一种关于焦炭塔展开后的二维平面温度场的重构方法

曹西 舒安庆 丁克勤

摘  要：在求解焦炭塔的整体温度场的问题时，对焦炭塔模型进行了结构简化，将焦炭塔展开为二维平面矩形，并通過重构二维矩形面的温度场来得到焦炭塔的整体温度场。文章通过采用的11个温度传感器在焦炭塔上进行布置，并对简化的焦炭塔进行展开，通过找到相邻节点间的温度关系式建立方程组，进而求解出矩形面内的所有的节点温度。所求节点温度即为划分网格后的各个小矩形面的顶点温度。最后，采用形函数内插的方式，得到各个小矩形面内的温度并进行拼接可以得到最终所需要的焦炭塔的二维平面矩形温度场。

关键词：焦炭塔;传感器的布设;温度场重构

中图分类号：TE962 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）24-0014-03

Abstract： In order to solve the problem of the whole temperature field of the coke drum， the structure of the coke drum model is simplified， the coke drum is expanded into a two-dimensional plane rectangle， and the whole temperature field of the coke drum is obtained by reconstructing the temperature field of the two-dimensional rectangle. In this paper， 11 temperature sensors are arranged on the coke drum， and the simplified coke drum is expanded. By finding the temperature relationship between adjacent nodes， a set of equations is established， and then all the node temperatures in the rectangular plane are solved. The calculated node temperature is the vertex temperature of each small rectangular surface after mesh generation. Finally， the temperature in each small rectangle can be obtained by shape function interpolation， and the final two-dimensional temperature field of coke drum can be obtained by splicing.

Keywords： coke drum; layout of sensor; temperature field reconstruction

1 概述

延迟焦化工艺在炼油工业占据着重要地位，焦炭塔是延迟焦化装置中的核心设备。焦炭塔一个完整的工艺流程主要包括蒸汽预热、油气预热、进油生焦、蒸汽冷却及给水冷却等阶段[1]，温度变化复杂且最高温度可达500℃。故焦炭塔温度周期变化导致的热应力是其产生塔体变形乃至失效的关键因素[2]。

目前对焦炭塔温度的研究，大部分文献都是通过ANSYS仿真分析去求解焦炭塔的温度场和应力场[3-6]。温度作为影响焦炭塔性能的一项重要因素，人们通常采用构建合适的温度监测系统去监测焦炭塔关键部位的温度变化，以此来保障焦炭塔的结构健康。本文则是在监测焦炭塔的关键部位温度的基础上，提出了一种基于温度传感器提供的监测点温度，进而重构出焦炭塔整体温度场的方法。……