Gli operatori delle unità di reforming a vapore di metano hanno a disposizione diversi metodi per monitorare la temperatura delle pareti del tubo, ma la soluzione migliore per una misura accurata e continua della temperatura è la termocoppia per misura superficiale.
I tubi delle camere di combustione di un reformer a vapore di metano (SMR) spesso raggiungono temperature vicine ai loro limiti metallurgici. Per un reformer top-fired, la temperatura massima è in genere di circa 850°C (1.560°F), mentre per un reformer side-fired o a pareti terrazzate arriva fino a 900°C (1.650°F). Temperature del metallo superiori possono causare uno scorrimento irreversibile, riducendo la durata del tubo da 10 anni alla metà, o addirittura a pochi giorni a circa 1.090°C (2.000°F).
Per ottenere la massima durata del tubo, la temperatura della parete deve essere monitorata costantemente. Il monitoraggio della temperatura è fondamentale anche per l’efficienza dei catalizzatori e la sicurezza dell’impianto.
Termocoppia o pirometri: i metodi comuni di misura della temperatura dei tubi e relativi svantaggi
Per misurare la temperatura della parete del tubo del reformer a vapore (TWT) si possono utilizzare diversi tipi di strumenti come la termocoppia per misure superficiali o i pirometri. I metodi senza contatto includono pirometri ottici e pirometri laser. Il pirometro a coppa d’oro è un metodo a contatto in cui la sonda viene inserita attraverso una porta e posizionata direttamente sul tubo. Questi metodi presentano degli svantaggi per il monitoraggio dei TWT:
- La misura della temperatura richiede uno sforzo manuale prolungato.
- Nessuno di questi metodi fornisce un monitoraggio continuo della temperatura, ma solo occasionale.
- Per i metodi a contatto, c’è una perdita di temperatura dovuta alla porta aperta e gli operatori devono rilevare rapidamente la temperatura prima che la provetta si raffreddi. L’entità della perdita di temperatura dipende dalle dimensioni della camera di combustione e dal numero di tubi.
- Nel telerilevamento, l’ambiente circostante (più caldo) della camera di combustione complica la lettura della temperatura a causa dell’emissività del tubo target e occorre apportare correzioni. Ciò può introdurre errori di misura.
- Non sempre è possibile raggiungere il tubo target a causa della geometria della camera di combustione.
Con la tecnologia attuale, la termocoppia tubeskin per la misura superficiale rappresenta il metodo più efficace per la misura continua della temperatura della parete del tubo, particolarmente importante durante l’avvio della camera di combustione.
L’importanza del monitoraggio continuo della TWT durante l’avviamento di un SMR
L’avviamento è una delle operazioni più impegnative in un impianto di steam methane reformer. La sicurezza e l’efficienza possono essere compromesse se non vengono seguite queste fasi specifiche:
- Introdurre lentamente azoto caldo finché la temperatura del reformer non supera il punto di rugiada. Questo per evitare la condensazione che comprometterebbe il catalizzatore.
- Una volta raggiunta la temperatura del punto di rugiada, aggiungere vapore saturo fino a raggiungere la temperatura di riduzione del catalizzatore.
- Accendere i bruciatori per raggiungere la temperatura ottimale. Se i bruciatori sono troppi, la durata dei tubi può ridursi notevolmente a giorni, ore o addirittura minuti.
Il modo migliore per controllare la temperatura delle pareti dei tubi durante l’avvio dell’SMR è utilizzare sonde di temperatura a contatto in grado di trasmettere i dati direttamente e continuamente alla sala di controllo. La termocoppia tubeskin, posizionata in varie zone della camera di reforming, può avvisare rapidamente gli operatori in caso di surriscaldamento dei tubi. Queste informazioni consentono di intervenire immediatamente e di applicare azioni correttive prima che i tubi si danneggino in modo irreversibile.
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