立式爐火焰監測防塵罩的研制

于守清

摘要：本文主要針對聯合站高效加熱爐火焰監測探頭易受雜物影響，導致加熱爐意外熄火的問題，利用加熱爐現有合風支架結構，研制加熱爐火焰監測探頭防護裝置，減少因外界因素導致加熱爐意外熄火情況的發生，提高加熱爐運行效率，保證摻水溫度正常，可減少在冬季因摻水溫度過低產凍堵井事故的產生，減少崗位工人點爐次數，降低崗位工人的勞動強度，提高聯合站的管理水平。

關鍵詞：聯合站;加熱爐;防塵罩;高效率

引言

本站供水崗立式高效爐，負責二工區和三工區8座計量間，154口油井的摻水供熱，日產原油120噸，是我礦日產原油量的五分之一。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，嚴重影響產量，高效爐平穩的運行，是保證完成我礦原油生產任務的重要環節之一。

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測探頭實現火焰監測，但在加爐運行過程中火焰的噴射和液體的流動產生振動，使煙管內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，造成強制熄火，因此故障每年造成意外熄火280次，嚴重影響了正常生產，增加了工作強度，為減少此類故障的發生，研制《立式爐火焰監測防塵罩》

一、立式加熱爐燃燒器結構

1、合風支架上端與爐體相連，下端連接主進氣管，點火高電壓探頭，點火進氣管，火燃監測探頭

兩種不同形式的火嘴，每臺高爐有三組火嘴

安裝防塵罩前合風支架上圖片

二、立式爐火焰監測防塵罩設計思路及功能要求

2.1立式爐火焰監測防塵罩的研制的思路

利用加熱爐現有的結構、位置、空間、環境及探頭工作原理，在不影響火焰監測探頭正常監測火焰、保證加熱爐安全的基礎上，研制防護裝置，在制作材料、尺寸設計、安裝位置、牢固性能等多方面考慮，減少墜落物對監測探頭的影響，最大限度的減少意外熄火現象的發生。

2.2防塵罩功能要求

2.2.1不影響正常火焰監測。

2.2.2牢固性，經受6級風力。

2.2.3強度，能夠經受高溫火燃烘烤。

2.2.4易安裝，容易清理落入防塵罩內的雜物。

三、立式爐火焰監測防塵罩設計

根據防塵罩的性能指標及功能要求，還仔細考慮了防塵罩的安全性、穩定性和其所安裝的位置等因素進行設計。

3.1形狀設計

設計成圓柱形筒狀、長方體筒狀和圓錐體筒狀三種

三種形狀的優缺點對比：

3.1.1圓柱形筒狀

優點：上部防塵效果好，占用空間小

缺點：由于圓筒形狀制作不規則和突出平臺內側有螺紋，會造成結合不嚴密，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，簡易安裝后穩定效果差

3.1.2長方體筒狀

優點：上部監測效果好，底部防塵效果好

缺點：由于方形內圓與突出平臺相切，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，在強力風作用下會傾倒，遮擋探頭造成強制熄火，穩定性差

3.1.3圓錐體筒狀

優點：上部孔徑可調整到最佳狀態，下部防塵效果好，穩定效果好

缺點：底圓大小受到突出平臺與合風支架側面間距限制，制作難度較前面種方案大

通過對這三種形狀優缺點的反復對比，最終選定圓錐體筒狀放在探頭平臺上方式。

3.2防塵罩尺寸設計

3.2.1上孔尺寸大小設計：

在防塵罩的設計過程中，如果想要防塵效果好，上孔的面積越小越好，要想監測效果好，上孔的面積越大越好。綜上因素考慮，我們保證監測效果好的前提盡量縮小孔徑，在不考慮底圓的情況下，我們設計三種不同孔?10mm，?20mm，，上孔?10mm在大火焰情況下正常監測，在烘爐小火焰情況下，有時監測不到火焰，?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下加圓尺寸大小設計：

在上孔確定后，下圓越大防塵罩會越穩定，突出平臺距合風支架有15mm，可知下圓最大為70mm（15×2+40），加工最大底圓的缺點是，安裝后一方面不可調整，如加工偏差就會出現上孔監測面積減少，為了安裝可調整上孔對中，保證最大監測面積，將底圓設計為?60mm

3.2.3高度設計：

過高穩定不好，同時影響監測效果，過低時在風大時，吹動突出平臺上雜物，沿錐體壁面越過上孔邊緣，再次進防塵罩內，起不到防塵效果，根據兩火嘴合風中下邊高度，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：一是材質要便于加工，二是防腐蝕，三是保證高溫環境不變形。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支架上面時，首先，將合風開度調節電磁閥的螺絲拆除，取下圓形齒輪，把合風開度手動增大，適合放入防塵罩，清理火焰監測器突出平臺周圍雜物，再放平防塵罩，在火焰監測器下方調節上圓口對中，完成組裝

五、防塵罩現場實驗

現場試驗

外力移動測試：在風力偏大時，結論：會使防塵罩產生位移，

滾動顆粒物測試 結論：阻擋全部顆粒物進入探頭

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

改進不足：通過外力移動測試，在風力偏大時，會使防塵罩產生位移，我們分析是由于重量不足引起的，經過幾次試驗將內徑為30mm金屬環加入在防塵罩內部，外圓與防塵罩接觸處用熱熔膠固定，增加了穩定性，同時也達到了要求，風力已經無法移動，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，增強防塵效果

六、結論

高效加熱爐火焰監測探頭防塵罩安裝使用一年，經統計因墜落物引起的意外熄火次數由原來的280次下降到20次，安全性能達到了聯合站要求，收到很好的效果。一是提高了加熱爐運行效率，保證完成原油產量，減小了油井管線凍堵的風險。二是提高了聯合站管理水平，由于意外熄火次數的減少，減少了加熱爐啟動次數，減輕了勞動強度。三是取得了可觀的經濟效益，年增產60噸，減少火焰監測探頭損失5個以上，年經濟效益2萬元。