石油精製および石油化学における加熱炉のO2濃度測定－加熱炉の数が多く、燃焼管理は不可欠

概要

石油精製工場および石油化学工場には、10 工程以上あるのが一般的です。加熱炉は、その 1 つ 1 つの工程ごとに存在するといってもいいほどです。また、加熱炉のほかにも数基のボイラが存在します。したがって、高い燃焼効率で操業することは、経費節減のために重要です。
通常、これらの工場において燃焼管理する場合、O₂ の測定・制御に使用する酸素濃度計には防爆性が要求されます。防爆仕様の「ZS8 ジルコニア式酸素濃度計」はこの条件に適合し、かつ、センサの寿命が長く保守も容易な直接挿入形の検出器を有しているので、長期に亘り安定した運転が行えます。

 

お客様の期待

• 加熱炉・ボイラの燃焼効率を上げたい
• 防爆の環境で測定したい
• 連続で安定した酸素濃度を測定したい
• ランニングコストを削減したい
• 設備更新のイニシャルコストはミニマムに抑えたい

 

プロセス概略

石油精製工程の概要、および O₂ 濃度測定箇所

石油化学におけるナフサ分解工程

石油化学においての各種原料の製造は、石油精製工場から供給されるナフサを加熱分解する工程から始まります。一連の工程において分解用加熱炉は一体となった形で 6 ～ 12 基存在し、各炉ごとに煙道があります。

石油精製および石油化学の分解用加熱炉においては、O₂ 濃度の測定点として煙道（スタック）を選定する場合と火炉の出口付近（コンベクション）を選定する場合があります。

 

YOKOGAWA のソリューション

フィールドデータ

• プロセス条件
  温度：スタック：300 ～ 600℃
  　　　コンベクション：600 ～ 1100℃
  圧力：-200 ～ 0 Pa
  ダスト量：1 g/Nm³ 以下

測定システム

 

ユーティリティ

電源：100、115、220、240V AC、50/60 Hz
消費電力：酸素濃度計：最大時 270VA、通常時 80VA
　　　　　保温用ヒーター（電気ヒーター保温の場合）：最大時 400VA、通常時 200VA
スチーム：圧力：通常時；約 0.8 MPa（保温温度 120 ～ 160℃）
計装空気：供給圧：100 kPa
　　　　　流量：6 Nl/min

留意点

• 検出器はプローブ先端が垂直下向きになるよう取り付けるのが最良ですが、水平までの任意の角度に取り付けることも許容されます。
  ただし、高温用プローブアダプタをご使用になる場合は、必ず、SiC 製プローブ部が垂直下向きとなるようにします。
• 検出器のプローブ先端が、測定ガスの流れの上流側を向かないようにします。
• このアプリケーションは測定点が負圧のため、空気エゼクタで測定ガスをセンサ部に吸引します。ガス温度の低下によって生じた結露がダストを付着させ、流路が閉塞するのを防ぐため保温することが必要です。
  • 保温部の加熱は、スチームヒータまたは電気ヒータで行います。
  • 保温は、露点（120 ～ 160℃）以上となるように行います。
    注：露点は、燃焼ガス中硫黄成分の濃度によって異なります。ガス専焼のように硫黄成分が含まれない場合、スチーム保温においてはスチーム圧 0.2 ～ 0.3MPa（温度：約 130℃）でも保温が可能です。
  • 保温箇所は、インサルコートやセラミックスウールなどで覆って保温効果を高めるようにします。
  • エゼクタへの空気は、保温部のヒータで温めてから供給するようにします。
    注：エゼクタへの空気配管をヒータに巻き付けて加熱します。
• 検出器（防爆構造：Exd II BT3X）の表面温度は、防爆規定により、200℃以下に保持することが必要です。