СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕМПЕРАТУТЫ ВНЕЙШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ РАДИАНТНОГО ЗМЕЕВИКА В ПЕЧИ КРЕКИНГА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА Российский патент 2023 года по МПК G01J5/00 G01N25/00 C07C11/04 C10G9/18 C10G9/20 

Область техники

В изобретении предложены способ и устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика в печи крекинга для производства этилена и устройство для производства этилена, содержащее указанное устройство для оценки.

Испрашивается приоритет патентной заявки Японии №2018-207772, поданной 2 ноября 2018 г., содержание которой включено в данный документ путем ссылки.

Уровень техники

В этом типе печи крекинга для производства этилена сырьевые материалы, включающие углеводороды, такие как нафта (лигроин) и пар, подают в множество змеевиков, текучую смесь нагревают в конвекционной секции, а затем нафту и подобные вещества термически разлагают при 750-900°С в радиантной секции, и таким образом производят олефины, такие как этилен и пропилен, в качестве основных продуктов.

Змеевики в общем представляют собой трубы из жаростойкого сплава диаметром примерно от 20 мм до 180 мм и длиной примерно от 10 м до 100 м. По мере увеличения времени работы печи крекинга для производства этилена, на ее внутренней поверхности постепенно накапливается кокс в качестве побочного продукта. Печь крекинга для производства этилена регулируют таким образом, что температуру на выходе змеевика корректируют с целью поддержания выхода олефинов на заданном значении. Поэтому, когда на внутренней поверхности змеевика накапливается кокс, температура внешней поверхности змеевика по мере нарастания слоя кокса постепенно повышается и затрудняет теплопередачу через стенку трубы. Прежде чем температура внешней поверхности змеевика достигнет проектной температуры жаростойкого сплава, необходимо остановить печь крекинга для производства этилена, выполнить декоксование, а также сжечь и удалить кокс, прилипший к змеевику.

В уровне техники, как описано в Патентной литературе 1, для определения времени декоксования открывают смотровое окно, имеющееся в печи крекинга для производства этилена, и регулярно измеряют температуру внешней поверхности змеевика вручную с помощью пирометра (бесконтактного термометра, который обнаруживает инфракрасное излучение). Когда измеренная температура внешней поверхности в некоторой степени приближается к проектной температуре жаростойкого сплава, подачу углеводородов в качестве сырья останавливают и проводят декоксование змеевика.

Список цитирования

Патентная литература

Патентная литература 1:

Не прошедшая экспертизу патентная заявка Японии, Первая публикация №Н7-268356.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

В этом типе печи крекинга для производства этилена кокс не накапливается равномерно внутри всех змеевиков, а может начать нарастать относительно более толстым слоем на произвольных участках произвольных змеевиков вследствие изменений в реакциях разложения. Далее температура на таких участках локально повышается, происходит дополнительное накопление кокса, и образуется участок с относительно высокой температурой (горячая точка).

Однако в способе измерения температуры с использованием пирометра, таком как в патентной литературе 1, имеются проблемы, связанные с затруднением отображения температуры в результатах измерений и возможностью легко упустить из виду локальное нагревание, поскольку область измерения температуры сужается почти до одной точки, даже если относительно высокотемпературный участок локально образуется за пределами области измерения температуры.

Решение задачи

[1] Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена в соответствии с изобретением представляет собой способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, включающей змеевик конвекционной секции, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, причем способ включает процесс, в котором формируют изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, передающей изображение камерой, и процесс, в котором выходной сигнал от передающей изображение камеры обрабатывают с помощью анализатора изображения и оценивают внешнюю температуру поверхности радиантного змеевика. Передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

[2] В способе [1] область, которая должна быть изображена передающей изображение камерой, может представлять собой область, которая включает множество радиантных змеевиков.

[3] В способе [1] или [2] анализатор изображений может оценить максимальную температуру в области, которая должна быть изображена.

[4] В вышеуказанном [1] - [3] способе анализатор изображений может обрабатывать выходной сигнал с передающей изображение камеры, определять горячую точку в области, которая должна быть изображена, и вычислять температуру в горячей точке. В этом случае, поскольку передающая изображение камера может найти горячую точку в относительно большой области, которая должна быть изображена, и оценить температуру горячей точки, вероятность упустить из виду накопление кокса в горячей точке мала, и можно предотвратить проблему локального превышения внешней температурой поверхности радиантного змеевика проектной температуры.

[5] В вышеуказанном [1] - [4] способе температура внешней поверхности радиантного змеевика в любом положении, оцениваемая анализатором изображения, отображается на устройстве отображения вместе с оценочной информацией о положении. Обычным методом измерения температуры с помощью пирометра трудно точно определить положение, в котором образовалась горячая точка в радиантных змеевиках. Однако, в соответствии с предложенным способом, поскольку можно визуально подтвердить положение, в котором образовалась горячая точка в радиантных змеевиках, и можно понять тенденцию путем сбора информации о местах появления и частоте появления горячих точек, это может быть эффективно использовано в качестве информации для определения времени декоксования и обслуживания.

[6] Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика согласно изобретению установлено в печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает используемые в качестве сырья углеводороды и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, при этом оценочное устройство включает передающую изображение камеру, формирующую изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, и анализатор изображения, который обрабатывает выходной сигнал от передающей изображение камеры и оценивает температуру внешней поверхности радиантного змеевика. Передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или _2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

[7] В устройстве согласно [6] область, которая должна быть изображена передающей изображение камерой, может представлять собой область радиантного змеевика, которая включает множество радиантных змеевиков.

[8] В устройстве согласно [6] или [7] анализатор изображений может включать блок оценки максимальной температуры, который оценивает максимальную температуру в области, которая должна быть изображена.

[9] В устройстве согласно [8] анализатор изображений может включать блок идентификации горячих точек, который обрабатывает выходной сигнал с передающей изображение камеры и идентифицирует горячую точку в области, которая должна быть изображена, и блок расчета температуры горячих точек, который вычисляет температуру горячей точки в горячей точке. В этом случае, поскольку блок идентификации горячих точек находит горячую точку в относительно большой области, которая должна быть изображена, и температура горячей точки в ней рассчитана блоком расчета температуры горячей точки, это помогает уменьшить возможность упустить из виду накопление кокса в горячей точке, и можно предотвратить проблему локального превышения температурой внешней поверхности радиантного змеевика проектной температуры.

[10] В вышеуказанном устройстве согласно [7] - [9] температура внешней поверхности радиантного змеевика в любом положении, оцениваемая анализатором изображения, может отображаться на устройстве отображения вместе с оценочной информацией о положении. В этом случае, поскольку можно визуально подтвердить положение, в котором образовалась горячая точка в радиантных змеевиках, и может быть понятна тенденция положения появления и частоты появления горячей точки, это может быть эффективно использовано в качестве информации для определения времени декоксования и обслуживания.

[11] Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена согласно [6] - [10], дополнительно может включать горизонтальный приводной блок, который поворачивает передающую изображение камеру горизонтально, и вертикальный приводной блок, который поворачивает передающую изображение камеру вертикально, и систему управления, которая управляет горизонтальным приводным блоком и вертикальным приводным блоком для сканирования поля обзора передающей изображение камеры путем перемещения вверх и вниз поля обзора, в то же время совершая возвратно-поступательные движения влево и вправо. Анализатор изображения оценивает температуру внешней поверхности радиантного змеевика путем обработки выходного сигнала изображений, захваченных во время сканирования поля обзора передающей изображение камеры.

[12] Устройство по производству этилена в соответствии с изобретением, включающее устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена в соответствии с любым из [6] [10], при этом устройство по производству этилена включает печь крекинга для производства этилена, включающую конвекционной змеевик, который предварительно нагревает используемые в качестве сырья углеводороды и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии со способом и устройством для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена в соответствии с изобретением, когда передающая изображение камера формирует изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, и анализатор изображения обрабатывает выходной сигнал от передающей изображение камеры, можно оценить температуру внешней поверхности радиантного змеевика, соответствующей области, которая должна быть изображена, и даже если в области, которая должна быть изображена, имеется относительно высокотемпературная часть, можно оценить температуру внешней поверхности радиантного змеевика, регистрируя температуру в высокотемпературной части.

Устройство по производству этилена в соответствии с изобретением включает устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена. Поэтому, даже если в области, которая должна быть изображена, имеется относительно высокотемпературная часть, поскольку можно оценить температуру внешней поверхности радиантного змеевика, регистрируя температуру в высокотемпературной части, и можно выполнить декоксование в соответствующее время, то можно повысить эффективность производства этилена.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой схематический вид, показывающий устройство по производству этилена, включающее устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена в соответствии с одним из воплощений изобретения.

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку, показывающий передающую изображение камеру того же воплощения.

Фиг. 3 представляет собой вид спереди, показывающий состояние, в котором обнаруживают горячую точку радиантного змеевика в соответствии с тем же воплощением.

Фиг. 4 представляет собой вид сбоку, показывающий передающую изображение камеру согласно другому воплощению изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид спереди, показывающий состояние, в котором обнаруживают горячую точку радиантного змеевика в соответствии с другим воплощением.

ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ

В данном тексте ниже будут подробно описаны воплощения в соответствии с изобретением. Фиг. 1 представляет схематический вид устройства по производству этилена согласно воплощению изобретения, где устройство по производству этилена включает печь 1 крекинга для производства этилена, которая термически разлагает углеводородное сырье, такое как нафта, для производства этилена и подобных веществ, и устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика 3 печи 1 крекинга для производства этилена. Печь 1 крекинга для производства этилена включает устройство управления (не показано), и с помощью этого устройства управления регулируют различные параметры условий эксплуатации.

Печь крекинга для производства этилена

Печь 1 крекинга для производства этилена включает змеевик 8, к которому подают углеводороды в качестве сырья и пар, конвекционную секцию 4, которая предварительно нагревает текучую смесь в змеевике 8, радиантную секцию 6, которая нагревает змеевик 8 посредством теплового излучения и термически разлагает сырье, и корпус 2 для их размещения. Часть верхнего конца радиантной секции 6 и часть нижнего конца конвекционной секции 4 сообщаются друг с другом через соединительную секцию 5, и тепло горения в радиантной секции 6 перетекает в конвекционную секцию 4 через соединительную секцию 5. Таким образом, конструкция разработана таким образом, что конвекционная секция 4 имеет относительно низкую внутреннюю температуру, подходящую для предварительного нагревания сырья в змеевике 8, а радиантная секция 6 имеет относительно высокую внутреннюю температуру, подходящую для термического разложения сырья в змеевике 8.

Змеевик

Имеется множество змеевиков 8, и они непрерывно расположены в конвекционной секции 4, внешней части соединительной секции 5 и в радиантной секции 6. Более конкретно, множество (например, 4) змеевиков 8 выходит из верхней части конвекционной секции 4, и это множество змеевиков 8А (только один показан на фиг.1) в форме меандра проходит в конвекционной секции 4 и достигает нижней части. Труба 10 введения пара соединена с частью, находящейся на полпути вдоль конвекционного змеевика 8А, и высокотемпературный пар для разбавления вводят из источника подачи пара (не показан) в конвекционный змеевик 8А через трубу 10 введения пара. Текучая смесь, содержащая углеводороды в качестве сырья и пар, нагревается, когда она проходит через конвекционный змеевик 8А.

Множество радиантных змеевиков 8 В соединены с нисходящим концом конвекционного змеевика 8А. Радиантный змеевик 8 В проходит в форме меандра вверх и вниз в радиантной секции 6 и соединен с отводной трубой 12, а отводная труба 12 проходит наружу из верхней части радиантной секции 6. Температура текучей смеси, предварительно нагретой в конвекционной секции 4, увеличивается по мере того, как текучая смесь течет вниз в радиантном змеевике 8 В, углеводородные сырьевые материалы термически разлагаются и образуются этилен и подобные вещества. Хотя диаметр радиантного змеевика 8 В не ограничен, он составляет, например, от 20 мм до 180 мм, а его длина составляет, например, от 10 м до 100 м.

Радиантный змеевик 8 В предпочтительно изготовлен из жаростойкого сплава, такого как никель-хромовый сплав, имеющий отличную жаростойкость. Проектная температура в печи 1 крекинга для производства этилена изменяется в зависимости от материала змеевика, и хотя она не ограничена, но составляет, например, примерно от 1040 до 1120°С.

В нижней части радиантной секции 6 установлено сопло 14 сгорания, а топливо и воздух выпускают вверх из множества отверстий 16 сопла, предусмотренных в сопле 14 сгорания, так что они сгорают в пламени, и радиантный змеевик 8 В нагревается теплом горения. Таким образом, хотя и не ограничено этим, текучая смесь нагревается до, например, 750°С - 900°С, прежде чем она достигнет выхода из радиантного змеевика 8 В.

Когда кокс накапливается на внутренней поверхности радиантного змеевика 8 В, дополнительно появляется тепловое сопротивление слоя накопившегося кокса. Так как температуру газа на выходе из радиантного змеевика 8 В регулируют таким образом, что она является постоянной, то температура внешней поверхности радиантного змеевика 8 В становится выше. Поэтому, когда накапливается кокс, внешнюю температуру поверхности радиантного змеевика 8 В необходимо регулировать так, чтобы она не превышала проектную температуру. Когда накапливается кокс, и температура внешней поверхности радиантного змеевика 8 В достигает проектной температуры, то ввиду наличия риска снижения прочности и срока службы радиантного змеевика 8 В необходимо остановить производство этилена в печи 1 крекинга для производства этилена и осуществить декоксование. Декоксование выполняют путем нагревания при подаче воздуха и пара в змеевик 8 и сжигания и удаления кокса.

Отводная труба 12 также соединена с охладителем (не показан), и продукт высокотемпературного разложения, отведенного из отводной трубы 12, быстро охлаждается примерно до 300°С - 650°С, и предотвращает большее, чем это необходимо, протекание разложения. Продукт термического крекинга, полученный таким образом, подвергают обработке в многоступенчатой дистилляционной колонне, фракционируют и перегоняют с получением различных компонентов с соответствующими точками кипения, и могут быть получены многие виды продукции, включая этилен.

Передающая изображение камера

На поверхности стенки корпуса 2 в радиантной секции 6 имеются смотровые окна 18 на множестве участков, которые обращены к соответствующим участкам радиантного змеевика 8 В, и передающая изображение камера 20 установлена в положении, при котором можно заглянуть в каждое смотровое окно 18. Количество передающих изображение камер 20 и их положение не ограничены, и может быть установлена только одна передающая изображение камера, чтобы соответствовать любому из смотровых окон 18, или количество передающих изображение камер может быть больше, чем в иллюстрированном примере (5 передающих изображение камер). Что касается смотрового окна 18, то может быть использовано смотровое окно, первоначально имеющееся в печи 1 крекинга для производства этилена, или для этого оценочного устройства может быть обеспечено новое окно.

Тип передающей изображение камеры 20 особо не ограничен, и, например, могут быть использованы монохромная видеокамера, цветная видеокамера, 2-сенсорная камера и тому подобное. В случае монохромной видеокамеры яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм является выходной. В случае цветной видеокамеры, например, яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий») является выходной. В случае 2-сенсорной камеры выводится соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку, показывающий пример смотрового окна 18 и передающей изображение камеры 20. Передающая изображение камера 20 включает основной корпус 46 камеры, включающий датчик изображения для измерения яркости и объектив 48 для формирования изображения на датчике изображения, и поддерживается на опорной стойке 54 через платформу 53. Платформа 53 включает горизонтальный поворотный блок 50 и вертикальный поворотный блок 52, и ориентацию регулируют путем регулировки блоков 50 и 52, и возможно получить изображение области, которая должна быть изображена, желаемого радиантного змеевика 8 В через смотровое окно 18.

Фиг. З показывает пример области 60, которая должна быть изображена, изображенной с помощью передающей изображение камеры 20. В этом примере область 60, которая должна быть изображена, имеет прямоугольную форму, однако форма этим не ограничена, и по мере необходимости могут быть использованы другие формы, такие как круг или эллипс. Желательно, чтобы область 60, которая должна быть изображена, включала часть множества радиантных змеевиков 8 В. Если область 60, которая должна быть изображена, является широкой, то возрастает возможность включения в нее горячей точки 62. Даже если область 60, которая должна быть изображена, не включает горячую точку, когда часть относительно высокотемпературной области включена в область 60, которая должна быть изображена, можно оценить температуру, регистрируя температуру в высокотемпературном диапазоне.

Хотя это и не обязательно ограничено, как показано на фиг.1, вся область радиантного змеевика 8 В, расположенная в радиантной секции 6, и в частности, область ниже по потоку (область, в которой течение происходит с нижней стороны до верхней стороны на чертеже), в которой кокс имеет тенденцию накапливаться и температура имеет тенденцию к увеличению, более предпочтительно включены в области 60, которые должны быть изображены, изображенные с помощью передающих изображение камер 20 без пробелов. В этом случае, даже если горячая точка возникает в любом положении в области ниже по потоку, можно обнаружить ее возникновение.

Как показано на фиг.2, смотровое окно 18 этого воплощения включает прозрачное окно 44 из прозрачного жаростойкого материала, закрывающего отверстие, выполненное в стене печи, заслонку 40, которая покрывает внешнюю поверхность прозрачного окна 44, когда не осуществляют получение изображения (измерение температуры), и исполнительное устройство 42, которое открывает и закрывает заслонку 40. Исполнительное устройство 42 открывает заслонку 40 только тогда, когда передающая изображение камера 20 осуществляет получение изображения через регулярные интервалы времени в соответствии с программой в компьютере системы управления (не показана). Когда не осуществляют получение изображения, заслонка 40 закрыта, и тепловая эффективность печи 1 крекинга для производства этилена не снижается. Заслонка 40 не является существенной, и в некоторых случаях она может быть ненужной для непрерывного получения изображения передающей изображение камерой 20, и она может иметь конфигурацию, которая открывается и закрывается только тогда, когда необходимо получить изображение вручную.

Каждая из передающих изображение камер 20 соединена с анализатором 22 изображения для анализа выхода сигнала с передающей изображение камеры 20 и вывода температурного сигнала, а анализатор 22 изображения соединен с компьютером (не показан). Анализатор 22 изображения получает выход изображения с передающей изображение камеры 20 и анализирует яркость с каждой точки на внешней поверхности радиантного змеевика 8 В, и определяет температуру или максимальную температуру в любом положении в диапазоне поля обзора передающей камеры 20.

Различные устройства отображения (не показанные), такие как жидкокристаллический дисплей, соединены с компьютером, и анализатор 22 изображения отображает изображение, изображенное передающей изображение камерой 20, и положение, в котором появилась горячая точка 62 на изображении, на устройстве отображения, например, как показано на фиг.3. Изображение может представлять собой само изображение, изображенное передающей изображение камерой 20, или может представлять собой изображение, которое может быть распознано как распределение температур, в котором захваченное изображение схематично обработано. Таким образом, поскольку можно визуально подтвердить положение, при котором горячая точка возникла в радиантных змеевиках 8 В, и можно понять тенденцию путем сбора информации о местах появления и о частоте появления горячих точек, это может быть эффективно использовано в качестве информации для определения времени декоксования и обслуживания.

Анализатор 22 изображения получает сигнал изображения от передающей изображение камеры 20 и непрерывно выводит сигнал, показывающий самую высокую температуру в поле 61 обзора в каждый момент времени. Компьютер (не показан) непрерывно получает данные о максимальной температуре от анализатора 22 изображения и сохраняет самую высокую температуру, оцененную по яркости во время сканирования, в качестве максимальной температуры, измеренной передающей изображение камерой 20 после завершения сканирования передающей изображение камеры 20. Таким образом, поскольку можно с высокой точностью обнаружить положение, в котором температура внешней поверхности радиантного змеевика становится максимальной, то можно с более высокой точностью предсказать время декоксования.

Кроме того, вместо получения только максимальной температуры, как описано выше, может быть включена функция получения информации о температуре в произвольном положении вместе с информацией о положении и, например, вывода диаграммы распределения температуры внешних поверхностей множества радиантных змеевиков.

Метод оценки температуры анализатором 22 изображений может быть следующим, но не ограничен в данном изобретении.

(1) С помощью монохромной видеокамеры измеряют яркость внешней поверхности радиантного змеевика 8 В на одной длине волны, а температуру внешней поверхности оценивают по кривой калибровки яркости и температуры внешней поверхности радиантного змеевика 8 В, полученной заранее. В этом случае при изменении условий измерения это влияет на определяемую температуру, но в данном воплощении, поскольку передающая изображение камера 20 фиксирована, изменение условий измерения невелико, и даже при простой конфигурации с использованием монохромной видеокамеры температура внешней поверхности может быть оценена относительно точно. Хотя это и не ограничено, эта одна длина волны может составлять, например, от 1 до 3 мкм, что является длиной волны излучения черного тела при 1000°С - 1300°С.

(2) Соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны определяют с помощью цветной видеокамеры, 2-сенсорной камеры или тому подобного, и температуру внешней поверхности оценивают по кривой калибровки, полученной заранее, соотношения яркости между первой длиной волны и второй длиной волны и температурой внешней поверхности. В этом случае, даже если условия измерения, такие как положение передающей изображение камеры 20 и состояние смотрового окна 18 изменяются, изменение яркости ввиду изменения условий измерения может быть компенсировано с использованием соотношения яркости между первой длины волны и второй длины волны В, и обеспечивается преимущество того, что оцениваемая температура не является легко подверженной воздействию. Первая длина волны и вторая длина волны не ограничены, но могут составлять, например, от 1 до 3 мкм, что является длиной волны излучения черного тела при 1000°С- 1300°С.

(3) Кроме того, может быть использован метод, в котором кривую калибровки получают с использованием частотного соотношения 3 или более и выполняют оценку, или метод, в котором температуру внешней поверхности оценивают с помощью цветной видеокамеры из спектров яркости и длины волны.

Другие воплощения

В примере на фиг.2 передающая изображение камера 20 фиксирована платформой 53, а область 60, которая должна быть изображена, всегда постоянна. Однако в другом воплощении, показанном на фиг.4, передающая изображение камера 20 выполнена с возможностью вращаться горизонтально и вертикально во время формирования изображения и с возможностью сканировать поле 61 обзора, показанное на фиг.5. В конфигурации, в которой сканируется поле 61 обзора, может быть изображен более широкий диапазон, чем поле 61 обзора каждой передающей изображение камеры 20, так что можно увеличить вероятность обнаружения горячей точки 62 и можно предсказать время декоксования с более высокой точностью.

В этом примере предусмотрен горизонтальный приводной блок 70, который поворачивает основной корпус 46 камеры горизонтально в определенном угловом диапазоне с помощью исполнительного устройства, и вертикальный приводной блок 72, который поворачивает основной корпус 46 камеры вертикально в определенном угловом диапазоне с помощью исполнительного устройства, а нижняя часть вертикального приводного блока 72 закреплена на опорной подставке 54, установленной перед смотровым окном 18. Можно обеспечить только один блок из горизонтального приводного блока 70 и вертикального приводного блока 72.

Исполнительное устройство горизонтального приводного блока 70 и исполнительное устройство вертикального приводного блока 72 каждое управляются компьютерной программой системы управления (не показаны). Эта программа управляет исполнительным устройством 42 и открывает заслонку 40, когда получают изображение, и начинает формирование изображения передающей изображение камерой 20, дополнительно управляет горизонтальным приводным блоком 70 и вертикальным приводным блоком 72 и сканирует путем перемещения вверх и вниз поля 61 обзора передающей изображение камеры 20, в то же время совершая возвратно-поступательные движения влево и вправо почти по всей области диапазона, в котором внутренняя область радиантной секции 8 В просматривается через прозрачное окно 44. Таким образом, даже если поле 61 обзора из передающей изображение камеры 20 сужено, как показано на фиг.3, поле 61 обзора из передающей изображение камеры 20 сканируется почти по всей площади области 60, которая должна быть изображена, рассматриваемой из прозрачного окна 44, и формируется изображение внешней поверхности радиантного змеевика 8 В. После завершения измерения передающую изображение камеру 20 возвращают в исходное положение, а заслонку 40 закрывают. Поэтому, даже если горячая точка 62 встречается только в части любого из радиантных змеевиков 8 В, можно оценить температуру горячей точки 62.

Анализатор 22 изображения синтезирует изображение, изображенное передающей изображение камерой 20 во время сканирования, в компьютере для создания одного изображения, и, например, положение горячей точки 62, находящееся на изображении, может отображаться на устройстве отображения, как показано на фиг.5. Изображение может представлять собой изображение, полученное путем простого совмещения и синтеза отдельных изображений, изображенных передающей изображение камерой 20, или может представлять собой изображение, которое может быть распознано как распределение температуры, в котором схематично обрабатывается синтезированное изображение. Таким образом, можно визуально подтвердить положение, в котором возникла горячая точка, в широком диапазоне изображений радиантного змеевика, и может быть понята тенденция путем сбора информации о положениях появления и частоте появления горячих точек, и это может быть эффективно использовано в качестве информации для определения времени декоксования и обслуживания.

Альтернативно, анализатор 22 изображений может отображать изображение, изображенное передающей изображение камерой 20 во время сканирования, в виде непрерывного видео на устройстве отображения и отображать положение возникновения горячей точки 62 и видео, которые накладываются. Даже при таком формате отображения можно визуально подтвердить положение, в котором возникла горячая точка, в широком диапазоне изображений радиантного змеевика, и может быть понята тенденция путем сбора информации о положениях появления и частоте появления горячих точек, и это может быть эффективно использовано в качестве информации для определения времени декоксования и обслуживания.

В то время как выше были описаны воплощения изобретения, изобретение не ограничивается вышеуказанными воплощениями, и могут быть внесены различные изменения в объеме формулы изобретения, приведенной ниже.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Согласно способу и устройству для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена в соответствии с изобретением, можно с высокой точностью прогнозировать время декоксования, не полагаясь на оператора, можно выполнить расшифровку в соответствующее время, а также можно повысить эффективность производства этилена. Таким образом, изобретение может быть использовано в промышленности.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Печь крекинга для производства этилена

2 Корпус

3 Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика

4 Конвекционная секция

5 Соединительная секция

6 Радиантная секция 8 Змеевик

8А Конвекционный змеевик

8В Радиантный змеевик

10 Труба введения пара

12 Отводная труба

14 Сопло сгорания

16 Отверстие сопла

18 Окно наблюдения

20 Передающая изображение камера

22 Анализатор изображения

40 Заслонка

42 Исполнительный механизм

44 Прозрачное окно

46 Основной корпус камеры

48 Объектив

50 Горизонтальный поворотный блок

52 Вертикальный поворотный блок

53 Платформа

54 Опорная стойка

60 Область, которая должна быть изображена

61 Поле обзора камеры

62 Горячая точка

70 Горизонтальный приводной блок

72 Вертикальный приводной блок

Изобретения относятся к способу и устройству для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика. Описан способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, где способ включает: стадию, на которой изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, получают с помощью передающей изображение камеры; и стадию, на которой выходной сигнал с передающей изображение камеры обрабатывают с помощью анализатора изображения и оценивают температуру внешней поверхности изображенного радиантного змеевика, где передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм. Описано устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, которое устанавливается в печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, включающее передающую изображение камеру, которая формирует изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена; и анализатор изображения, который обрабатывает выходной сигнал с передающей изображение камеры и оценивает температуру внешней поверхности радиантного змеевика, где передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм. Описано устройство для производства этилена, включающее описанное выше устройство для оценки температуры внешней поверхности. Технический результат - оценка температуры внешней поверхности радиантного змеевика. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, где способ включает:

стадию, на которой изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена, получают с помощью передающей изображение камеры; и

стадию, на которой выходной сигнал с передающей изображение камеры обрабатывают с помощью анализатора изображения и оценивают температуру внешней поверхности изображенного радиантного змеевика,

где передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

2. Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 1,

в котором область, которая должна быть изображена камерой, является областью радиантного змеевика, которая охватывает множество радиантных змеевиков.

3. Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 1 или 2,

в котором анализатор изображения оценивает максимальную температуру в области, которая должна быть изображена.

4. Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 1 или 2, в котором анализатор изображения обрабатывает выходной сигнал с передающей изображение камеры, определяет горячую точку в области, которая должна быть изображена, и вычисляет температуру в горячей точке.

5. Способ оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по.п.1 или 2,

в котором температура внешней поверхности радиантного змеевика в любом положении, оцениваемом анализатором изображения, отображается на устройстве отображения вместе с оценочной информацией о положении.

6. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена, которое устанавливается в печи крекинга для производства этилена, включающей конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые углеводороды и пар, и корпус для их размещения, включающее:

передающую изображение камеру, которая формирует изображение области радиантного змеевика, которая должна быть изображена; и

анализатор изображения, который обрабатывает выходной сигнал с передающей изображение камеры и оценивает температуру внешней поверхности радиантного змеевика,

где передающая изображение камера представляет собой цветную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на каждой длине волны RGB («красный-зеленый-синий»), монохромную видеокамеру, которая выводит яркость для каждого светоприемного пикселя на одной длине волны от 1 до 3 мкм, или 2-сенсорную камеру, которая выводит соотношение яркости между первой длиной волны и второй длиной волны, обе из которых составляют от 1 до 3 мкм.

7. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 6, в котором область, которая должна быть изображена передающей изображение камерой, является областью радиантного змеевика, которая охватывает множество радиантных змеевиков.

8. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 6 или 7,

в котором анализатор изображения включает блок оценки максимальной температуры, который оценивает максимальную температуру в области, которая должна быть изображена.

9. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 6 или 7,

в котором анализатор изображения включает блок идентификации горячих точек, который обрабатывает выходной сигнал с передающей изображение камеры и определяет горячую точку в области, которая должна быть изображена, и блок расчета температуры горячей точки, который вычисляет температуру в горячей точке.

10. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 6 или 7,

в котором температура внешней поверхности радиантного змеевика в любом положении, оцениваемом анализатором изображения, отображается на устройстве отображения вместе с оценочной информацией о положении.

11. Устройство для оценки температуры внешней поверхности радиантного змеевика печи крекинга для производства этилена по п. 6 или 7, дополнительно включающее:

горизонтальный приводной блок, который поворачивает передающую изображение камеру горизонтально, и вертикальный приводной блок, который поворачивает передающую изображение камеру вертикально, и

систему управления, которая управляет горизонтальным приводным блоком и вертикальным приводным блоком для сканирования поля обзора передающей изображение камеры путем перемещения вверх и вниз поля обзора, в то же время совершая возвратно-поступательные движения влево и вправо,

в котором анализатор изображения оценивает температуру внешней поверхности радиантного змеевика путем обработки выходного сигнала изображений, захваченных во время сканирования поля обзора передающей изображение камеры.

12. Устройство для производства этилена, содержащее устройство для оценки внешней температуры поверхности радиантного змеевика печи крекинга этилена в соответствии с п. 6 или 7, включающее

печь крекинга для производства этилена, включающую конвекционный змеевик, который предварительно нагревает углеводороды, используемые в качестве сырья, и пар, радиантный змеевик, который термически разлагает предварительно нагретые смешанные газообразные углеводороды и пар, и корпус для их размещения.