[发明专利]化学羽状流的自主检测

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求美国临时申请号61/467,816——2011年3月25日提交，发明名称为Apparatus and Systems for Identifying Hydrocarbon Gas Emissions and Methods Related Thereto（鉴别烃气体排放物的设备和系统以及与其相关的方法）——和美国临时专利申请号61/509,909——2011年7月20日提交，发明名称为Autonomous Detection for Chemical Plumes（化学羽状流的自主检测）——的优先权，其通过引用以其整体并入本文。

发明领域

本发明技术涉及鉴别化学排放物的设备和系统。更具体而言，本公开内容涉及自控设备和系统，其扫描和鉴别设施中的化学排放物。

发明背景

本部分意图介绍本领域的各个方面，其可与本发明技术的示例性实施方式相关。相信该论述有助于提供架构，以促进更好地理解本发明技术的具体方面。因此，应该理解，本部分应该从这个角度阅读，而不一定作为对现有技术的承认。

烃的应用是当前文明的一个基本方面。用于生产、加工、运输和应用烃的设施持续在世界各地被建立。这些工厂的效率变得越来越重要，因为即使较小的烃损失也会增加成本或给监管机构造成问题。

烃可在出售前损失或被应用，这是由于工艺限制、导致燃烧的工艺干扰、泄露、以及部分烃用于为工艺供应燃料。虽然这些问题中的大部分可通过设计被直接改善，但泄露可提供挑战，因为它们可发生于任何数量的不同工艺装置类型上。例如，泄露可源于管子凸缘、阀、阀杆、取样系统和任何数量的其它位置。随着装置的使用和老化，泄露变得越来越有可能。

工厂状况在它们形成时可增加泄露的可能性或加剧泄露。例如，用于产生液化天然气(LNG)的工厂利用高压和低温，其均可增加泄露的可能性。世界上LNG液化工厂的数目正在迅速地增长。随着这些工厂老化，产生烃泄露的可能性越来越大。

早期检测和泄露补救可用于防止任意数目的问题，诸如成本增加和监管问题。泄露可由操作员检测，例如通过看到释放、闻到烃或听到由释放导致的噪音。然而，大部分烃蒸气是裸眼(例如，对于人的目视检查)不可见的。而且，在工厂中常常存在高水平的装置拥塞，这会使泄漏点处于另一件装置的后面。另外，烃可具有极少气味，因而通过嗅觉可能检测不到。通过声音检测小的泄露是不可能的，因为非常高水平的环境噪音使泄露不太可能被听到。

泄露检测系统已经被安装于许多烃设施中。这些系统可包括可燃气体检测器，其监测具体位置处烃蒸气的浓度或爆炸下限(LEL)，提供区域中某一点处烃水平的测量。然后，点测量系统的阵列可用于追踪该区域中的蒸气释放。然而，点检测系统可能检测不到小的释放——诸如来自小的泄露或新泄露、烃的释放量等。

其它泄露检测系统已被用于检测穿过工厂环境的管线中的烃，例如，通过引导区域一个边缘处的光源朝向区域另一边缘处的光谱检测器。虽然这样的系统可用于监测对监管问题的依从性，但它们不一定鉴别沿着管线的释放位置。而且，它们可能根本检测不到小的释放，理由与点检测器一样，例如烃可能太稀而不能检测，或者可能被风吹离检测管线。

因此，根据泄露的位置和相对于常规气体检测器的气体释放方向，在一定的时间内可能维持检测不到泄露。这可使得蒸气云产生，引起工厂环境中的问题。