Un opérateur de reformeurs de méthane à vapeur a pu minimiser la consommation de carburant du brûleur et augmenter la productivité après avoir installé des assemblages XTRACTO-PAD® sur les parois des tubes du four.

WIKA a développé une gamme complète de thermocouples de peaux pour les raffineries, les usines chimiques et les applications de vapeur surchauffée. Connaissant notre réputation en matière de capteurs de température innovants, un exploitant de reformeurs de méthane à vapeur (=SMR= steam methane reformer) nous a contactés il y a plusieurs années pour obtenir des conseils sur la surveillance continue de la température de la paroi du tube (=TWT= tube wall temperature). Son objectif était de faire fonctionner l’installation plus efficacement en minimisant la consommation de carburant et en augmentant la productivité.

Le défi : mesurer en continu la température de la paroi des tubes sans soudure répétée


Le four avait une conception à deux chambres avec une configuration à brûleur latéral. Autres spécifications :

  • Nombre de tubes : 96
  • Matériau des tubes : 24/35 Cr/Ni et Nb/T
  • Dimensions des tubes : Diamètre extérieur de 154,6 mm, longueur de 13,3 m
  • Température de la paroi du tube : 750 à 820°C

En plus de la surveillance de la température de la paroi du tube, l’opérateur du SMR voulait éviter les soudures répétées pour le remplacement des thermocouples.

La solution : Assemblages de thermocouples de peaux conçus sur mesure

Thermocouple de peau XTRACTO-PAD®

Nos experts en température et en soudage ont examiné le four et ont trouvé une solution pour optimiser le reformeur de cet opérateur. Nous avons proposé le XTRACTO-PAD®, un ensemble de thermocouple dans lequel un canal de guidage rembourré et une protection thermique sont soudés au tube, le thermocouple amovible pouvant être introduit et retiré par l’extrémité du canal de guidage.

Cette conception spéciale permet de remplacer facilement les thermocouples entre les révisions sans compromettre l’intégrité du tube. Le bouclier thermique breveté qui recouvre le thermocouple le protège de l’environnement plus chaud du four, fournissant ainsi la mesure de température la plus précise actuellement disponible et augmentant la durée de vie du capteur.

Une sortie à piston vers le fond du four a été utilisée pour installer les câbles de raccordement du thermocouple vers le bloc de connexion et terminer l’installation. Des méthodes normalisées ont été utilisées pour garantir des distances d’acheminement correctes et aussi pour que la transition du thermocouple ne dépasse pas sa température maximale admissible.

Comme chaque SMR est différent, nous avons conçu la sonde thermocouple profilée, le canal de guidage et la protection thermique brevetée pour chaque tube et chaque taille de sonde.

Résultats : De meilleures performances et des économies de coûts


Le client a été très satisfait des performances du XTRACTO-PAD®. Grâce à la surveillance continue de la température de la paroi du tube , ils ont pu :

  • Obtenir des mesures de température très précises pendant le démarrage, évitant ainsi des dommages catastrophiques aux tubes ou au catalyseur.
  • Maximiser la durée de vie des tubes en évitant les surchauffes.
  • Diminuer la consommation de carburant grâce à une bonne gestion du brûleur.
  • Contrôler les performances du catalyseur et estimer avec précision son âge.
  • Maximiser la production en équilibrant correctement les brûleurs et les débits d’alimentation avec un risque minimal de surchauffe et de défaillance par fluage des tubes.

Quatre ans plus tard, lors de la première révision de l’usine après l’installation de l’ensemble des thermocouples de peaux, ils ont été heureux de constater que tous les éléments de température étaient entièrement fonctionnels et fonctionnaient comme prévu. Lors de la prochaine révision, prévue en 2023, le client prévoit de remplacer les thermocouples de manière proactive – un process qui ne nécessitera pas de travaux à chaud supplémentaires, grâce à la conception unique du XTRACTO-PAD.

Les tubes du four approchent maintenant de la fin de leur durée de vie naturelle. Lorsqu’ils seront remplacés, cet opérateur de SMR envisage de faire installer les pièces soudables de l’ensemble du thermocouple – canal de guidage, protection thermique, clips de tube – dans les installations du fabricant de tubes afin de gagner du temps et de minimiser les problèmes liés au traitement thermique. Lorsque les nouveaux tubes du four arriveront, ce client n’aura qu’à glisser la sonde du thermocouple dans sa gaine à isolation minérale, à l’enfiler dans les clips et à terminer l’installation.

Ce client de longue date était tellement satisfait du système de surveillance de la température WIKA qu’il prévoit activement de l’installer dans deux autres usines.

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