红外测温技术在乙烯裂解炉温度检测中的应用

摘要

乙烯的生产是整个石油化工行业的基础，现代石化工业的高度自动化，使得我们在日常生产的过程中对生产设备的要求也越来越高。在乙烯的生产过程中，乙烯裂解炉的操作水平和工作周期也是直接影响乙烯的产量和生产效益。然而，由于在传统的人工观测中，对温度观测的精度很差，以及接触性温度测量时难以完成对乙烯裂解炉炉区，整点，全角度，高进度的实时温度监测的，我们以普朗克黑体辐射定律作为非接触性比色测温的基本原理，就是在这种情况下应运而生的。
　　本文介绍了红外热像仪的测温的基本原理，以及黑体辐射作为基本理论依据由普朗克定律开始逐步地理论分析最终推导出比色测温的测温公式。然后以广州石化为例，在乙烯生产设备改造的过程中，我们预先在B1110D裂解炉上炉膛内设置了两套内窥式炉膛温度安全监测与分析系统，这套系统可以用于全面监测炉膛燃烧及炉管的温度场，根据现场采集的连续的、稳定地、实时地数据，在计算机上进行处理得到实时地工作温度，再对其和实际热电偶测得温度进行对比。两组数据对比做为依据来调试红外热像仪的各个参数，使我们通过摄像机拍摄得来的灰度图像所反映的温度足够接近真实温度。在这种情况下，我们把一个生产周期的数据进行统计处理，最终达到我们对炉管温度实时、准确、稳定的测量的结果。
　　同时在测量结果的基础上我们把所采集的温度数据进行比较统计，也可以得出准确的正常运行一个周期的时间和温度的变化曲线。为满足乙烯原料优化多样性的需求，为乙烯生产过程中生产原料由主要以轻柴油和石脑油为主，变成同时可以使用加氢尾油炉和轻烃炉。生产原料的多样化，可以降低生产成本，提高乙烯产业的经济效益。目前，该技术成功应用于B1110D型裂解炉的炉管温度的检测，可以实现对炉管进行大面积、全角度、高精度、连续、实时的温度测量，并能给出温度的变化曲线。连续101天的测量经过测温系统测得的温度与现场热电偶实际测地温度具有良好的相似性。表明红外热像及比色测温技术在裂解炉炉管温度检测中的应用不仅有利于实时监控的实现，而且在提高工作效率、经济效益、产品质量和生产安全方面的都有着广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章：绪论

1．1：课题研究背景

1．2 乙烯裂解炉简介

1．3 国内外研究现状

1．3．1 热电偶测温法

1．3．2 本课题所采用测温方法

1．4 本课题的研究意义

1．5 本课题的创新点

第二章 测温原理

2．1 黑体和黑体辐射

2．2 吸收、反射、透射定律

2．3 基尔霍夫定律

2．4 普朗克(Planck)定律

2．5 维恩定律

2．6 斯特藩-波尔兹曼定律

2．7 红外辐射源的光谱辐射效率

2．8 图像灰度值与温度的关系

2．9 本章小结

第三章 基于比色测温技术的红外测温系统

3．1 红外比色测温系统

3．2 系统各部件

3．2．1 CCD摄像机的选取

3．2．2 分光镜

3．2．3 图像采集卡

3．2．4 滤波片的选择

3．3 系统软件设置

3．4 图像处理系统

3．5 本章小结

第四章 裂解炉炉管表面温度场的红外热像检测

4．1 乙烯裂解炉现状

4．2 炉管温度检测的重要性

4．3 测试方法与对象

4．4 CCD工作原理

4．5 本章小结

第五章 工业应用和结果分析

5．1 系统的工作基础

5．2 加热炉温度检测与分析系统

5．3 现场温度检测

5．4 测温结果比较

5．5 应用效果

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表学术论文