光热发电传热储热介质泄露检测系统及方法与流程

本发明涉及气体泄露检测技术领域，尤其是一种光热发电储热传热介质泄露检测系统及方法。

背景技术：

太阳能槽式聚热发电厂由槽式反光镜镜场部分、传热储热部分及热电厂三部分组成。槽式反光镜镜场负责跟踪太阳并将热量聚焦到集热管道上，集热管道上的热量通过传热部分(HTF)将热能交换到热电厂，如果收集的热能足够多会传到储热系统(TES)中进行存储备用，最终到达热电厂热能产生的高温高压蒸汽推动汽轮机发电。

传热部为压力回路,其介质为导热油(联苯(C₁₂H₁₀)和联苯醚(C₁₂H_10O)的混合物)。储热部为常压回路，其介质为熔盐(NaNO₃和KNO₃的混合物)。传热部将集热管道上的热量通过管壳式油盐换热器将热量传递给来自冷储罐的熔盐，通过冷熔盐泵将受热熔盐打入热储罐，热熔盐罐熔盐温度达到386℃。储热部放热时，热熔盐泵将热储罐内的熔盐(386℃)通过管壳式油盐换热器将热量传给冷的导热油，进入冷熔盐罐，熔盐温度变为286℃，导热油温度升至379℃，进入热电厂部分。

用于换热的管壳式油盐换热器有泄漏风险，如果泄漏到热熔盐侧，除了影响系统运转外，还有损坏储热系统的危险，所以必须在熔盐罐的排气口进行气体成分检测，一旦检出C₁₂的含量大于200PPM，就可以判断管壳式油盐换热器发生了泄漏，导热油侵入了熔盐。另外，因为熔岩具有吸湿特性，所以为了防止空气中的水分浸入冷、热储罐，需在外层做氮气覆盖，其压力条件为20KPa。

现有技术中通常采用紫外光(UV)吸收法测定物质的成分与含量。所用的检测系统包括探测器、探测器校准设备和分析控制模块。在检测的过程中，探测器的金属探头需要直接暴露在气体介质中，这样需要对装有气 体介质的容器进行破损后安装，对高压工况来说安装点容易引发泄露；另外，因紫外线发射器的老化等问题，需要对紫外线发射器定期做泄露状态光谱校准操作，会造成发电厂连续工作期间的检测盲点；分析控制模块只提供了标准接口，还需要经过软件定制后才可以最终使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光热发电储热传热介质泄露检测系统及方法，以解决现有技术中存在的问题，提高检测的安全性和可操作性。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光热发电传热储热介质泄露检测系统，包括：罐体、第一预处理装置、气体色谱分析仪、第二预处理装置、红外气体分析仪、分析监控模块；

所述罐体上固定有至少一个罐排气管，所述罐排气管与气压平衡阀的一端连接，所述气压平衡阀的另一端与阀排气管连接，所述阀排气管与第一电伴热管缆连接；

所述第一预处理装置通过第一电伴热管缆与阀排气管相连，用于对由气压平衡阀排出的气体介质进行预处理，并将预处理后的所述气体介质分成两路分别送往气体色谱分析仪和红外气体分析仪；

所述气体色谱分析仪通过第二电伴热管缆与所述第一预处理装置相连，用于检测所述气体介质中C₁₂含量；

所述第二预处理装置通过第一管线与所述第一预处理装置相连，用于将所述气体介质中的可凝物进行冷凝成液滴后流入底部的自动排液阀排出；

所述红外气体分析仪通过第二管线与所述第二预处理装置相连，用于检测所述气体介质中NO、NO₂含量；

所述分析监控模块通过所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪的以太网口获取所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪得到的检测数据，对所述检测数据进行显示、记录和分析。

优选地，所述罐排气管与所述罐体的连接方式为焊接或一体成型。

优选地，所述气体平衡阀与所述罐排气管和阀排气管的连接方式为可拆卸方式。

进一步，所述气体平衡阀与所述罐排气管和阀排气管的连接方式为法兰连接或螺纹连接。

优选地，第一电伴热管缆与所述阀排气管的连接方式为可拆卸方式。

进一步，第一电伴热管缆与所述阀排气管的连接方式为法兰连接或螺纹连接。

优选地，所述第一电伴热管缆和第二电伴热管缆带有温控调节系统。

优选地，所述第一预处理装置具有温度控制系统，所述温度控制系统采用比例积分微分控制方式对进入第一预处理装置的气体介质进行温度控制。

为了提高光热发电储热传热介质泄露检测的安全性和可操作性，本发明还提供一种光热发电传热储热介质泄露检测方法，包括如下步骤：

通过安装在罐体上的气压平衡阀获取罐体内的气体介质；

对所述气体介质进行第一预处理，所述第一预处理包括增压和保温预处理；

并将处理后的所述气体介质分成两路分别送往气体色谱分析仪和红外气体分析仪；

采用气体色谱分析仪检测所述气体介质中C₁₂含量；

对送往红外气体分析仪的气体介质进行第二预处理，所述第二预处理包括将所述气体介质中的可凝物进行冷凝，然后将第二预处理后的气体介质送往红外气体分析仪；

采用红外气体分析仪检测所述气体介质中NO、NO₂含量；

获取所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪检测到的数据，对所述检测数据进行显示、记录和分析。

本发明的有益效果在于：

本发明的光热发电传热储热介质泄露检测系统，通过可拆卸的方式将罐体与检测设备连接在一起，避免了对罐体的直接破坏，减少了故障产生环节，还可以提高检测系统的可操作性；所采用的分析监控模块使显示结果更加直观，并且记录下的数据可以进一步用于电厂工艺流程的诊断、维护及优化。

附图说明

图1为本发明的光热发电储热传热介质泄露检测系统的示意图。

图2为本发明的罐体与第一预处理装置之间的连接结构示意图。

图中标记：1、罐体 2、罐排气管 3、气压平衡阀 4、阀排气管 5、第一电伴热管缆 6、第一预处理装置 7、法兰

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例1

本发明为了提高光热发电储热传热介质泄露检测的安全性和可操作，提拱了一种光热发电传热储热介质泄露检测系统，如图1所示，该检测系统包括：罐体、第一预处理装置、气体色谱分析仪、第二预处理装置、红外气体分析仪、分析监控模块。

如图2示，所述罐体1位于熔盐罐的排气口附近，这样可以通过检测罐体1内的气体成分来判定传热储热介质是否有泄露。所述罐体1上固定有至少一个罐排气管2，所述罐排气管2与气压平衡阀3的一端固定连接，所述气压平衡阀3的另一端与阀排气管4固定连接，所述阀排气管4与第一电伴热管缆5固定连接。当罐体1内部气压达到设定的气压临界值时，气压平衡阀3被打开，使得气体介质通过气压平衡阀3排出罐体1，进入检测设备。这样，避免了对罐体的直接破坏，减少了故障产生环节，还可以提高检测系统的可操作性。

其中，所述罐排气管2与所述罐体1的采用焊接方式固定在一起或着采用一体成型结构，这样既能保证罐排气管的密封性，又偏于操作，降低制造成本。

其中，所述气体平衡阀3与所述罐排气管2和阀排气管4的采用可拆卸方式固定在一起，具体的可拆卸固定方式为法兰固定或螺纹固定。这样便于对气压平衡阀进行维修或护理。

其中，所述第一电伴热管缆5与所述阀排气管4采用可拆卸方式固定在一起，具体的可拆卸固定方式为法兰固定或螺纹固定。如图2所示，所述第一电伴热管缆5与所述阀排气管4通过法兰7固定在一起，这样，避免了对罐体的直接破坏，提高了检测系统的可操作性。

如图2所示，所述第一预处理装置6通过第一电伴热管缆5与阀排气管4相连。这样从罐体1中排出的气体介质经过增压、安全泄压保护、旁通过滤、旁通回路、流量控制、保温处理后分成两路气体介质，再将所述两路气体介质分别送往气体色谱分析仪和红外气体分析仪。

这里，所述第一电伴热管缆以及第二电伴热管为高温型管缆，并带有温控调节系统。通常，伴热温度可以根据工作情况进行设定，本发明中所设定的温度为80℃。

其中，气体介质进入所述第一预处理装置后，要通过第一预处理装置的温控系统，使气体介质的温度接近所设定的温度(误差范围为±1℃)，第一预处理装置的温控系统采用比例积分微分(PID)控制方式。第一预处理装置的温控系统的主要功能是对气体介质进行制冷或加热或恒温，具体地，当气体介质在传输到第一预处理系统时：若温度高于设定温度，则起到冷却和恒温的作用；若低于设定温度时，则起到加热和恒温的功能。

所述气体色谱分析仪通过第二电伴热管缆与所述第一预处理装置相连，利用碳氢化合物测量成分中的碳成分遇高温氢火焰会发生离子化的原理，采用氢火焰离子化检测(FID)的方法，检测气体介质中C₁₂的含量。

其中，送往气体色谱分析仪的气体介质需要全程保温，并配置标定系统、流量控制、大气平衡、过滤、温度显示等功能，第一预处理装置内的热损失由温控系统补偿，并在预处理装置外的至气体色谱分析仪的管线为电伴热管缆，避免传输管线受气候变化影响进分析仪的气体介质温度。

所述第二预处理装置通过管线与所述第一预处理装置相连，用于将送往红外气体分析仪的气体介质中的可凝物进行冷凝成液滴后流入底部的自动排液阀排出。

其中，由于送往红外气体分析仪的气体介质全程不需要保温，并配置标定系统、流量控制、过滤、温度显示等功能。另外，通过涡旋制冷换热，使进入 红外气体分析仪的气体介质温度控制在10℃以内，从而将气体介质中的可凝物冷凝成液态或雾态液滴，液态物体通过自身重力流入热交换器底部的自动排液阀，雾态液滴通过聚结过滤，聚结成大的液滴后流入底部的自动排液阀。

所述红外气体分析仪通过管缆与所述第二预处理装置相连，利用红外线的吸收波长随气体种类而变化的原理，测量气体介质中NOx的测量(NO、NO₂)。用于检测气体介质中NO、NO₂含量。

最后，进过气体色谱分析仪和红外气体分析仪检测的气体，会排入发电厂尾气处理管道，进行无害化处理。

所述分析监控模块通过所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪的以太网口获取所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪得到的检测数据，对所述检测数据进行专业化的显示、记录和分析，并且当检测结果NOx或者C₁₂的含量超过一定值时，分析监控模块会进行报警提示。可以根据一定时期内的数据变化情况有预见性的提出系统诊断和维护提示。

其中，分析监控模块收集到的数据会实时显示在屏幕上，如果检测结果超限会显示报警提示；另外，收集到的数据也会存储到本地硬盘，如果对于存储的历史数据在一段时期内呈现连续增大的趋势，即使没有超限，也会在屏幕上显示诊断和维护提示。

实施例2

相应地，本发明还提供一种光热发电传热储热介质泄露检测方法，该方法包括如下步骤：

通过安装在罐体上的气压平衡阀获取罐体内的气体介质；

对所述气体介质进行第一预处理，所述第一预处理包括增压和保温预处理；

并将处理后的所述气体介质分成两路分别送往气体色谱分析仪和红外气体分析仪；

采用气体色谱分析仪检测所述气体介质中C₁₂含量；

对送往红外气体分析仪的气体介质进行第二预处理，所述第二预处理包括将所述气体介质中的可凝物进行冷凝，然后将第二预处理后的气体介质送往红外气体分析仪；

采用红外气体分析仪检测所述气体介质中NO、NO₂含量；

获取所述气体色谱分析仪和所述红外气体分析仪检测到的数据，对所述检测数据进行显示、记录和分析，并且当NOx或者C₁₂的含量超过一定值时，分析监控模块会进行报警提示。

上述方法中的具体装置之间的连接方式和体装置的功用可参照前面本发明检测系统实施例中的描述，在此不再赘述。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。