Les points chauds (hot spots) peuvent réduire considérablement la durée de vie des tubes dans les fours. Pour surveiller les points chauds, les tubes doivent être équipés d’un système de mesure de température fiable et robuste. Les assemblages de thermocouple multipoints peuvent alerter rapidement les opérateurs en cas de point chaud. De plus, les innovations augmentent la précision et éliminent pratiquement le besoin de soudures larges qui accentuent la faiblesse des tubes et réduit encore un peu plus leur durée de vie.
La température est le facteur le plus important affectant la durée de vie du tube dans les fours de reformage des usines de gaz de synthèse. Leur durée de vie typique est de 10 ans (100 000 heures) de service à leur température de conception maximale. Lorsque les températures de fonctionnement dépassent ce maximum, la durée de vie totale du tube du four diminue.
Même lorsque les températures sont étroitement contrôlées, les différentes parties d’un tube de four peuvent présenter des différences thermiques dues à :
- L’impact de flamme
- Le débit de gaz inégal
- Les flux variables
- La désactivation / empoisonnement du catalyseur.
Ces facteurs, ainsi que d’autres événements liés à la température, entraînent des points chauds. Même les plus petits affectent l’ensemble du tube, car la matière vieillit plus rapidement à ces endroits et elle est davantage sujet à une défaillance que les parties plus froides. Selon les conditions, l’opérateur peut avoir besoin de réduire la vitesse du flux, ce qui diminue la production. Ou bien, le four subira une perte de méthane en raison d’une combustion réduite, nécessaire pour maintenir les points chauds dans les limites de température acceptable pour la paroi du tube (TWTL).
Surveillance des points chauds
Garder les conditions de fonctionnement dans le TWTL minimise les pannes, optimise l’efficacité et maximise la durée de vie du tube. Une méthode courante de surveillance individuelle des points chauds consiste à utiliser un pyromètre infrarouge. La plupart de ces dispositifs contrôlent l’émissivité mais nécessitent tout de même des calculs fastidieux.
Une meilleure solution consiste à utiliser à la fois un pyromètre et un système de mesure de thermocouple en ligne. Ce dernier permet une comparaison rapide des relevés de température avec ceux du pyromètre, ainsi qu’un ajustement facile du réglage de l’émissivité du pyromètre pour mieux simuler les conditions effectives dans le four. Il n’est pas rare que des pyromètres plus anciens lisent 5°C de plus que la température réelle si l’émissivité n’est pas correctement réglé. Dans le cas d’opérations à débit limité dues à la TWTL d’un point chaud, les informations de température doivent être précises pour éviter des pertes de production.
Mesure précise de la température de peau avec des thermocouples
Les assemblages de thermocouple fournissent des mesures précises de la température des tubes de four en temps réel. Cependant, la précision sur place est un problème lorsqu’un thermocouple mesure à la fois la température du tube (souhaitable) et la source de chaleur radiante (indésirable).
Toute saillie sur le tube du four recueille et dégage de la chaleur dans le tube. Par conséquent, les thermocouples exposés reçoivent de la chaleur des deux sources, ce qui donne des lectures plus élevées imprécises. Compte tenu de ce point critique, Gayesco International – une division de WIKA – a développé le Xtracto-Pad® (TC59-X). Ce thermocouple possède un bouclier thermique sur la pointe de mesure. L’isolation garantit que le thermocouple ne reçoit sa chaleur que de la peau et n’est pas perturbé par la chaleur radiante. De plus, la jonction de mesure étant protégée, le thermocouple, déjà résistant de par sa fabrication, a une durée de vie encore plus longue.
WIKA continue de développer et d’améliorer des solutions de mesure de température pour des applications difficiles dans les usines de gaz de synthèse, les raffineries et les industries chimiques et pétrochimiques. Contactez nos experts pour plus d’informations.