CS217239B1

CS217239B1 - Method of monitoring and diagnostics of thermal fields in primary steam reforming plants and other chemical and energy facilities

Info

Publication number: CS217239B1
Application number: CS431481A
Authority: CS
Inventors: Jiri Decekal; Petr Pancoska; Ludvik Parma; Petr Sladky; Jiri Vanek
Original assignee: Jiri Decekal; Petr Pancoska; Ludvik Parma; Petr Sladky; Jiri Vanek
Priority date: 1981-06-10
Filing date: 1981-06-10
Publication date: 1982-12-31

Abstract

Vynález ae týká způsobu sledování a diagnostiky tepelných polí v primárních zařízeních parního reformingu a lze ho použít i v jiných ji· podobných chemických a energetických zařízeních. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se mechanickým a/nebo elektronickým dotykovým měřidlem a/nebo laserem a/nebo jiným bezdotykovým měřidlem měří délková a/nebo výšková a/nebo úhlová deformace katalyzátorových trubek v tepelném poli pece parního reformingu v závislosti na čase, přičemž se měřené veličiny korelují v čase a prostoru s tepelným polem pece parního reformingu faktorovou analýzou.The invention relates to a method of monitoring and diagnosing thermal fields in primary steam reforming devices and can be used in other similar chemical and energy devices. The essence of the invention lies in the fact that the length and/or height and/or angular deformation of catalyst tubes in the thermal field of the steam reforming furnace is measured by a mechanical and/or electronic contact gauge and/or laser and/or other contactless gauge as a function of time, while the measured quantities are correlated in time and space with the thermal field of the steam reforming furnace by factor analysis.

Description

Vynález se týká způsobu sledování a diagnostiky tepelných polí v primárních zařízeních parního reformingu a lze ho použít i v jiných, jim podobných chemických a energetických zařízeních.The present invention relates to a method for monitoring and diagnosing thermal fields in primary steam reforming equipment and may be used in other similar chemical and energy equipment.

Ve výzkumu i provozní praxi tepelně chemických a tepelně energetických zařízeni hraje zásadní roli podrobné znalost tepelného pole pro účinné navrhování a řízení přenosu energie v daných zařízeních.In the research and operational practice of thermochemical and thermoelectric power plants, detailed knowledge of the thermal field plays an essential role for efficient design and control of the energy transfer in the equipment.

Byla vypracována a v odborné literatuře je popsána řada metod a měření tepelných polí, zejména jejich radiační složky. V současné době mezi nejdokonalejěí patří metody, založené na zobrazování tepelných polí pomocí termovize a optické (laserové) anemometrie. Jejich nevýhodou je, že jejich užití je omezeno pouze na ty oblasti pole, které jeou opticky přístupné. Další nevýhodou je, že jsou omezena na tepelná pole, která vyzařují tepelné záření v dynamickém a časovém oboru daných termovizních přístrojů a anemometrů. V neposlední řadě je jejich nevýhodou, že přístroje k jejich provádění i vlastní provádění těchto metod je značně nákladné, zvláště v provozních podmínkách.A number of methods and measurements of thermal fields, especially their radiation component, have been developed and described in the literature. Nowadays, methods based on thermal imaging using thermal imaging and optical (laser) anemometry are among the most perfect. Their disadvantage is that their use is limited only to those areas of the field that are optically accessible. A further disadvantage is that they are limited to thermal fields that emit thermal radiation in the dynamic and temporal range of the given thermal imaging devices and anemometers. Last but not least, their disadvantage is that the apparatuses for carrying out these methods and the actual implementation of these methods are very expensive, especially in operating conditions.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob sledování a diagnostiky tepelných polí podle vynálezu, jehož podstatou je, že se mechanickým β/nebo elektronickým dotykovým měřidlem a/nebo laserem a/nebo jiným bezdotykovým měřidlem měří délková a/nebo výšková a/nebo úhlová deformace katalyzátorových trubek v tepelném poli peče parního reformingu v závislosti na čase, přičemž se měřené veličiny korelují v čase a v prostoru s tepelným polem pece parního reformingu faktorovou analýzou tak, aby se určila efektivní dilatometrlcká teplota tepelného pole pece a/nebo prostorové a časové rozdělení teploty tepelného pole a/nebo radiační a konvekční složky tepelného pole pece a/nebo jiná fyzikální vlastnost kytalyzátorové trubky, popř. jiného elementu, která koreluje s její tepelnou deformací a/nebo roztažností.The aforementioned drawbacks are overcome by the method of monitoring and diagnosing the thermal fields of the invention, which comprises measuring the length and / or height and / or angular deformation of the catalyst tubes with a mechanical β / or electronic touch gauge and / or laser and / or other non-contact gauge. the heat field of the steam reforming over time, the measured quantities being correlated over time and in the space with the heat field of the steam reforming furnace by factor analysis to determine the effective dilatometric temperature of the heat field of the furnace and / or the spatial and temporal distribution of the temperature of the heat field; and / or radiation and convection components of the heat field of the furnace and / or other physical property of the catalyst tube; another element which correlates with its thermal deformation and / or extensibility.

Předností způsobu podle vynálezu je, že dovoluje sledovat a diagnostikovat časové a prostorové chování tepelného pole pece parního reformingu nebo jiného chemického a energetického zařízení s teplotním rozlišením až , °C, s časovým rozlišením aa několik desítek vteřin a prostorovým rozlišením až 0,1 m^ i lepším, podle konkrétního typu pece, struktury tepelně deformovaných elementů a jejich materiálů a časově prostorových parametrů tepelného pole pece, které je sledováno. Provádění způsobu podle vynálezu je spolehlivé a jednoduché, jelikož je založeno na délkovém a/nebo úhlovém měření tepelných deformací elementů struktur, které se přirozeně nacházejí v diagnostikovaném tepelném poli a na statistickém zpracování naměřených veličin. V řadě chemických a energetických zařízení jsou části těchto elementů volně přístupné k dotykovému i bezdotykovému měření při teplotě okolí v provozních podmínkách. Odtud plyne zásadní předpoklad a přednost způsobu podle vynálezu, spočívající v tom, že způsob dovoluje provádět výzkumné práce sledování a diagnostiky tepelných polí na stávajících provozních zařízeních, čímž přináší značné ekonomické úspory nutné ke stavbě modelových zařízení. V neposlední řadě provozní užití způsobu podle vynálezu dovoluje účinnou a nenákladnou kontrolu a nedestruktivní sledování provozního chování a stárnutí elementů daných struktur v tepelném poli diagnostikovaného zařízení.The advantage of the method according to the invention is that it allows to monitor and diagnose the temporal and spatial behavior of the thermal field of a steam reforming furnace or other chemical and energy equipment with temperature resolution up to, ° C, time resolution of several tens of seconds and spatial resolution up to 0.1 m. even better, depending on the particular type of furnace, the structure of the thermally deformed elements and their materials and the spatial parameters of the heat field of the furnace being monitored. The implementation of the method according to the invention is reliable and simple, since it is based on the longitudinal and / or angular measurement of the thermal deformations of the elements of the structures naturally present in the diagnosed thermal field and on the statistical processing of the measured quantities. In a number of chemical and power equipment parts of these elements are freely accessible for both touch and non-contact measurement at ambient temperature under operating conditions. Hence, a fundamental premise and advantage of the method according to the invention is that the method allows research work to monitor and diagnose thermal fields on existing plant equipment, thereby bringing the considerable economic savings required to build model devices. Last but not least, the operational use of the method according to the invention permits efficient and inexpensive monitoring and non-destructive monitoring of the operational behavior and aging of the elements of the structures in the heat field of the diagnosed device.

Vynález je blíže objasněn pomocí příkladu jeho provádění ke sledování a diagnostikování tepelného pole pece parního reformingu pro konverzi zemního plynu na svítiplyn-; Ocelovým měřítkem se měří na přístupných místech, nejlépe na horním poschodí pece parního reformingu, výšková deformace katalyzátorových trubek v závislosti na čase s opakováním 0,01 až 0,001 Hz na trubku, ale i rychleji a naměřené hodnoty se zaznamenávají do funkční tabulky v závislosti na čase a pořadí trubky. Naměřené hodnoty se dále vyhodnocuji nejlépe počítačem modifikovanou faktorovou analýzou a korelují se tak, aby se určila efektivní dilatometrlcká teplota tepelného pole pece a její prostorové a časové rozdělení, tak jako prostorové a časové rozdělení radiační a konvekční složky tepelného pole pece popř. jiná fyzikální vlastnost katalyzátorové trubky, která koreluje s její tepelnou deformací a/tiebo roztažností. Provádění způsobu podle vynálezu lze pomocí dotykových nebo bezdotykových elektronických měřidel automatizovat jejich připojením k počítači.The invention is illustrated in more detail by means of an embodiment thereof for monitoring and diagnosing the thermal field of a steam reforming furnace for converting natural gas to coal gas; By means of a steel gauge, the height deformation of the catalyst tubes versus time with repetition of 0.01 to 0.001 Hz per tube is measured at accessible locations, preferably on the upper floor of the steam reforming furnace, but also faster and the measured values are recorded in the function table versus time. and the order of the tube. The measured values are further evaluated preferably by a computer-modified factor analysis and correlated to determine the effective dilatometric temperature of the furnace heat field and its spatial and temporal distribution, as well as the spatial and temporal distribution of the radiation and convective component of the furnace heat field. another physical property of the catalyst tube that correlates with its thermal deformation and / or extensibility. The operation of the method according to the invention can be automated by means of contact or non-contact electronic meters by connecting them to a computer.

Způsob podle vynálezu lze užít i ke sledování a diagnostice tepelných polí jiných chemických a energetických zařízení, která obsahují struktury tyčí, desek a ostatních typů elementů shodných tvarů a rozměrů, jež se mohou téměř volně tepelně deformovat ve sledovaném a diagnostikované· tepelné· poli a jejichž části jsou přístupné dotykovým.nebo i bez dotykovým měřením deformací. Lze ho užít i ke sledování a diagnostice tepelných polí v provozních i modelových zařízeních, do kterých je pro daný účel možné přechodně implantovat definované struktury volně dilatujících nebo tepelně deformovatelnýoh elementů, přístupných k měření vně pole, jako např. implantování struktury rovnoběžných tyčí do komínových kanálů apod.The method of the invention can also be used to monitor and diagnose the thermal fields of other chemical and energy devices that contain structures of rods, plates, and other types of elements of identical shapes and dimensions that can almost freely thermally deform in the monitored and diagnosed thermal field. parts are accessible by tactile or without tactile deformation measurement. It can also be used to monitor and diagnose thermal fields in operational and model devices, where it is possible to temporarily implant defined structures of freely dilatable or thermally deformable elements accessible for measurement outside the field, such as implanting parallel rod structures into chimney ducts. etc.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. Method for monitoring and diagnosing heat fields in primary steam reforming equipment and other chemical and energy equipment, characterized in that the remote and / or altitude and / or altitude and / or altimeter and / or altimeter and / or altimeter and / or altimeter and / or angular deformation of the catalyst tubes in the heat field of the steam reforming furnace, wherein the deformation field of the catalyst tubes correlates in time and space with the heat field of the steam reforming furnace.

Method according to claim 1, characterized in that the correlation in time and space is carried out by factor analysis, determining the effective dilatometric temperature of the furnace field and / or its spatial and temporal distribution in the heat field of the furnace and / or radiation and convective components of the heat field. furnace and / or other physical property of the catalyst tube correlating with its thermal deformation and / or extensibility.