Termocoppia tubeskin per massimizzare la capacità delle camere di combustione

WIKA ha sviluppato una gamma completa di termocoppie tubeskin per raffinerie, impianti chimici e applicazioni con vapore surriscaldato.

Conoscendo la nostra reputazione di sensori di temperatura innovativi, un operatore di SMR (Small Modular Reactors, una categoria di reattori nucleari) ci ha contattato diversi anni fa per una consulenza sul monitoraggio continuo della temperatura superficiale della parete del tubo (TWT).

L'obiettivo era quello di operare in modo più efficiente, riducendo al minimo il consumo di carburante e aumentando la produttività.

Sfida: misura continua della termocoppia tubeskin senza saldature ripetute

La camera di combustione aveva un design a due camere con una configurazione a bruciatori laterali. Altre specifiche:

- Numero di tubi: 96
- Materiale del tubo: acciaio 24/35 Cr/Ni e Nb/Ti
- Dimensioni del tubo: diametro esterno di 154,6 mm (6 pollici), lunghezza di 13,3 m (43,6 piedi).
. Temperatura della parete del tubo: da 750 a 820 °C (da 1.382 a 1.508 °F)

Oltre al monitoraggio della temperatura della parete del tubo, l'operatore di SMR voleva evitare ripetute saldature per la sostituzione delle termocoppie.

Soluzione: gruppi di termocoppia tubeskin progettati su misura

I nostri esperti di temperatura e saldatura hanno esaminato la camera di combustione e hanno proposto una soluzione per ottimizzare il reformer di questo operatore.

Abbiamo proposto l'assieme di termocoppia skinpoint TC59-X XTRACTO-PAD®, un gruppo di termocoppie in cui un canale di guida e uno scudo termico sono saldati al tubo, con la termocoppia rimovibile che scorre dentro e fuori attraverso l'estremità del canale di guida.

Questa speciale esecuzione consente di sostituire facilmente le termocoppie tra un turnaround e l'altro senza compromettere l'integrità del tubo. Lo scudo termico brevettato che ricopre la termocoppia la protegge dall'ambiente circostante più caldo della camera di combustione, fornendo così la misura di temperatura più accurata attualmente disponibile e aumentando la durata del sensore.

Per installare i cavi di transizione della termocoppia alla morsettiera e completare l'installazione è stata utilizzata un'uscita a pistone sul fondo della camera di combustione. Sono stati utilizzati metodi standardizzati per garantire le corrette distanze di instradamento e che la transizione della termocoppia non superasse la temperatura massima consentita.

Poiché ogni SMR è diverso, abbiamo progettato il sensore della termocoppia sagomato, il canale di guida e lo scudo termico brevettato per ogni dimensione di tubo e sensore.

Risultati: migliori prestazioni e risparmi sui costi

Il cliente è stato molto soddisfatto delle prestazioni dell'XTRACTO-PAD®. Grazie al monitoraggio continuo della temperatura superficiale del tubo (TWT), è stato in grado di:

- Ottenere misure di temperatura estremamente precise durante l'avviamento, evitando così danni catastrofici ai tubi o al catalizzatore.
- Massimizzare la durata dei tubi evitando il surriscaldamento.
- Ridurre il consumo di combustibile attraverso una corretta gestione del bruciatore.
- Monitorare le prestazioni del catalizzatore e stimarne con precisione l'invecchiamento.
- Massimizzare la produzione attraverso un corretto bilanciamento dei bruciatori e delle velocità di alimentazione, con il minimo rischio di surriscaldamento e di rottura dei tubi.

Quattro anni dopo, durante il primo turnaround dell'impianto dopo l'installazione del gruppo di termocoppie tubeskin, i tecnici sono stati felici di constatare che tutti gli elementi di temperatura erano perfettamente funzionanti e operavano come previsto.

Durante il prossimo turnaround, previsto per il 2023, il cliente prevede di sostituire proattivamente le termocoppie, un processo che non richiederà ulteriori interventi a caldo, grazie al design unico di XTRACTO-PAD.

I tubi della camera di combustione si stanno avvicinando alla fine del loro ciclo di vita naturale. Al momento della sostituzione, l'operatore di questo SMR sta pensando di far installare le parti saldabili del gruppo termocoppia - canale di guida, scudo termico, clip del tubo - presso lo stabilimento del produttore del tubo, per risparmiare tempo e ridurre al minimo eventuali problemi legati al trattamento termico.

Quando arriveranno i nuovi tubi della camera di combustione, il cliente dovrà semplicemente inserire il sensore della termocoppia all'interno della sua guaina con isolamento minerale, infilarlo nelle clip e completare l'installazione.

Questo cliente di lunga data è rimasto così soddisfatto del sistema di monitoraggio della temperatura dei tubi WIKA che sta pianificando di implementarlo in altri due impianti.