本發(fā)明涉及一種可視化裂解爐燒焦?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)裝置，屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及到乙烯裂解技術(shù)。

背景技術(shù)：

乙烯是重要的化工原料，乙烯工業(yè)水平反應(yīng)一個(gè)國(guó)家的石油化工實(shí)力。在乙烯的煉化生產(chǎn)中，裂解爐管內(nèi)除了產(chǎn)生乙烯裂解反應(yīng)還伴隨著各種二次裂解反應(yīng)。二次裂解反應(yīng)會(huì)在爐管內(nèi)壁形成結(jié)焦，隨著裂解深度加深結(jié)焦程度加重。裂解爐結(jié)焦會(huì)降低傳熱效率，管壁溫度升高，易形成熱點(diǎn)聚集，縮短爐管使用壽命。同時(shí)，結(jié)焦造成爐管內(nèi)徑變小，物料流動(dòng)過(guò)程壓降增加，降低乙烯收率。實(shí)際工作中，當(dāng)管壁溫度或者壓降達(dá)到允許極限時(shí)，裂解爐就需要停產(chǎn)燒焦。

裂解爐燒焦時(shí)間的長(zhǎng)短、燒焦效率直接影響乙烯的產(chǎn)率、燃料消耗、爐管壽命。目前，國(guó)內(nèi)乙烯廠大部分都采用國(guó)外知名廠商的清焦軟件包，進(jìn)行在線燒焦。燒焦程序預(yù)設(shè)燒焦時(shí)間，一般是24小時(shí)。實(shí)際上，各乙烯廠所采用的裂解原料不一致，成分不穩(wěn)定，呈現(xiàn)多樣性，各爐管結(jié)焦的狀況也不一樣。如果采用同樣的燒焦時(shí)間進(jìn)行清焦，會(huì)造成某些結(jié)焦輕微的爐管過(guò)度燒焦，浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間，造成爐管損傷，縮短使用壽命，對(duì)于結(jié)焦比較頑固的爐管會(huì)造成燒焦時(shí)間不夠，燒焦不徹底，再次投入生產(chǎn)會(huì)縮短了下個(gè)周期開始燒焦時(shí)間，影響乙烯生產(chǎn)。因此急需一種可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燒焦?fàn)顟B(tài)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)乙烯裂解爐的可視化、安全、高效、徹底燒焦。

專利cn1282730c公開了一種在線監(jiān)控?zé)固歼^(guò)程的方法，該方法可以監(jiān)測(cè)co、co2氣體濃度，雖然能夠一定程度上監(jiān)測(cè)燒焦尾氣中這兩種氣體濃度變化，但是該方法存在以下問(wèn)題：燒焦過(guò)程中無(wú)o2含量監(jiān)測(cè)，無(wú)法掌握碳與氧的化學(xué)反應(yīng)速率以及燒焦尾氣中co和co2的體積含量，即無(wú)法控制燒焦過(guò)程釋放的熱量，從而無(wú)法避免爐管出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象，不能確保爐管的安全。其次，無(wú)法獲得燒焦過(guò)程中整個(gè)爐管熱點(diǎn)分布，無(wú)法實(shí)時(shí)跟蹤焦層反應(yīng)進(jìn)程。

文章《乙烯裂解爐燒焦技術(shù)進(jìn)展》介紹了各種燒焦辦法，但是都是國(guó)外知名廠商的軟件包，預(yù)設(shè)條件規(guī)定燒焦時(shí)間。這種方法存在爐管輕度結(jié)焦時(shí)發(fā)生過(guò)度燒焦，重度結(jié)焦時(shí)清焦又不徹底，易造成爐管損傷，裝置運(yùn)行時(shí)間縮短，影響生產(chǎn)效率。同時(shí)，這篇文章中介紹的燒焦尾氣的監(jiān)測(cè)方法是人工取樣分析，一般半小時(shí)分析一次，信息反饋時(shí)間至少在2小時(shí)以上，無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燒焦尾氣濃度變化情況，無(wú)法快速做出燒焦控制決策。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)存在不足，本發(fā)明提供了一種可視化裂解爐燒焦?fàn)顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。在裂解爐燒焦過(guò)程中，燒焦控制裝置啟動(dòng)燒焦程序，可視化監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐管溫度分布和熱點(diǎn)移動(dòng)，跟蹤燒焦反應(yīng)進(jìn)程；多組分氣體分析裝置實(shí)時(shí)測(cè)量燒焦尾氣濃度；數(shù)據(jù)處理分析裝置根據(jù)實(shí)時(shí)燒焦尾氣濃度和爐管溫度分布做出決策發(fā)送至燒焦控制裝置，并執(zhí)行燒焦控制；終端顯示裝置實(shí)時(shí)顯示爐管熱點(diǎn)移動(dòng)以及燒焦尾氣濃度變化，便于人工干預(yù)，從而保證燒焦過(guò)程平穩(wěn)、安全、高效、徹底。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種可視化裂解爐燒焦?fàn)顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括有安裝在控制室的多組分氣體檢測(cè)裝置、數(shù)據(jù)處理分析裝置、終端顯示裝置和安裝在裂解爐上的可視化監(jiān)測(cè)裝置，所述多組份氣體檢測(cè)裝置采集裂解爐燒焦尾氣，分析尾氣濃度，輸出尾氣濃度至數(shù)據(jù)分析處理裝置；所述可視化監(jiān)測(cè)裝置采集爐管紅外輻射信號(hào)，分析爐管表面溫度，輸出爐管溫度至數(shù)據(jù)分析處理裝置；所述數(shù)據(jù)分析處理裝置分析燒焦尾氣濃度和爐管表面溫度，判斷燒焦進(jìn)程，輸出控制決策至燒焦控制裝置執(zhí)行燒焦控制，同時(shí)輸出分析處理結(jié)果至終端顯示裝置。

所述的一種可視化燒焦?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述多組分氣體檢測(cè)裝置包括取樣探頭、尾氣預(yù)處理裝置、信號(hào)發(fā)生器、激光器驅(qū)動(dòng)電路、可調(diào)諧激光器、發(fā)射準(zhǔn)直光路、氣體吸收室、接收耦合光路、探測(cè)器、鎖相放大器、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，所述信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生可調(diào)諧激光器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)、同時(shí)將參考信號(hào)輸入鎖相放大器，激光器驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧激光器發(fā)射的激光經(jīng)過(guò)發(fā)射準(zhǔn)直光路準(zhǔn)直后進(jìn)入氣體吸收室，尾氣預(yù)處理裝置將取樣探頭采到的氣體進(jìn)行除水、除塵后導(dǎo)入氣體吸收室，激光在氣體吸收室中經(jīng)過(guò)多次反射之后通過(guò)接收耦合光路由探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)器信號(hào)進(jìn)入鎖相放大器進(jìn)行解調(diào)，數(shù)據(jù)采集模塊的采集卡采集解調(diào)信號(hào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理反演出各組分氣體濃度。

所述的一種可視化燒焦?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述可視化監(jiān)測(cè)裝置包括：紅外光學(xué)鏡頭組、紅外光學(xué)濾光片、紅外探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理與溫度反演系統(tǒng)，所述紅外光學(xué)鏡頭組采集紅外輻射信號(hào)，經(jīng)過(guò)光學(xué)濾波后由紅外探測(cè)器探測(cè)，再由數(shù)據(jù)采集卡采集，送入數(shù)據(jù)處理與溫度反演系統(tǒng)進(jìn)行分析處理后輸出爐管表面溫度。

所述的一種可視化燒焦?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：所述多組份氣體檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)在線檢測(cè)燒焦尾氣中co、co2和o2濃度百分比，根據(jù)co、co2、o2濃度含量分析燒焦過(guò)程，設(shè)定燒焦控制節(jié)點(diǎn)；可視化監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)跟蹤爐管內(nèi)部熱點(diǎn)移動(dòng)，根據(jù)爐管表面溫度判斷焦層反應(yīng)進(jìn)程；根據(jù)燒焦尾氣濃度含量和爐管表面溫度變化綜合判定燒焦?fàn)顟B(tài)，控制燒焦進(jìn)程，保證燒焦平穩(wěn)、安全、快速、徹底。

多組份氣體檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)在線檢測(cè)燒焦尾氣中o2濃度百分比，可控制燒焦放熱反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過(guò)于激烈、溫度過(guò)高、燒穿爐管。

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明的多組分氣體分析裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)燒焦尾氣中co、co2、o2的濃度變化，根據(jù)co、co2濃度做出決策反饋值燒焦控制裝置。這比以往傳統(tǒng)的取樣分析更加快速便捷，獲得反饋信息更加及時(shí)。o2濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，判斷燒焦?fàn)顟B(tài)是否正常，避免缺氧或者無(wú)氧燒焦。控制o2含量可以掌握碳與o2的反應(yīng)速率，即控制燒焦過(guò)程中釋放的熱量，從而避免爐管出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象，確保爐管的安全。

2、本發(fā)明的可視化監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崟r(shí)獲取爐管熱點(diǎn)移動(dòng)情況，跟蹤燒焦反應(yīng)進(jìn)程，獲取燒焦?fàn)顟B(tài)。終端顯示裝置實(shí)現(xiàn)爐管溫度和熱點(diǎn)可視化，利于燒焦操作人員做出相應(yīng)處理，提高燒焦的安全性和徹底性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明可視化裂解爐燒焦?fàn)顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置示意圖。

圖2為可視化監(jiān)測(cè)裝置示意圖。

圖3為多組分氣體分析裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參見圖1，可視化裂解爐燒焦?fàn)顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置，包括有安裝在控制室的多組分氣體檢測(cè)裝置1、數(shù)據(jù)處理分析裝置3、終端顯示裝置4和安裝在裂解爐6上的可視化監(jiān)測(cè)裝置2，多組份氣體檢測(cè)裝置1采集裂解爐燒焦尾氣，分析尾氣濃度，輸出尾氣濃度至數(shù)據(jù)分析處理裝置3；可視化監(jiān)測(cè)裝置2采集爐管紅外輻射信號(hào)，分析爐管表面溫度，輸出爐管溫度至數(shù)據(jù)分析處理裝置3；所述數(shù)據(jù)分析處理裝置3分析燒焦尾氣濃度和爐管表面溫度，判斷燒焦進(jìn)程，輸出控制決策至燒焦控制裝置5執(zhí)行燒焦控制，同時(shí)輸出分析處理結(jié)果至終端顯示裝置4。

裂解爐進(jìn)入燒焦程序后，燒焦控制裝置啟動(dòng)，多組分氣體監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量燒焦尾氣中co、co2、o2濃度，可視化監(jiān)測(cè)裝置測(cè)量裂解爐爐管溫度分布，監(jiān)測(cè)爐管熱點(diǎn)移動(dòng)。數(shù)據(jù)處理分析裝置根據(jù)co、co2、o2濃度變化和爐管溫度分布做出決策發(fā)生至燒焦控制裝置并執(zhí)行燒焦控制，比如：根據(jù)co、co2濃度設(shè)定燒焦節(jié)點(diǎn)，減少或者增加稀釋蒸汽量和空氣量，當(dāng)兩者濃度之和小于0.1%時(shí)燒焦完成，o2濃度用于監(jiān)測(cè)燒焦是否在有氧狀態(tài)下進(jìn)行，避免缺氧。除此之外，控制o2含量可以控制燒焦反應(yīng)速率，即控制燒焦過(guò)程中釋的能量，從而避免爐管出現(xiàn)局部過(guò)熱現(xiàn)象，確保爐管的安全。終端顯示裝置顯示燒焦尾氣中co、co2、o2濃度變化和爐管熱點(diǎn)移動(dòng)，綜合判斷燒焦?fàn)顟B(tài)，保證燒焦過(guò)程安全、高效、徹底。

參見圖2，可視化監(jiān)測(cè)裝置包括：紅外光學(xué)鏡頭組7、紅外光學(xué)濾光片8、紅外探測(cè)器9、數(shù)據(jù)采集卡10、數(shù)據(jù)處理與溫度反演系統(tǒng)11。紅外光學(xué)鏡頭組7收集爐管紅外輻射信號(hào)，經(jīng)過(guò)光學(xué)濾波后由紅外探測(cè)器9探測(cè)，再由數(shù)據(jù)采集卡10采集獲取數(shù)字信號(hào)，送入數(shù)據(jù)處理與溫度反演系統(tǒng)11進(jìn)行分析處理后輸出爐管表面溫度和熱點(diǎn)。爐管熱點(diǎn)代表爐內(nèi)結(jié)焦點(diǎn)，本發(fā)明可獲得爐管熱點(diǎn)移動(dòng)可視化圖像，在裂解爐燒焦初期熱點(diǎn)在爐管上段，隨著燒焦進(jìn)行熱點(diǎn)在爐管內(nèi)移動(dòng)，直至整個(gè)爐管燒通透，完整監(jiān)測(cè)整個(gè)過(guò)程爐管熱點(diǎn)走向。

參見圖3，紅外多組分氣體監(jiān)測(cè)裝置包括：取樣探頭12、尾氣預(yù)處理裝置13、可調(diào)諧激光器14、發(fā)射準(zhǔn)直光路15、氣體吸收室16、接收耦合光路17、激光器驅(qū)動(dòng)電路18、信號(hào)發(fā)生器19、鎖相放大器20、探測(cè)器21、數(shù)據(jù)采集模塊22以及數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)23。首先，在裂解爐管尾部開具20cm左右的口徑，取樣探頭12與其相連并設(shè)置流量控制。燒焦尾氣進(jìn)入尾氣預(yù)處理裝置13，除水除塵后的干氣進(jìn)入氣體吸收室16，消除水汽對(duì)測(cè)量的影響。信號(hào)發(fā)生器19產(chǎn)生可調(diào)諧激光器14的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同時(shí)將參考信號(hào)輸入鎖相放大器20，可調(diào)諧激光器14發(fā)射激光經(jīng)過(guò)發(fā)射準(zhǔn)直光路15進(jìn)入氣體吸收室16，氣液分離及冷卻裝置將燒焦尾氣導(dǎo)入氣體吸收室，激光經(jīng)過(guò)多次反射之后通過(guò)接收耦合光路17由探測(cè)器21進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)器21信號(hào)進(jìn)入鎖相放大器20進(jìn)行解調(diào)，數(shù)據(jù)采集模塊22的ad采集卡采集解調(diào)信號(hào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)23進(jìn)行數(shù)據(jù)處理反演出各組分氣體濃度。

數(shù)據(jù)處理分析裝置3根據(jù)實(shí)時(shí)co、co2、o3濃度和爐管溫度分布做出決策發(fā)送至燒焦控制裝置并執(zhí)行燒焦控制；終端顯示裝置4實(shí)時(shí)顯示爐管熱點(diǎn)移動(dòng)以及燒焦尾氣中co、co2、o3濃度變化，綜合判斷燒焦?fàn)顟B(tài)，從而保證燒焦過(guò)程平穩(wěn)、安全、高效、徹底。