的测量能够被部署以改进该方法的准确度，和/或还被部署成包括其中存在泄漏的反应器系统构件的检测。最便利地，过程参数包括下者中的至少一个或由其组成：温度和/或压力。

25、至少一个过程反应室参数的误差测量值可以是所测量的过程参数与所建模的过程参数之间的差。

26、备选地，至少一个过程反应室参数的误差测量值可以是所测量的过程参数与所建模的过程参数之间的比率。

27、这些可以被组合，使得至少一个过程反应室参数的误差测量值可以是所测量的过程参数与所建模的过程参数之间的差和/或所测量的过程参数与所建模的过程参数之间的比率。

28、根据本发明的实施例，误差测量值集的特性可以包括在操作期间的预确定时段期间超过预确定阈值的出现次数。

29、本发明的实施例是循环流化床(cfb)反应器系统，但本发明也能够在其它种类的系统中实现。

30、在cfb反应器系统的情况下，在内部的至少一个位置中测量的过程参数优选地包括布置于返回支路(或换而言之，返回通道)中的颗粒分离器下游的环封件中的压力或由其组成，该返回支路布置成用于使分离的颗粒返回到反应室中。

31、在此情形下，优选地，该方法包括监视主传热流体流率的误差测量值超过预确定阈值的出现次数，该超过的出现次数包括在误差测量值的特性中，并且，该方法进一步包括监视环封件中的压力的误差测量值超过预确定阈值的出现次数，该超过的出现次数包括在误差测量值的特性中。i)如果传热流体流率的误差测量值和主传热流体流率的误差测量值的出现次数超过预确定阈值，并且进一步ii)如果与环封件中的压力相关的误差测量值和环封件中的环封件参数中的压力的出现次数超过预确定阈值，则可以确定在环封件中存在传热流体回路泄漏。

32、在cfb反应器系统的情况下，在反应器内部的至少一个位置中测量的过程参数优选地包括颗粒分离器的离开口处的产物气体温度或由其组成。

33、在此情形下，优选地，i)如果主传热流体流率的误差测量值和主传热流体流率的误差测量值的出现次数两者分别超过对应的误差测量值的预确定阈值，并且进一步ii)如果与颗粒分离器的离开口处的产物气体温度相关的误差测量值和颗粒分离器的离开口处的产物气体温度的出现次数两者分别超过产物气体温度误差测量值的预确定阈值，则确定在颗粒分离器中存在泄漏。

34、在cfb反应器系统的情况下，在反应器内部的至少一个位置中测量的过程参数优选地包括流化床换热器中的床温度或由其组成，流化床换热器包括换热器。

35、对于该方法的所有方面和实施例为共同的是，误差测量值的特性可以包括超过预确定阈值的相应出现次数或由其组成。

36、传热反应器系统包括本地控制系统和/或连接到远程控制系统，(一个或多个)控制系统配置成实行泄漏确定方法。传热反应器系统进一步包括显示部件，诸如用于对操作者显示使用该方法来检测的管泄漏的存在的显示器/监视器。