立式爐火焰監(jiān)測防塵罩的研制

于守清

摘要：本文主要針對聯(lián)合站高效加熱爐火焰監(jiān)測探頭易受雜物影響，導(dǎo)致加熱爐意外熄火的問題，利用加熱爐現(xiàn)有合風(fēng)支架結(jié)構(gòu)，研制加熱爐火焰監(jiān)測探頭防護(hù)裝置，減少因外界因素導(dǎo)致加熱爐意外熄火情況的發(fā)生，提高加熱爐運(yùn)行效率，保證摻水溫度正常，可減少在冬季因摻水溫度過低產(chǎn)凍堵井事故的產(chǎn)生，減少崗位工人點(diǎn)爐次數(shù)，降低崗位工人的勞動強(qiáng)度，提高聯(lián)合站的管理水平。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合站;加熱爐;防塵罩;高效率

引言

本站供水崗立式高效爐，負(fù)責(zé)二工區(qū)和三工區(qū)8座計(jì)量間，154口油井的摻水供熱，日產(chǎn)原油120噸，是我礦日產(chǎn)原油量的五分之一。高效爐功率為3MW（兆瓦），是普通加熱爐功率的三倍，冬季停爐后如啟爐不及時慘水溫度快速下降容易造成油井管線凍堵，嚴(yán)重影響產(chǎn)量，高效爐平穩(wěn)的運(yùn)行，是保證完成我礦原油生產(chǎn)任務(wù)的重要環(huán)節(jié)之一。

加熱爐采用天然氣加熱，在加熱爐熄火的時候能夠自動切斷氣源。加熱爐通過紫外線火焰監(jiān)測探頭實(shí)現(xiàn)火焰監(jiān)測，但在加爐運(yùn)行過程中火焰的噴射和液體的流動產(chǎn)生振動，使煙管內(nèi)的隔熱混凝土層脫落和爐管鐵銹掉落，遮擋住火焰檢測探頭檢測不到火焰，在沒有熄火的情況下，氣源也會被切斷，造成強(qiáng)制熄火，因此故障每年造成意外熄火280次，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)，增加了工作強(qiáng)度，為減少此類故障的發(fā)生，研制《立式爐火焰監(jiān)測防塵罩》

一、立式加熱爐燃燒器結(jié)構(gòu)

1、合風(fēng)支架上端與爐體相連，下端連接主進(jìn)氣管，點(diǎn)火高電壓探頭，點(diǎn)火進(jìn)氣管，火燃監(jiān)測探頭

兩種不同形式的火嘴，每臺高爐有三組火嘴

安裝防塵罩前合風(fēng)支架上圖片

二、立式爐火焰監(jiān)測防塵罩設(shè)計(jì)思路及功能要求

2.1立式爐火焰監(jiān)測防塵罩的研制的思路

利用加熱爐現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、位置、空間、環(huán)境及探頭工作原理，在不影響火焰監(jiān)測探頭正常監(jiān)測火焰、保證加熱爐安全的基礎(chǔ)上，研制防護(hù)裝置，在制作材料、尺寸設(shè)計(jì)、安裝位置、牢固性能等多方面考慮，減少墜落物對監(jiān)測探頭的影響，最大限度的減少意外熄火現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2防塵罩功能要求

2.2.1不影響正?；鹧姹O(jiān)測。

2.2.2牢固性，經(jīng)受6級風(fēng)力。

2.2.3強(qiáng)度，能夠經(jīng)受高溫火燃烘烤。

2.2.4易安裝，容易清理落入防塵罩內(nèi)的雜物。

三、立式爐火焰監(jiān)測防塵罩設(shè)計(jì)

根據(jù)防塵罩的性能指標(biāo)及功能要求，還仔細(xì)考慮了防塵罩的安全性、穩(wěn)定性和其所安裝的位置等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1形狀設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)成圓柱形筒狀、長方體筒狀和圓錐體筒狀三種

三種形狀的優(yōu)缺點(diǎn)對比：

3.1.1圓柱形筒狀

優(yōu)點(diǎn)：上部防塵效果好，占用空間小

缺點(diǎn)：由于圓筒形狀制作不規(guī)則和突出平臺內(nèi)側(cè)有螺紋，會造成結(jié)合不嚴(yán)密，底部防塵效果不好，如加以固定密封，增加操作難度，操作空間有限，簡易安裝后穩(wěn)定效果差

3.1.2長方體筒狀

優(yōu)點(diǎn)：上部監(jiān)測效果好，底部防塵效果好

缺點(diǎn)：由于方形內(nèi)圓與突出平臺相切，上部變成40mm×40mm，上部防塵面積在三種方案中它最大，受力面積較大，在強(qiáng)力風(fēng)作用下會傾倒，遮擋探頭造成強(qiáng)制熄火，穩(wěn)定性差

3.1.3圓錐體筒狀

優(yōu)點(diǎn)：上部孔徑可調(diào)整到最佳狀態(tài)，下部防塵效果好，穩(wěn)定效果好

缺點(diǎn)：底圓大小受到突出平臺與合風(fēng)支架側(cè)面間距限制，制作難度較前面種方案大

通過對這三種形狀優(yōu)缺點(diǎn)的反復(fù)對比，最終選定圓錐體筒狀放在探頭平臺上方式。

3.2防塵罩尺寸設(shè)計(jì)

3.2.1上孔尺寸大小設(shè)計(jì)：

在防塵罩的設(shè)計(jì)過程中，如果想要防塵效果好，上孔的面積越小越好，要想監(jiān)測效果好，上孔的面積越大越好。綜上因素考慮，我們保證監(jiān)測效果好的前提盡量縮小孔徑，在不考慮底圓的情況下，我們設(shè)計(jì)三種不同孔?10mm，?20mm，，上孔?10mm在大火焰情況下正常監(jiān)測，在烘爐小火焰情況下，有時監(jiān)測不到火焰，?20mm能夠正常工作，必須保持下方對中，不然會出?10mm后果，最后我們做到留有余地，采用同突出平臺相同直徑?30mm的圓，做上孔圓

3.2.2下加圓尺寸大小設(shè)計(jì)：

在上孔確定后，下圓越大防塵罩會越穩(wěn)定，突出平臺距合風(fēng)支架有15mm，可知下圓最大為70mm（15×2+40），加工最大底圓的缺點(diǎn)是，安裝后一方面不可調(diào)整，如加工偏差就會出現(xiàn)上孔監(jiān)測面積減少，為了安裝可調(diào)整上孔對中，保證最大監(jiān)測面積，將底圓設(shè)計(jì)為?60mm

3.2.3高度設(shè)計(jì)：

過高穩(wěn)定不好，同時影響監(jiān)測效果，過低時在風(fēng)大時，吹動突出平臺上雜物，沿錐體壁面越過上孔邊緣，再次進(jìn)防塵罩內(nèi)，起不到防塵效果，根據(jù)兩火嘴合風(fēng)中下邊高度，綜合考慮，我們防塵罩高度為50mm

四、防塵罩所的選材與制作

4.1防塵罩的選材

在防塵罩部件選材方面，我們遵循三個原則：一是材質(zhì)要便于加工，二是防腐蝕，三是保證高溫環(huán)境不變形。通過對比我們選擇彩鋼板做為加工原料

4.2防塵罩的制作

我們根據(jù)上下圓周長，加上咬合邊長，高度，在選定材料彩鋼板上畫出圓，剪出兩邊形成扇面，兩邊咬合在一起形成一個圓錐體，接縫粘合處理，將做好的圓錐體放入合風(fēng)支架上面時，首先，將合風(fēng)開度調(diào)節(jié)電磁閥的螺絲拆除，取下圓形齒輪，把合風(fēng)開度手動增大，適合放入防塵罩，清理火焰監(jiān)測器突出平臺周圍雜物，再放平防塵罩，在火焰監(jiān)測器下方調(diào)節(jié)上圓口對中，完成組裝

五、防塵罩現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)場試驗(yàn)

外力移動測試：在風(fēng)力偏大時，結(jié)論：會使防塵罩產(chǎn)生位移，

滾動顆粒物測試 結(jié)論：阻擋全部顆粒物進(jìn)入探頭

落入物堆積測試 結(jié)論：只有垂直30mm直徑圓上方落下，才能進(jìn)入探頭，其余會撞到防塵罩壁面，落在防塵罩周圍，堆積起來，但不會達(dá)到防塵罩上邊，大約到防塵罩中部時就會從合風(fēng)口吹到外面

改進(jìn)不足：通過外力移動測試，在風(fēng)力偏大時，會使防塵罩產(chǎn)生位移，我們分析是由于重量不足引起的，經(jīng)過幾次試驗(yàn)將內(nèi)徑為30mm金屬環(huán)加入在防塵罩內(nèi)部，外圓與防塵罩接觸處用熱熔膠固定，增加了穩(wěn)定性，同時也達(dá)到了要求，風(fēng)力已經(jīng)無法移動，并且同孔徑不影響檢測火焰的效果，在防塵罩形成一個平臺，提升垂直落物接收，增強(qiáng)防塵效果

六、結(jié)論

高效加熱爐火焰監(jiān)測探頭防塵罩安裝使用一年，經(jīng)統(tǒng)計(jì)因墜落物引起的意外熄火次數(shù)由原來的280次下降到20次，安全性能達(dá)到了聯(lián)合站要求，收到很好的效果。一是提高了加熱爐運(yùn)行效率，保證完成原油產(chǎn)量，減小了油井管線凍堵的風(fēng)險(xiǎn)。二是提高了聯(lián)合站管理水平，由于意外熄火次數(shù)的減少，減少了加熱爐啟動次數(shù)，減輕了勞動強(qiáng)度。三是取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，年增產(chǎn)60噸，減少火焰監(jiān)測探頭損失5個以上，年經(jīng)濟(jì)效益2萬元。