[发明专利]延迟焦化加热炉炉管结焦厚度的一种在线检测方法

摘要

延迟焦化加热炉辐射室内炉管结焦厚度的在线检测方法属于加热炉自动控制技术领域，其特征在于，根据加热炉管壁温度测点和注水点的位置，对炉管进行分段。采集实测的过程变量，通过加热炉炉管内的工艺计算和传热、反应等数学模型，在线计算得到加热炉炉管不同位置的总传热阻力、对流传热阻力，并进而确定不同位置炉管结焦的厚度。结焦观测结果可以为生产操作和清焦提供参考，提高装置运行的安全性和经济性。在此基础上，可研究炉管结焦速率与各种操作参数之间的关系，对结焦速率进行预报，并设计合理的控制与优化策略，延缓炉管结焦。

主权项

1.延迟焦化加热炉炉管结焦厚度的一种在线检测方法，其特征在于，所述方法是在上位机中依次按以下步骤实现的：步骤(1).所述上位机通过一个实时数据库实时获取焦化加热炉辐射室加热介质的流量、入口温度、出口温度、炉管管壁温度、注水流量和温度；步骤(2).分段确定所述延迟焦化加热炉炉管内，以下简称炉管内被加热介质的温度、裂化转化率、汽化率和传热速率；步骤(2.1).根据炉管管壁温度测点和注水点的位置对所述炉管进行分段，并设定：各段内温度、压力及油品性质相同，步骤(2.2).按下式计算各炉管段被加热介质的温度，对于第i段炉管，被加热介质的温度用T_i表示：T_i＝T_i-1+α_iΔT，其中：T_i-1为第i-1段的被加热介质的温度，α_i为第i段炉管的温升占总温升的比例，按下式计算：α_i＝α_i0+Δα_i，αi=αiΣj=1nαj]]>其中：α_i0为标定情况下每段炉管的温升占总温升的比例系数，Δα_i为注水量相对标定工况的变化量所引起的温度变化而折算成的系数，步骤(2.3).按下式计算所述各炉管段被加热介质的裂化转化率增量ΔX_i：ΔX_i＝(1-X_i-1)(1-exp(-Kθ_i))，其中：θ_i为第i段炉管段的停留时间，K为反应速率，K＝A₀exp(-E/RT_i)，其中：A₀为频率因子，已知值，E为活化能，已知值，R为气体常数，T_i为第i段路管段内被加热介质温度，步骤(2.4).按下式计算所述各炉管段的汽化率e_i：e_i＝e_if+X_i，其中：e_if为原料的汽化率，已知值，X_i为第i段炉管段内被加热介质的裂化转化率，步骤(2.5).按下式计算所述各炉管段的传热速率，所述第i段炉管段的总传热速率Q_i为：Qi=F*[eiHiV+(1-ei)HiL-ei-1Hi-1V-(1-ei-1)Hi-1L]]]>+QRFΔXi+(Fwi-Fw,i-1)(Hwi-Hw,in)+Fw,i-1(Hwi-Hw,i-1)]]>其中：F为所述辐射室被加热介质流量，为被加热介质在所述第i段炉管的入口汽相热焓，已知值，为被加热介质在所述第i段炉管的入口液相热焓，已知值，为被加热介质在所述第i段炉管的出口汽相热焓，已知值，为被加热介质在所述第i段炉管的出口液相热焓，已知值，H_w，i-1为水蒸汽在所述第i段炉管的入口汽相热焓，已知值，H_wi为水蒸汽在所述第i段炉管的出口汽相热焓，已知值，H_w，in为水在所述第i段炉管注入条件下的热焓，已知值；步骤(3).按下式计算总传热阻力和对流传热阻力步骤(3.1).计算总传热阻力R_i：Ri=Twi-Tiqi,]]>qi=QiAi]]>其中：T_wi为所述第i段炉管管壁温度，T_i为所述第i段炉管内被加热介质的温度，A_i为所述第i段炉管的传热面积，步骤(3.2).计算对流传热阻力R_ci；Rci=1hci,]]>h_ci＝w_Vih_Vi+w_Lih_Li其中：h_ci为所述第i段炉管对流传热系数，已知值，h_Li为所述第i段炉管液相的对流传热系数，已知值，h_Vi为所述第i段炉管汽相的对流传热系数，已知值，w_iL为所述第i段炉管液相的质量百分数，已知值，w_iV为所述第i段炉管汽相的质量百分数，已知值；步骤(4).计算分段结焦厚度δ_fi：δ_fi＝λ_fR_fi，其中：λ_f为焦炭的导热系数，R_fi为每段焦炭层的热阻，R_fi＝R_i-R_ci-R_wi，其中：R_wi为炉管管壁热阻Rwi=Do-Di2λw]]>其中：D_o为炉管外径，D_i为炉管内径D_o，λ_w为炉管导热系数。