Csőkemence állapotellenőrzése és beállítása termográfiával
Az olajfeldolgozó üzemekben a technológiai folyamatok egyik kulcs berendezése az úgynevezett csőkemence. A szénhidrogén-származékok feldolgozása során többnyire a teljes finomítási folyamat hőigényét e berendezések szolgáltatják, állapotuk és hatékonyságuk ezért a teljes folyamatra, annak költségére nézve kulcsfontosságú tényező.
Csőkemence termelési funkciója
A szénhidrogén finomítás rektifikáló és frakcionáló folyamatainak jelentős energiaigényét általában forróolajos – hőcserélőkön keresztül megvalósított – fűtéssel valósítják meg. A forróolaj-ellátást az említett csőkemencékkel (azaz tárolótér nélküli, folytonos és összefüggő, zárt csőrendszerből álló, nyomás alatti fűtőberendezéssel) és keringető szivattyúkkal biztosítják.
A csőkemencékben felfűtött olaj kilépő hőmérséklete tipikusan 200 ºC körüli érték, a technológiai folyamatból az olaj hasznos hőjének leadása után alacsonyabb, 150 ºC körüli hőmérséklettel tér vissza. A teljes technológiai körben a hőcserélők különböző, úgynevezett talphőmérséketei a folyamatoktól függően változnak. Egy-egy csőkemencés fűtőrendszerben akár több száz tonna olaj keringetésével biztosítják a folyamatos szénhidrogén-feldolgozást.
A vizsgált csőkemencében kemencénként két-két termék-csőkígyóban vezetett, folyadék halmazállapotú technológiai közeget gázégőkből nyert energiával melegítik fel. A csőkemencébe belépő anyag előmelegítése a konvekciós zónában füstgázzal, végső hőmérsékletre történő melegítése a sugárzó térben történik. A felfűtött közeg kétfázisú (gőz és folyadék) anyagként távozik a csőkemencéből.
A kemencék oldalfalain az eredeti terv szerint 90-90 égőpanel került elhelyezésre. Az égők fűtőgáz-levegő keveréket égetnek el. Ebben a kialakításban egy-egy panel 144 samott téglát tartalmaz.
1. ábra Csőkemence égőterének részlete és egyik égője
A csőkemence néhány, a vizsgálat szempontjából fontosabb paramétere:
- Melegítéshez használt hőáram: ~ 14 MW
- Fűtőgáz mennyisége: 3500 Nm3/h
- Méretezési hőmérséklet: tűztérben 400 °C, kívül 300 °C
- Méretezési nyomás: 18,5 bar
Karbantartási és ellenőrzési ciklusok
Csőkemencék rendszeres ellenőrzésének alapját a napi, műszakváltáskori szemrevételezés adta. Mivel a vizsgált csőkemencék égői nem rendelkeztek automatikus vezérléssel és égőnkénti figyelőrendszerrel, ezért nagyobb ellenőrzési gyakoriságot követeltek meg az üzemben tartótól. Az égők jó beállítása mellett lehetséges automata üzem beállítása, amely azonban csak a teljes csőkemence által elérhető teljesítményre vonatkozik, a számítógépes figyelés is csak a legfontosabb reteszfeltételekre és technológiai paraméterekre terjed ki, mint például:
- hőmérsékleti értékek és maximumok,
- szénhidrogén koncentráció égőtérben,
- szekciónkénti nyomás az égőtérben,
- fűtőgáz nyomása.
A csőkemence karbantartása az üzem éves, nyári leállási ciklusához kötődik, míg műszaki tartalma a szemrevételezéstől és a hatósági eljárás eredményétől függ. A hatósági vizsgálat azonban csak az olajmelegítő csőkígyóra vonatkozik, mint magas hőmérsékleten működő nyomástartó edényre. A karbantartások időpontja és különösen műszaki tartalma a látszólag merev ciklusok ellenére az ellenőrző vizsgálatok és a műszaki diagnosztika megfigyelései alapján meghatározható.
Karbantartás és ellenőrzés tartalma
Csőkemencékre vonatkozó állagfelmérő és karbantartási tevékenységeket gépkönyve tételesen nem rögzítette, a karbantartások műszaki tartalma az adott vizsgálati jegyzőkönyveknek megfelelően a művezetés véleményezésével kerül meghatározásra. Kivétel ez alól a már említett hatósági vizsgálatra kötelezett olajfűtő csőkígyó, melynek esedékes szerkezeti vizsgálatát a hatóság végezteti.
A csőkemencéken a következő főbb ellenőrzéseket és karbantartást szükséges végrehajtani az éves karbantartási időszak alatt:
- a samott falazat állapotának ellenőrzése, karbantartása,
- kemence hőszigetelő burkolatainak ellenőrzése, karbantartása,
- csőfordulók ultrahangos falvastagság ellenőrzése,
- csőkötegek rögzítésének, tartóvillák állapotának ellenőrzése, javítása,
- konvekciós tér falazatának ellenőrzése, karbantartása,
- tüzeléstechnikai ellenőrzés (égők, keverők, szabályozók, stb.).
Karbantartás-tervezés és műszaki diagnosztika
A jellemzően merev karbantartási ciklusú üzem mellett eredetileg nem alkalmaztak fent leírt ellenőrzéseken kívül más diagnosztikai eljárást sem a csőkemence állapotának felmérésére, sem a felhasznál energia csökkentésére. A diagnosztikai vizsgálatok alkalmazásának kitűzött céljai ennek megfelelően:
- a csőkemence energiafelhasználásánal csökkentése az égők időszakos ellenőrzésével,
- a csőkemencék falazatának időszakos álapotfelmérése a károsodások meghatározására,
- a feltárt hibák kiterjedési folyamatának ellenőrzése az üzembiztonság fenntartása érdekében, és
- a feltárt hibák alapján a karbantartás-tervezés támogatása a várható műszaki tartalom meghatározásával
2. ábra Csőkemence égősorainak hőképe - az égők beállításával lényeges energia-megtakarítás érhető el
A hőkamerás ellenőrző vizsgálatok számos hibát, eltérést tártak fel a vizsgált csőkemencén. A hőképeken azonosíthatók voltak a rosszul beállított égők, illetve beállításukat a hőkamerás méréssel egyidejűleg, ellenőrzés mellett lehetett megtenni. A hőkamerás vizsgálatok egyik legfontosabb és azonnali eredménye volt a csőkemence energia-felhasználásának - mintegy 10-12%-kal történő - csökkentése. Ez a megtakarítás havi szinten egyenértékű volt egy a vizsgálatokhoz alkalmazott hőkamera árával.
A hőkamerás vizsgálatok során a csőkemence falazatának állapota is jól megfigyelhető volt. Az ellenőrzés során pontosítani lehettett a károsodások kiterjedését, mely a karbantartás előkészítéséhez, műszaki- és pénzügyi tervezéshez nyújtott érdemi segítséget.
Fentieken túl a hőkamerás vizsgálatok közvetlen megtérülésben nehezen számszerűsíthető eredménye a csőkemence és az általa kiszolgált technológiai folyamat biztonságának fenntartása volt. A kezdeti sikerek után rendszeresen alkalmazott hőkamerás vizsgálatokkal a feltárt károsodások terjedése jól követhetővé, a váratlan leállások helyett a szüséges beavatkozás, karbantartás ideje és terjedelme tervezhetővé vált.