[发明专利]用于监测蒸汽发生器中的操作条件的方法和系统

说明书

描述用于监测蒸汽发生器中的管子的操作条件的系统和方法。该系统包括：传感器，其附加于管子，用于检测管子中的机械应变、压力和温度的一个或多个；或者照相装置，定位在蒸汽发生器中，照相装置用于捕获管子的热图像；或者传感器和照相装置。该系统还包括一个或多个计算机，其连接到传感器或照相装置或者传感器和照相装置，该计算机用于接收机械应变、压力、温度和热图像的一个或多个，并且监测管子的操作条件。该方法包括：在一个或多个时间接收管子的压力、机械应变、温度和红外光子计数中的一个或多个；识别压力、机械应变、温度和红外光子计数与之有关的管子的段；以及监测管子的操作条件。

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年12月20日提交的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR MONITORINGSTEAM GENERATOR TUBE OPERATING CONDITIONS”的加拿大专利申请2799824、2012年12月20日提交的标题为“METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING STEAM GENERATION TUBEOPERATION CONDITIONS”的加拿大专利申请2799830以及2012年12月20日提交的标题为“SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING LOCATION DATA FOR PIPES IN A STEAMGENERATOR”的加拿大专利申请2799869的优先权，通过引用将其全文完整地结合到本文中。

技术领域

本公开一般涉及蒸汽发生器。更具体来说，本公开涉及在操作期间监测蒸汽发生器。

背景技术

以下背景论述不是认可以下所述的任何方面是作为现有技术或一般常识可引述的。

蒸汽发生器用于各种应用和过程中，包括例如用于驱动涡轮机以创造电力，或者在蒸汽辅助重力排出中用于油砂中的油的回收，油砂如加拿大的亚伯达省所发现的。

热回收蒸汽发生器(HRSG)是一种类型的蒸汽发生器，其使用热交换机从热气流来回收热量，以生成蒸汽。一种类型的HRSG是直流式蒸汽发生器(OTSG)。OTSG在一些油砂应用中是有利的。与HRSG不同，OTSG没有锅炉包。

OTSG包括一个或多个高碳钢管或者管圈，其经过不同但连接的加热部分。管子也能够描述为管道。这些部分能够是辐射和对流部分。水通过管子在连续通路中被泵送，并且在不同部分中被加热。热量通过在燃烧室中燃烧燃料来生成。燃烧室位于与辐射部分直接相邻。来自燃烧室的热量通过辐射部分、通过对流部分来推进并且离开排气烟囱。

在OTSG中，冷或低温水首先通过对流部分来泵送，其中热量与热燃烧废气进行交换，以预先加热水。为了使到水的热传递为最大，对流部分中的管子被盘绕并且彼此紧挨着设置成叠层或层，以使水表面积对水容积为最大。预加热的水或者水/蒸汽混合物离开对流部分，并且继续进行到辐射部分，其中它通过热空气并且通过从燃料的燃烧所发射的辐射进一步加热。辐射部分由外壳中的大量管子组成，通过其推进热空气和燃烧气体。辐射部分中的管子是直的，并且绕外壳内部圆周地设置，以形成空心圆柱结构。没有管子存在于圆柱的中心，以便允许燃烧气体和热空气经过其中。

HRSG和OTSG是恶劣环境。辐射部分能够遭遇高达1000℃，以及蒸汽对流部分能够遭遇500-1000℃之间。在操作期间，由于极端热量，沉淀能够积聚在管子或管圈的内部。沉淀的积聚称作污垢，并且通过水中的微粒或水锈、即硅石、碳酸盐和其他矿物来引起。热量加速沉淀或污垢的积聚。

污垢可通过在不同辐射和对流部分使管子或者其部分的热交换效率降级，来降低HRSG和OTSG的性能。管子内部的沉淀也限制水的流动。相应地，局域污垢能够产生热点，其继续污染，并且可导致断裂管子。断裂管子要求蒸汽发生器高费用和费时的关机以维修或更换管子。

污垢的早期检测可准许一个或多个退化管子在所安排维护期间被维修或更换。但是，污垢因高温、危险条件以及接近HRSG和OTSG的物理限制而难以检测。