RU2564377C1 - System for study of high-temperature deposits - Google Patents
System for study of high-temperature deposits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564377C1 RU2564377C1 RU2014120944/28A RU2014120944A RU2564377C1 RU 2564377 C1 RU2564377 C1 RU 2564377C1 RU 2014120944/28 A RU2014120944/28 A RU 2014120944/28A RU 2014120944 A RU2014120944 A RU 2014120944A RU 2564377 C1 RU2564377 C1 RU 2564377C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catalytic
- fuel
- heating
- heater
- study
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D5/00—Protection or supervision of installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B25/02—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of industrial processes; of machinery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к технологии нагрева отдельных участков в устройствах, предназначенных для моделирования условий и исследования образования отложений при повышенных температурах (высокотемпературные отложения). Изобретение касается метода нагрева и устройства, работающего на каталитическом сжигании (окислении) газообразного углеводородного топлива.The present invention relates to technology for heating individual sections in devices designed to simulate conditions and study the formation of deposits at elevated temperatures (high temperature deposits). The invention relates to a heating method and a device operating on the catalytic combustion (oxidation) of gaseous hydrocarbon fuel.
Исследование образования отложений на горячих поверхностях является очень сложной задачей и требует больших затрат. Экспериментальные стенды с регулируемыми условиями для исследования образования отложений используются как в коммерческих компаниях, так и в университетах по всему миру. Экспериментальный стенд обычно состоит из линии (трубы), по которой течет жидкость, системы охлаждения и испытательного участка. Линия может быть частью циркуляционного контура. В этом случае в состав стенда входит емкость, где хранится рабочая жидкость. Испытательный участок представляет собой часть линии обычно в виде трубы, которая нагревается для повышения температуры рабочей жидкости таким образом, чтобы создать условия для образования и отложения осадков. При этом процессы образования и отложения осадков фиксируются и анализируются различными методами. Чтобы получить надежные и воспроизводимые результаты исследований и точные расчеты, чрезвычайно важно обеспечить воспроизводимые условия экспериментов, в частности поддерживать однородный тепловой поток, передаваемый рабочей жидкости на испытательном участке. В существующих технологиях при исследовании высокотемпературных отложений используют нагрев при помощи огневых нагревателей (печей), электрических нагревателей, нагретых теплоносителей. Однако все перечисленные способы имеют недостатки.The study of the formation of deposits on hot surfaces is a very difficult task and is expensive. Adjustable conditions test benches for the study of scale formation are used both in commercial companies and in universities around the world. An experimental bench usually consists of a line (pipe) along which fluid flows, a cooling system, and a test site. A line can be part of a circulation loop. In this case, the stand includes a container where the working fluid is stored. The test site is part of the line, usually in the form of a pipe, which is heated to raise the temperature of the working fluid in such a way as to create conditions for the formation and deposition of sediments. In this case, the processes of formation and deposition of sediments are recorded and analyzed by various methods. In order to obtain reliable and reproducible research results and accurate calculations, it is extremely important to ensure reproducible experimental conditions, in particular, to maintain a uniform heat flow transmitted by the working fluid at the test site. In existing technologies, in the study of high-temperature deposits, heating is used with the help of fire heaters (furnaces), electric heaters, heated coolants. However, all of the above methods have disadvantages.
В патенте US 4176544, G01N 17/00, 04.12.1979 для подвода тепла в испытательном участке используют печь с электрическим подогревом. При использовании такого нагрева трудно контролировать тепловой поток, передаваемый рабочей жидкости, что может привести к невоспроизводимости измерений и результатов.In patent US 4176544, G01N 17/00, 12/04/1979 for the supply of heat in the test area using an electric heater. When using such heating, it is difficult to control the heat flux transmitted by the working fluid, which can lead to irreproducibility of measurements and results.
При нагреве с использованием теплоносителя, включая использование кожухотрубных теплообменников, трудно поддерживать постоянный тепловой поток внутри испытательного участка, что может привести, как и в предыдущем случае, к невоспроизводимости измерений и результатов.When heated using a coolant, including the use of shell-and-tube heat exchangers, it is difficult to maintain a constant heat flow inside the test section, which can lead, as in the previous case, to the irreproducibility of measurements and results.
Пример экспериментальной установки с использованием электрического нагрева на участке предварительного нагрева и на испытательном участке описывается в заявке WO 2012131281 A1, G01N 17/00, 04.10.2012. Тепло генерируется при пропускании электрического тока через металлические стенки трубопровода. Электрический нагрев позволяет точно регулировать и измерять тепловой поток и температуру металлической поверхности. Однако при таком электрическом нагреве конструкция устройства усложняется за счет использования специальной электрической изоляции, которая должна быть использована во фланцевых соединениях и измерительных системах. Кроме того, создаваемые электрические и магнитные поля могут повлиять на поведение некоторых видов отложений.An example of an experimental setup using electric heating in a pre-heating section and in a test section is described in WO 2012131281 A1, G01N 17/00, 04/10/2012. Heat is generated by passing electric current through the metal walls of the pipeline. Electric heating allows you to precisely control and measure the heat flux and temperature of the metal surface. However, with such electrical heating, the design of the device is complicated by the use of special electrical insulation, which should be used in flange connections and measuring systems. In addition, the generated electric and magnetic fields can affect the behavior of certain types of deposits.
Изобретение решает задачу создания экспериментальных установок для исследования высокотемпературных отложений с системами нагрева, которые обеспечивают равномерный нагрев, высокий контроль теплового потока, безопасную эксплуатацию и, в то же время, упрощают доступ к испытательному участку для проведения необходимых измерений, монтажных работ, а также отказ от электрической изоляции.The invention solves the problem of creating experimental installations for the study of high-temperature deposits with heating systems that provide uniform heating, high heat flow control, safe operation and, at the same time, simplify access to the test site for the necessary measurements, installation work, as well as refusal electrical isolation.
Задача решается системой для исследования высокотемпературных отложений, предназначенных для исследования образования отложений, которая включает устройство для нагрева локальных участков, работающее на основе каталитического беспламенного окисления газообразного углеводородного топлива, которое содержит по крайней мере один каталитический нагреватель, состоящий из двух одинаковых полуцилиндрических каталитических элементов радиального типа, в которых тепловой поток направлен в сторону воображаемой оси цилиндра и которые крепятся к соответствующим одинаковым полуцилиндрическим металлическим кожухам; одного или нескольких патрубков для подвода топлива, количество которых зависит от длины нагревателя.The problem is solved by a system for studying high-temperature deposits designed to study the formation of deposits, which includes a device for heating local areas, based on the catalytic flameless oxidation of gaseous hydrocarbon fuel, which contains at least one catalytic heater, consisting of two identical semicylindrical radial-type catalytic elements in which the heat flux is directed towards the imaginary axis of the cylinder and which are stronger tsya identical to the corresponding semi-cylindrical metal shell; one or more nozzles for fuel supply, the number of which depends on the length of the heater.
Каталитический нагреватель содержит дополнительную систему крепления для соединения двух частей нагревателя друг с другом в рабочем положении и дополнительную систему поддержки для фиксации нагревателя в нужном положении в рабочем положении.The catalytic heater comprises an additional fastening system for connecting the two parts of the heater to each other in the working position and an additional support system for fixing the heater in the desired position in the working position.
В каталитическом нагревателе использует различные виды газообразного углеводородного топлива, предпочтительно, метан и смесь пропана с бутаном.The catalytic heater uses various types of gaseous hydrocarbon fuels, preferably methane and a mixture of propane and butane.
Каталитический нагреватель имеет конструкцию с открытой структурой по отношению к окружающей среде, обеспечивая естественный доступ воздуха и диффузию кислорода к поверхности катализатора для окисления топлива, а также последующий отвод горячих продуктов сжигания топлива, или, альтернативно, имеет принудительную циркуляцию воздуха в системе нагрева и отвода выхлопных газов.The catalytic heater has a design with an open structure in relation to the environment, providing natural air access and oxygen diffusion to the surface of the catalyst for fuel oxidation, as well as the subsequent removal of hot fuel combustion products, or, alternatively, has forced air circulation in the heating and exhaust system gases.
Система может содержать более одного каталитического нагревателя. В этом случае каталитические нагреватели расположены последовательно непосредственно друг за другом, для обеспечения непрерывного нагрева; или на некотором расстоянии друг от друга, чтоб обеспечить чередование нагреваемых и не нагреваемых участков.A system may include more than one catalytic heater. In this case, the catalytic heaters are arranged sequentially directly one after another, to ensure continuous heating; or at some distance from each other to ensure the alternation of heated and unheated areas.
Система содержит систему контроля теплового потока и температур, которая управляется посредством привода в действие запорно-регулирующей арматуры с целью регулирования на основе сигналов соответствующих датчиков одним или несколькими параметрами, среди которых расход топлива, состав топливной смеси, соотношение топлива к воздуху.The system contains a heat flow and temperature control system, which is controlled by actuating shut-off and control valves to regulate one or several parameters based on the signals of the respective sensors, including fuel consumption, composition of the fuel mixture, and fuel to air ratio.
Описано применение системы для нагрева испытательного участка, обычно трубопровода с проходящей через него исследуемой жидкостью, в устройствах исследования образования отложений, а также для предварительного нагрева исследуемой жидкости до входа в испытательный участок установки исследования образования отложений.The application of the system for heating a test section, usually a pipeline with a test fluid passing through it, in devices for studying the formation of deposits, as well as for preheating the test liquid before entering the test section of a plant for studying the formation of deposits, is described.
Система состоит из устройства для нагрева испытательного участка, который представляет собой линейный участок трубопровода с исследуемой жидкостью, циркулирующей через него. Нагрев осуществляется в определенной части испытательного участка с помощью по крайней мере одного каталитического нагревателя, работающего на газовом углеводородном топливе и состоящего из двух одинаковых полуцилиндрических каталитических элементов; каждый элемент состоит из каталитического слоя, в котором происходит беспламенное сжигание топлива, располагается коаксиально к испытательному участку и обеспечивает равномерный нагрев внешней поверхности трубопровода. Топливо подается к каждому полуцилиндрическому каталитическому элементу через одну или несколько труб, в зависимости от длины участка нагрева. В альтернативной модификации с помощью использования нескольких раздельных каталитических нагревателей, установленных на испытательном участке, для исследования отложений могут быть созданы различные температурные профили вдоль испытательного участка, включая чередующиеся холодные и горячие зоны.The system consists of a device for heating the test section, which is a linear section of the pipeline with the test fluid circulating through it. The heating is carried out in a certain part of the test site using at least one catalytic heater operating on gas hydrocarbon fuel and consisting of two identical semi-cylindrical catalytic elements; each element consists of a catalytic layer in which flameless combustion of fuel takes place, is coaxial to the test site and ensures uniform heating of the outer surface of the pipeline. Fuel is supplied to each semi-cylindrical catalytic element through one or more pipes, depending on the length of the heating section. In an alternative modification using several separate catalytic heaters installed on the test site, various temperature profiles can be created along the test site to study deposits, including alternating cold and hot zones.
В другой альтернативной модификации, в дополнение к предыдущей, один или несколько коротких каталитических нагревателей используются на участках трубопровода, по которому подается рабочая жидкость, до испытательного участка по ходу движения жидкости, для предварительного нагрева исследуемой жидкости так, чтобы обеспечить заданную температуру жидкости на входе в испытательный участок.In another alternative modification, in addition to the previous one, one or more short catalytic heaters are used in sections of the pipeline through which the working fluid is supplied, up to the test section in the direction of movement of the liquid, for preheating the test liquid so as to provide a given temperature of the liquid at the inlet to test site.
Во всех модификациях газообразное углеводородное топливо подается непосредственно к каталитическим слоям через подводящие трубы, а кислород к каталитическим слоям подводится из окружающего воздуха за счет диффузии. Топливо вступает в реакцию с кислородом на поверхности катализатора. Продукты реакции отводятся в окружающую среду через свободное кольцевое пространство между трубопроводом и внутренней поверхностью нагревателя. Отвод воздуха и отработанных газов может осуществляться путем естественной конвекции или принудительной циркуляцией. В случае использования принудительной циркуляции воздух подается через систему подачи воздуха, и газообразные продукты сгорания отводятся через систему отвода газов. Нагреватели могут быть адаптированы к различным видам топлива, расширяя их температурный диапазон в зависимости от теплотворной способности топлива и других параметров процесса каталитического сжигания топлива. Тепловой поток, температуру катализатора, стенок трубы, жидкости на выходе испытательного участка можно легко и точно контролировать с помощью системы управления на основе сигналов от ряда датчиков, установленных в разных местах трубопровода и устройства для нагрева, а также регулируя расход топлива, подаваемого в каждый каталитический нагреватель, состав топливной смеси и соотношение топлива к воздуху. При использовании нескольких каталитических нагревателей централизованная система управления может отслеживать и регулировать эти показатели в целом или по отдельности.In all modifications, gaseous hydrocarbon fuel is supplied directly to the catalytic layers through the supply pipes, and oxygen to the catalytic layers is supplied from the ambient air due to diffusion. Fuel reacts with oxygen on the surface of the catalyst. The reaction products are discharged into the environment through the free annular space between the pipeline and the inner surface of the heater. Air and exhaust gases may be vented by natural convection or forced circulation. In the case of forced circulation, air is supplied through the air supply system, and gaseous products of combustion are discharged through the gas exhaust system. Heaters can be adapted to various types of fuel, expanding their temperature range depending on the calorific value of the fuel and other parameters of the catalytic combustion of fuel. The heat flow, the temperature of the catalyst, the walls of the pipe, the liquid at the outlet of the test section can be easily and accurately controlled using a control system based on signals from a number of sensors installed in different places of the pipeline and heating device, as well as adjusting the flow rate of fuel supplied to each catalytic heater, fuel mixture and fuel to air ratio. With the use of several catalytic heaters, a centralized control system can monitor and control these indicators as a whole or separately.
Основным преимуществом каталитического нагрева по сравнению системами нагрева с использованием традиционных печей или нагретых вторичных жидкостей является обеспечение более равномерного нагрева. По сравнению с электрическим нагревом настоящее изобретение устраняет необходимость применения электрической изоляции фланцев на испытательном участке, что значительно упрощает конструкцию. Легкая установка и демонтаж, безопасность беспламенного каталитического горения и конструкции, когда отсутствует взрывоопасная топливовоздушная смесь, также являются дополнительными преимуществами изобретения.The main advantage of catalytic heating compared to heating systems using traditional furnaces or heated secondary liquids is to provide more uniform heating. Compared to electric heating, the present invention eliminates the need for electrical insulation of the flanges at the test site, which greatly simplifies the design. Easy installation and dismantling, safety of flameless catalytic combustion and design when there is no explosive air-fuel mixture are also additional advantages of the invention.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг. 1 - общая схема устройства для исследования высокотемпературных отложений.FIG. 1 is a general diagram of a device for researching high temperature deposits.
Фиг. 2 - сечение испытательного участка трубопровода и устройства для нагрева.FIG. 2 is a cross section of a test section of a pipeline and a heating device.
Фиг. 3 - вид каталитического нагревателя в поперечном сечении 9.1-9.2, показанном на Фиг. 2.FIG. 3 is a cross-sectional view of a catalytic heater 9.1-9.2 shown in FIG. 2.
Фиг. 4 - вид в продольном сечении каталитического нагревателя и нескольких патрубков для подвода топлива.FIG. 4 is a view in longitudinal section of a catalytic heater and several nozzles for supplying fuel.
Фиг. 5 - вид в продольном сечении ряда нагревателей.FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a series of heaters.
Фиг. 6 - вид в продольном сечении каталитического нагревателя, оснащенного датчиками и системой управления.FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a catalytic heater equipped with sensors and a control system.
На Фиг. 1 показана общая схема устройства для исследования образования высокотемпературных отложений. Устройство обычно, но не обязательно, состоит из резервуара 1, где хранится рабочая жидкость; участка предварительного нагрева 2; насоса 3; линии циркуляции 4; участка охлаждения 5 и испытательного участка 6. Исследуемая жидкость циркулирует в направлении стрелки, указанной на рисунке. Как правило, трубы изолированы. Испытательным участком 6 обычно является линейный участок трубопровода с циркулирующей через него жидкостью, внутри которого расположен участок 7, который нагревается при помощи нагревательного элемента 8 для повышения температуры рабочей жидкости и способствованию образованию отложений. Трубопровод может иметь круглое поперечное сечение (труба), кольцевое поперечное сечение (труба в трубе) или другую форму.In FIG. 1 shows a general diagram of a device for studying the formation of high temperature deposits. The device usually, but not necessarily, consists of a reservoir 1, where the working fluid is stored; pre-heating section 2; pump 3; circulation lines 4; cooling section 5 and test section 6. The test fluid circulates in the direction of the arrow indicated in the figure. Pipes are usually insulated. The test section 6 is usually a linear section of the pipeline with a fluid circulating through it, inside which there is a section 7, which is heated by means of a heating element 8 to increase the temperature of the working fluid and contribute to the formation of deposits. The pipeline may have a circular cross section (pipe), an annular cross section (pipe in the pipe), or other shape.
Изобретение предполагает, что нагревательным элементом 8 является радиационный нагреватель, работающий на каталитическом сжигании газового углеводородного топлива. Фиг. 2 и 3 иллюстрируют, соответственно, вид осевого продольного разреза испытательного участка и поперечного сечения по линиям 9.1-9.2 варианта конструкции согласно настоящему изобретению. Тепловой поток равномерно подается на внешнюю поверхность участка тестируемого трубопровода 10, представленного в виде трубы на чертежах, но не ограничивается этой формой. Каталитический нагреватель состоит из двух одинаковых полуцилиндрических каталитических элементов 11.1, 11.2 для беспламенного каталитического сжигания топлива, расположенных коаксиально трубе, и обеспечивает радиальный тепловой поток к внешней поверхности трубы, как показано стрелками на Фиг.3. Топливо подается через трубы 12.1, 12.2. Кислород из окружающего воздуха за счет диффузии проникает в каталитический слой, реагируя с подающимся газообразным топливом на поверхности катализатора. При использовании диффузионного типа сжигания топлива отсутствует образование взрывоопасных смесей, что обеспечивает безопасную эксплуатацию. Продукты реакции, к которым относятся вода и оксид углерода (CO2), а также избыток воздуха отводятся от поверхности катализатора через пространство между трубопроводом и нагревателями в окружающую среду. Каталитические слои 11.1, 11.2 зафиксированы на двух одинаковых полуцилиндрических металлических кожухах 13.1, 13.2, которые обеспечивают механическую поддержку полуцилиндрических каталитических элементов и подводящих труб. Опорные элементы для фиксации каталитических нагревателей в нужном положении могут также крепиться к металлическим кожухам. Оба полуцилиндрических каталитических элемента в смонтированном и рабочем состоянии могут быть соединены друг с другом при помощи дополнительный системы крепления 14.1-14.2.The invention suggests that the heating element 8 is a radiation heater operating on the catalytic combustion of gas hydrocarbon fuel. FIG. 2 and 3 illustrate, respectively, an axial longitudinal sectional view of a test section and a cross-section along lines 9.1-9.2 of an embodiment according to the present invention. The heat flux is uniformly supplied to the outer surface of the section of the
В другой модификации, когда требуется нагрев длинных участков трубопровода, могут использоваться более протяженные полуцилиндрические каталитические элементы 15.1-15.2, как показано на Фиг. 4. В этом случае может использоваться несколько патрубков, подводящих газовое топливо, чтобы обеспечить равномерное распределение топлива по каталитическому слою. На Фиг.4 в каждом полуцилиндрическом каталитическом элементе используется по три патрубка (соответственно, 16.1, 16.3, 16.5 и 16.2, 16.3, 16.6), но число патрубков может меняться в зависимости от конкретного случая.In another embodiment, when heating of long sections of the pipeline is required, longer semi-cylindrical catalyst elements 15.1-15.2 can be used, as shown in FIG. 4. In this case, several nozzles supplying gas fuel can be used to ensure uniform distribution of fuel throughout the catalytic bed. In figure 4, in each semi-cylindrical catalytic element, three nozzles are used (16.1, 16.3, 16.5 and 16.2, 16.3, 16.6, respectively), but the number of nozzles may vary depending on the particular case.
В других вариантах несколько коротких каталитических нагревателей могут быть установлены для изучения влияния чередования холодных и горячих зон или моделирования температурных профилей. Использование раздельных нагревателей позволяет работать каждому из них при разных режимах, на разном количестве и виде топлива. Каталитические нагреватели могут быть размещены друг за другом, чтобы обеспечить непрерывный нагрев, или разделены, чтобы обеспечить чередование нагреваемых и не нагреваемых участков. Одна из таких модификаций показана на Фиг. 5, где два коротких каталитических нагревателя 17.1 и 17.2 установлены в раздельных зонах испытательного участка. Каждый из этих каталитических нагревателей имеет такие же характеристики, как каталитический нагреватель в модификации, показанной на Фиг. 2 и 3.In other embodiments, several short catalytic heaters can be installed to study the effects of alternating cold and hot zones or to simulate temperature profiles. The use of separate heaters allows each of them to work under different modes, on different amounts and types of fuel. Catalytic heaters can be placed one after another to provide continuous heating, or separated to provide alternation of heated and unheated areas. One such modification is shown in FIG. 5, where two short catalytic heaters 17.1 and 17.2 are installed in separate areas of the test site. Each of these catalytic heaters has the same characteristics as the catalytic heater in the modification shown in FIG. 2 and 3.
В другой альтернативной модификации один или несколько каталитических нагревателей используются на участке трубы до испытательного участка с целью предварительного нагрева жидкости и достижения определенной температуры жидкости на входе в испытательный участок. Описание каталитических нагревателей в этом случае сходно тому, что описано ранее. Отличия могут заключаться в расположении каталитических нагревателей на трубе, в характеристиках трубы и режимах работы нагревателей.In another alternative modification, one or more catalytic heaters are used in the pipe section to the test section in order to preheat the liquid and achieve a certain liquid temperature at the inlet of the test section. The description of catalytic heaters in this case is similar to that described previously. Differences may lie in the location of the catalytic heaters on the pipe, in the characteristics of the pipe and the operating modes of the heaters.
Для запуска каталитические нагреватели должны быть предварительно разогреты до температуры, когда далее уже не требуется внешний подвод тепла и поддержание необходимой температуры катализатора, достаточной для стабильного каталитического сжигания топлива, обеспечивается за счет тепла, выделяемого при сжигании топлива. Для этого могут быть использованы известные методы предварительного нагрева катализатора, в том числе факельное сжигание топлива, электрический нагрев, каталитический нагрев с газовыми водородсодержащими смесями, нагрев горячим воздухом от внешнего источника.To start, catalytic heaters must be preheated to a temperature when external heat supply is no longer required and the required catalyst temperature sufficient for stable catalytic combustion of fuel is maintained due to the heat generated during fuel combustion. For this, known methods of preheating the catalyst can be used, including flaring fuel, electric heating, catalytic heating with gas hydrogen-containing mixtures, heating with hot air from an external source.
В качестве топлива могут быть использованы различные газы. В зависимости от химического состава используемых газов могут меняться состав катализатора и основные параметры процесса горения газов. Предпочитаемые газы содержат пропан-бутановую смесь с температурой зажигания около 200°C и метан с температурой зажигания около 450°C.Various gases can be used as fuel. Depending on the chemical composition of the gases used, the composition of the catalyst and the main parameters of the gas combustion process can vary. Preferred gases contain a propane-butane mixture with an ignition temperature of about 200 ° C and methane with an ignition temperature of about 450 ° C.
Во всех модификациях система нагрева включает в себя систему контроля, способную регулировать поток тепла, температуру катализатора, стенок трубы или температуру исследуемой жидкости на выходе посредством изменения одного или более технологических параметров, таких как расход топлива, состав топливной смеси и соотношение воздух/топливо, на основе измерений при помощи соответствующих датчиков. Модификация, включающая систему управления и датчики, представлена на Фиг. 6.In all modifications, the heating system includes a control system capable of regulating the heat flux, the temperature of the catalyst, the pipe walls or the temperature of the test fluid at the outlet by changing one or more process parameters, such as fuel consumption, fuel composition and air / fuel ratio, by based measurements using appropriate sensors. A modification including a control system and sensors is shown in FIG. 6.
Температурные датчики 18.1, 18.2 предназначены для измерения температуры стенок трубы, температурные датчики 19.1, 19.2 предназначены для измерения температуры в слое катализатора. Температура может контролироваться в одной или нескольких точках в пределах нагреваемого участка. Устройства 20 и 21 содержат датчики для контроля характеристик потока жидкости, которые могут включать в себя температуру, давления и расхода. Устройства 22.1-22.2 содержат клапаны для регулирования расхода топлива и/или состава топлива и, по крайней мере, датчики расхода. Сигналы от различных датчиков передаются в систему управления 23. Эта система используется для управления работой каталитического нагревателя и регулирования состава и расхода газового топлива, подающегося в каждый нагревательный элемент в необходимом количестве путем приведения в действие соответствующих клапанов управления. Если используется принудительная циркуляция воздуха, то отношение воздуха к топливу также контролируется.Temperature sensors 18.1, 18.2 are designed to measure the temperature of the pipe walls, temperature sensors 19.1, 19.2 are designed to measure the temperature in the catalyst bed. The temperature can be controlled at one or more points within the heated area.
Если используются несколько каталитических нагревателей, система управления может централизованно обрабатывать все данные одновременно. Управление различными нагревателями может выполняться независимо друг от друга или в сочетании друг с другом. Система контроля может использовать обычные схемы управления, управляющие алгоритмы, управление на основе прогнозирующих моделей или другие алгоритмы управления. В течение всего времени температура катализатора должна поддерживаться выше температуры зажигания и может достигать значения до 700°C и выше.If multiple catalytic heaters are used, the control system can centrally process all the data at once. The control of various heaters can be performed independently of each other or in combination with each other. The control system may use conventional control schemes, control algorithms, control based on predictive models or other control algorithms. At all times, the temperature of the catalyst must be maintained above the ignition temperature and can reach values up to 700 ° C and higher.
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/RU2014/000380 WO2015183123A1 (en) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | System for investigating high-temperature deposits |
RU2014120944/28A RU2564377C1 (en) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | System for study of high-temperature deposits |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014120944/28A RU2564377C1 (en) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | System for study of high-temperature deposits |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2564377C1 true RU2564377C1 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=54251072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014120944/28A RU2564377C1 (en) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | System for study of high-temperature deposits |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564377C1 (en) |
WO (1) | WO2015183123A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109458566B (en) * | 2018-12-21 | 2020-05-22 | 西安石油大学 | Device and method for measuring solid phase deposition characteristics of different wall surfaces of pipeline |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1337769A1 (en) * | 1985-07-30 | 1987-09-15 | Войсковая Часть 74242 | Method of determining tendency of oil to formation of high-temperature deposits |
KR20040096077A (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-16 | 김성천 | the Device for Cleaning Sewage |
RU2439491C1 (en) * | 2010-06-17 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Method for determining value of deposits on inner surface of pipeline and device for its implementation |
WO2012131281A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Imperial Innovations Limited | Test rig and method for simulating and analysing petrochemical fouling |
RU125692U1 (en) * | 2012-07-12 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") | DEVICE FOR DETERMINING SURFACE SIZES |
-
2014
- 2014-05-26 RU RU2014120944/28A patent/RU2564377C1/en not_active IP Right Cessation
- 2014-05-26 WO PCT/RU2014/000380 patent/WO2015183123A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1337769A1 (en) * | 1985-07-30 | 1987-09-15 | Войсковая Часть 74242 | Method of determining tendency of oil to formation of high-temperature deposits |
KR20040096077A (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-16 | 김성천 | the Device for Cleaning Sewage |
RU2439491C1 (en) * | 2010-06-17 | 2012-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Method for determining value of deposits on inner surface of pipeline and device for its implementation |
WO2012131281A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Imperial Innovations Limited | Test rig and method for simulating and analysing petrochemical fouling |
RU125692U1 (en) * | 2012-07-12 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа" (ОАО "НИПИгазпереработка") | DEVICE FOR DETERMINING SURFACE SIZES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2015183123A1 (en) | 2015-12-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Danon et al. | Numerical investigation of burner positioning effects in a multi-burner flameless combustion furnace | |
Fu et al. | Experimental research on convective heat transfer of supercritical hydrocarbon fuel flowing through U-turn tubes | |
Li et al. | Experimental investigation of porous media combustion in a planar micro-combustor | |
Votta et al. | Experimental investigation of transcritical methane flow in rocket engine cooling channel | |
US2582134A (en) | Indirect heater for fluids | |
RU2564731C1 (en) | Device of heating of local sections of pipelines | |
CN103728340B (en) | A kind of method and experimental provision being applicable to flow model high-temperature, high pressure fluid Measured Results of Thermal Conductivity | |
Pei et al. | Secondary flow and oxidation coking deposition of aviation fuel | |
Barcellos et al. | Ultra-low-emission steam boiler constituted of reciprocal flow porous burner | |
RU2564377C1 (en) | System for study of high-temperature deposits | |
Fissore et al. | Design and testing of small‐scale unsteady‐state afterburners and reactors | |
Stathopoulos et al. | Heat transfer of supercritical mixtures of water, ethanol and nitrogen in a bluff body annular flow | |
Wang et al. | Experimental research on convective heat transfer characteristics of molten salt in a pebble bed channel with internal heat source | |
Xu et al. | Tailor-making thermocouple junction for flame temperature measurement via dynamic transient method | |
Huang et al. | Bed-to-tube heat transfer characteristics with an immersed horizontal tube in the pressurized fluidized bed at high temperature | |
CN105674237B (en) | A kind of hearth outlet of power station boiler and horizontal flue flue-gas temperature field real-time measurement method | |
Xu et al. | Experimental study of the effect of a radiant tube on the temperature distribution in a horizontal heating furnace | |
Kitagawa et al. | Temporally resolved two-dimensional spectroscopic study on the effect of highly preheated and low oxygen concentration air on combustion | |
CN116399896A (en) | Foam fluid thermal stability testing device and method | |
RU179479U1 (en) | Device for studying in-situ oxidation processes | |
Alshehri et al. | Effect of nonuniform isoflux heating on natural convection heat transfer in a prismatic modular reactor | |
JP6765798B2 (en) | Calorimeter | |
RU2406916C1 (en) | Device for field pipelines flameless heating | |
RU2284514C1 (en) | Method and device for determining heat-protecting properties of high-temperature coating of blanks | |
Laws et al. | Design and Performance Assessment of an Experimental Rig to Conduct Material Nitridation Studies at Extreme Ammonia Conditions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180527 |