JP7111583B2 - エチレン生成分解炉のコイル外表面温度の推定方法および推定装置、並びにエチレン製造装置 - Google Patents
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Description
[3] 前記[1]または[2]の方法において、前記画像解析装置は、前記被撮像領域内における最高温度を推定してもよい。
[8] 前記[6]または[7]の装置において、前記画像解析装置は、前記被撮像領域内における最高温度を推定する最高温度推定部を有していてもよい。
[12] 本発明に係るエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置は、前記[6]~[10]のいずれかに記載した装置であって、前記撮像カメラを水平に旋回させる水平駆動ユニットと、前記撮像カメラを垂直に旋回させる垂直駆動ユニットと、前記水平駆動ユニットおよび前記垂直駆動ユニットを駆動して前記撮像カメラの視野を左右に往復させつつ上下に移動して走査する制御システムとを具備し、前記画像解析装置は、前記撮像カメラが走査中に撮像した画像の出力信号を処理することにより前記輻射部コイルの外表面温度を推定してもよい。
エチレン生成分解炉2は、分解原料である炭化水素および水蒸気が供給されるコイル8と、コイル8内の混合流体を予熱する対流部4と、コイル8を輻射熱で加熱して前記原料を熱分解する輻射部6と、これらを収容する筐体2Aとを有する。輻射部6の上端の一部と対流部4の下端部の一部は連通部5により連通し、輻射部6内での燃焼熱は連通部5を通じて一部が対流部4へ流れ込む。これにより、対流部4はコイル8内の原料を予熱するのに適した相対的に低温の内部温度、輻射部6はコイル8内の原料を熱分解するのに適した相対的に高温の内部温度となるように設計されている。
コイル8は複数設けられ、対流部4、連通部5の外側、および輻射部6を通って連続的に配置されている。より詳細には、複数(例えば4本)のコイル8が対流部4の上部から挿入され、これら複数の対流部内コイル8A(図1では一本のみ図示)が対流部4内を蛇行しつつ下方へ達する。対流部内コイル8Aの途中には水蒸気導入管10が接続され、水蒸気導入管10を通じて、図示しない水蒸気供給源から対流部内コイル8Aに高温の希釈用水蒸気が導入される。分解原料である炭化水素と水蒸気の混合流体は対流部内コイル8Aを通過する間に加熱される。
輻射部6の筐体2Aの壁面には、輻射部内コイル8Bの各部と対向する複数の箇所に観察窓18が設けられ、それぞれの観察窓18をのぞき込む位置に、撮像カメラ20が設けられている。撮像カメラ20の個数および位置は限定されず、いずれかの観察窓18に対応して1台のみ設置されていてもよいし、図示した例(5台)よりも多くてもよい。観察窓18は、もとからエチレン生成分解炉2に備わっていた観察窓を利用してもよいし、本装置のために新たに設けたものであってもよい。
コンピューターには液晶ディスプレーなど各種の表示装置(図示略)が接続され、画像解析装置22は、この表示装置により撮像カメラ20が撮像した画像と、その画像内でのホットスポット62の発生位置を、例えば図3に示すように表示する。前記画像は、撮像カメラ20が撮像した画像そのものであってもよいし、撮影した画像を模式的に加工した温度分布として認識可能な画像であってもよい。これにより、コイルのどの位置にホットスポットが生じているのか視覚的に確認でき、かつホットスポットの出現位置や出現頻度の情報を収集することで傾向がわかることから、デコーキング時期やメンテナンスの判断情報として有効に活用できる。
また、前記のように最高温度のみを受信するのではなく、任意の位置における温度情報を位置情報とともに受信して、例えば複数のコイル外表面の温度分布図を出力する機能を有してもよい。
(1)単色ビデオカメラを用い、単一波長における輻射部内コイル8Bの外表面の輝度を測定し、予め求めておいた、輝度と輻射部内コイル8Bの外表面温度との検量線から、外表面温度を推定する。この場合、測定条件が変化すると推定温度は影響を受けるが、本実施形態では撮像カメラ20が固定されるため、測定条件の変化が小さく、単色ビデオカメラを用いる単純な構成でも比較的正確な外表面温度を推定可能である。前記単一波長は、限定はされないが、1000℃から1300℃における黒体放射波長である例えば1~3μmであってもよい。
(2)カラービデオカメラ、2センサーカメラなどを用い、第1波長と、第2波長との輝度の比を求め、予め求めておいた、第1波長と第2波長との輝度の比と外表面温度との検量線から、外表面温度を推定する。この場合、撮像カメラ20の位置や観察窓18の状態などの測定条件が変化しても、第1波長Aと第2波長Bとの輝度の比を利用することによって、測定条件の変化による輝度の変化が相殺され、推定温度が影響を受けにくい利点が得られる。第1波長と第2波長は限定されないが、1000℃から1300℃における黒体放射波長である例えば1~3μmであってもよい。
(3)そのほか、3以上の周波数の比を用い、検量線を作成して推定するなどの方法、あるいは、カラービデオカメラを用いて輝度と波長のスペクトルから外表面温度を推定するなどの方法も可能である。
図2の例では、撮像カメラ20は雲台53により固定され、その被撮像領域60が常に一定であったが、図4に示す他の実施形態では、撮像中に撮像カメラ20を水平および垂直に回動させ、視野61を走査することができる。視野61を走査する構成であれば、個々の撮像カメラ20の視野61よりも広い範囲を撮像できるから、ホットスポット62の検出確率を高め、より高精度のデコーキング時期予測が可能である。
Claims (12)
- 原料である炭化水素および水蒸気を予熱する対流部コイルと、予熱された前記炭化水素および水蒸気の熱分解を行う輻射部コイルと、これらを収容する筐体を有するエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法であって、
前記輻射部コイルの被撮像領域を撮像カメラで撮像する工程と、前記撮像カメラからの出力信号を画像解析装置で処理することにより撮像された前記輻射部コイルの外表面温度を推定する工程とを具備し、
前記撮像カメラは、RGBの各波長における各受光画素での輝度を出力するカラービデオカメラ、1μm以上3μm未満の単一波長における輝度を測定する単色ビデオカメラ、および、1μm以上3μm未満の第1波長および第2波長の輝度の比を測定する2センサーカメラのいずれかであることを特徴とするエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法。 - 前記撮像カメラによる前記被撮像領域は、前記輻射部コイルのうち複数の輻射部コイルにまたがる領域であることを特徴とする請求項1記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法。
- 前記画像解析装置は、前記被撮像領域内における最高温度を推定することを特徴とする請求項1または2に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法。
- 前記画像解析装置は、前記撮像カメラからの前記出力信号を処理することにより、前記被撮像領域内でホットスポットを識別し、前記ホットスポットにおけるホットスポット温度を算出することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法。
- 前記画像解析装置で推定した任意の位置での輻射部コイル外表面温度を前記任意の位置情報とともに、表示装置により表示することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定方法。
- 原料である炭化水素および水蒸気を予熱する対流部コイルと、予熱された前記炭化水素および水蒸気の熱分解を行う輻射部コイルと、これらを収容する筐体とを有するエチレン生成分解炉に設けられ、前記輻射部コイルの被撮像領域を撮像する撮像カメラと、前記撮像カメラからの出力信号を処理することにより前記輻射部コイルの外表面温度を推定する画像解析装置とを具備し、前記撮像カメラは、RGBの各波長における各受光画素での輝度を出力するカラービデオカメラ、1μm以上3μm未満の単一波長における輝度を測定する単色ビデオカメラ、および、1μm以上3μm未満の第1波長および第2波長の輝度の比を測定する2センサーカメラのいずれかであることを特徴とするエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
- 前記撮像カメラによる前記被撮像領域は、前記輻射部コイルのうち複数の輻射部コイルにまたがる領域であることを特徴とする請求項6記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
- 前記画像解析装置は、前記被撮像領域内における最高温度を推定する最高温度推定部を有していることを特徴とする請求項6または7記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
- 前記画像解析装置は、前記撮像カメラからの前記出力信号を処理することにより、前記被撮像領域内でホットスポットを識別するホットスポット識別部と、前記ホットスポットにおけるホットスポット温度を算出するホットスポット温度算出部を具備していることを特徴とする請求項6~8のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
- 前記画像解析装置で推定した任意の位置での輻射部コイル外表面温度を前記任意の位置情報とともに表示装置により表示することを特徴とする請求項6~9のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
- 原料である炭化水素および水蒸気を予熱する対流部コイルと、予熱された前記炭化水素および水蒸気の熱分解を行う輻射部コイルと、これらを収容する筐体とを備えたエチレン生成分解炉を有し、さらに、
請求項6~10のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置を有することを特徴とするエチレン製造装置。 - 前記撮像カメラを水平に旋回させる水平駆動ユニットと、前記撮像カメラを垂直に旋回させる垂直駆動ユニットと、前記水平駆動ユニットおよび前記垂直駆動ユニットを駆動して前記撮像カメラの視野を左右に往復させつつ上下に移動して走査する制御システムとを具備し、前記画像解析装置は、前記撮像カメラが走査中に撮像した画像の出力信号を処理することにより前記輻射部コイルの外表面温度を推定することを特徴とする請求項6~10のいずれか1項に記載のエチレン生成分解炉の輻射部コイル外表面温度の推定装置。
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