CC BY
30
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ, ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
А. А. ВАЛЬКЕ В. А. ЗАХАРЕНКО А. В. КОЗЛОВ
Омский государственный технический университет
ОАО «Сибнефть - Омский НПЗ»
УДК 621.384.3:66.012
ПРИМЕНЕНИЕ
ТЕПЛОВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ ЗА УРОВНЕМ КОКСОВАНИЯ НА ОМСКОМ НПЗ
ПРЕДЛОЖЕНО ОТСЛЕЖИВАТЬ УРОВЕНЬ ПРОДВИЖЕНИЯ КОКСУЮЩЕГОСЯ ПРОДУКТА ПРИ ПОМОЩИ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ. ПРИВЕДЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОВИЗИОННОГО КОНТРОЛЯ ЗА УРОВНЕМ КОКСОВАНИЯ НА ОМСКОМ НПЗ.
В ОАО «Сибнефть - Омский НПЗ» производство нефтяного кокса ведётся на установке замедленного коксования 21-10/ЗМ из тяжёлых нефтяных остатков в реакторах Р-1, Р-2, Р-3, Р-4. Кроме кокса на установке получают бензин, газ и газойлевые фракции.
Выход и качество кокса и других продуктов зависит от качества исходного сырья и условий ведения технологического процесса.
Контроль процесса коксования ведётся подавлению в реакторах, температуре подаваемого сырья, отводимых паров и газов, по температуре наружной поверхности стенки реактора на разных уровнях реактора. Важно отметить, что момент завершения процесса коксования определяется не уровнем кокса в реакторе, а временем технологического цикла коксования (32 часа).
Но контроль за динамикой уровня коксующегося продукта в реакторах необходим для решения следующих задач:
- регулирование количества подаваемого сырья для достижения заданной производительности установки;
- анализ соотношения между количеством продукта, подаваемого в реактор, и приращением кокса, для регулирования количества компонентов сырья с целью достижения заданных показателей качества и производительности.
На уровень кокса в реакторах влияют различные факторы: качество сырья, параметры давления и температуры, коэффициент рециркуляции, динамика технологического процесса. При одном и том же периоде коксования
в 32 часа, уровень кокса в реакторе колеблется от 12 метров до 23 метров, что подтверждает статистика замеров.
Согласно первоначального проекта, коксовые камеры должны быть оборудованы приборами измерения уровня, однако принятое техническое решение на практике не удалось реализовать. Поэтому реакторы эксплуатируются без системы измерения уровня.
В отечественной и зарубежной практике измерение уровня кокса в коксовых камерах производят с помощью радиоизотопных приборов. Проектом ВНИПИнефть на установке 21-10/ЗМ также был предусмотрен монтаж гамма-прибора типа ГР-7. При этом прибор должен был перемещаться по высоте реактора по специальным направляющим на стенке реактора при помощи тросиковой электроприводной системы. Это техническое решение не отвечает требованиям надёжности и не обеспечено сертифицированным техническим обслуживанием, в результате прибор был демонтирован в первые годы эксплуатации установки.
Кроме того, ионизирующие излучения, применяемые для этой цели, по мощности являются потенциально опасными для обслуживающего персонала. А применение радиоизотопных приборов требует специальной сертификации, дополнительных затрат на транспортировку, эксплуатацию и хранение радиоактивных материалов.
В настоящее время на установке 21-10/ЗМ контроль уровня кокса ведётся только после завершения процесса коксования и вскрытия реактора. Уровень кокса определяется при помощи штанги гидрорезака, которая может
погружаться в верхний слой кокса на неопределённую глубину (предположительно от 0 до 1 м). Это приводит к значительной погрешности результатов измерений.
Предлагается отслеживать уровень продвижения коксующегося продукта путём измерения градиента температур на наружной поверхности стенки реактора по ее инфракрасному излучению. Предложение основывается на известном положении, что процесс замедленного коксования состоит из стадии распада, протекающей с поглощением тепла, и стадии конденсации, протекающей с выделением тепла. По градиенту температур по высоте реактора можно отслеживать различные стадии процесса коксования.
Техническую реализацию контроля за градиентом температур на стенке реактора предлагается осуществить бесконтактно при помощи сканирующего тепловизора, разработанного в ОмГТУ. Специальное программное обеспечение обеспечивает визуализацию на экране монитора динамики тепловых процессов, происходящих внутри реактора, и позволяет не только контролировать уровень коксообразования, но и отслеживать превращение сырья в кокс.
Исследования по возможности бесконтактного тепло-визионного контроля за динамикой коксообразования и определения уровня кокса по температуре стенки корпуса реактора проводились на реакторе №3.
Температура стенки реактора измерялась на высоте с 17,7 по 20,4 метра по полосе шириной 15 см, освобождённой от теплоизоляции.
Сравнительные результаты замеров уровней кокса тепловизионным способом и при помощи штанги приведены в табл.1.
В настоящее время в программное обеспечение вводятся расчеты на основе теплофизической модели реактора и классических закономерностей процессов переноса тепла, описываемых как:
[дх- ду' dz1 J { ' дх • ду - dz) дт ср у '
где а-коэффициент температуропроводности, м2/с;
а= У г п \ * - коэффициент теплопроводности, Вт/мК; с/ с и
теплоемкость, Дж/кг-К; р - плотность материала стенки реактора, кг/мэ.
Введение в уравнение (1) численных значений физических констант и граничных условий позволяет расчитать уточненные границы градиентов температур в темпе технологического процесса на персональном компьютере Pentium II.
А. В. КОСЫХ А. А. РОЙ Д. Н. МУРАШ КО
Омский государственный технический университет
УДК 681.34.32
1 Введение
Известно что одним из наиболее влияющих на работу радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) внешних дестабилизирующих факторов является температура окружающей
среды. Для уменьшения температурного влияния приходит-
Таблица 1
Дата контроля Время Уровень кокса Примечание
Замер по штанге, м Замер по тепловизору, м
7.09.2000 2:00 18,5 18,5
9.09.2000 18:00 18 17,8.18,2 Экранировано бандажом
12 09.2000 10:00 17,5 - За пределами поля измерений тепловизором
15.09.2000 2:00 15,5 -
17.09.2000 18:00 16,5 -
23.09.2000 2:00 20,5 20
25.09.2000 18:00 19 19,2
28.09 2000 10:00 20,5 20,5
Расчеты проводятся с использованием программы А^УБ.
Теплофизические расчеты, введенные в программное обеспечение, создают предпосылки для контроля не только за уровнями, но и за фазовыми превращениями внутри реактора.
Выводы:
1. Предлагается реализация теплового контроля для задач уровнеметрии в замкнутых резервуарах.
2. Математическое описание теплофизической модели реактора позволит извлекать новую информацию о ходе технологического процесса коксования.
3. Применение контроля за уровнем коксования позволит уменьшить число циклов коксования при заданной производительности, а, следовательно, уменьшить энергозатраты и увеличить сроки безопасной эксплуатации коксовых камер.
4. При неизменности числа циклов коксования появляется возможность увеличения производительности установки.
ЗАХАРЕНКО Владимир Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология электронной аппаратуры» Омского государственного технического университета.
ВАЛЬКЕ Алексей Александрович, аспирант кафедры «Технология электронной аппаратуры» Омского государственного технического университета. КОЗЛОВ Алексей Вениаминович, инженер по автоматизации завода №1 ОАО «Сибнефть - Омский НПЗ».
ся применять сложные конструктивные и схемотехнические приемы, такие как термостатирование или термокомпенсация. Эффективность этих решений сильно зависит от характера температурного воздействия на РЭА. Если известны статистические характеристики темпера-
МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ_
В СТАТЬЕ ПРИВЕДЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕАЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ. ПРОВЕДЕННЫЙ АНАЛИЗ ПОЗВОЛИЛ РАЗРАБОТАТЬ МОДЕЛЬ ЭТОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА РЭА. ПРИВЕДЕНЫ РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ НА КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР С ЦИФРОВОЙ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИЕЙ И НА ИК ПИРОМЕТР С 3-0 ИНТЕРПОЛЯЦИЕЙ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОПРИЕМНИКА.
