火焰監視儀在氣田無人值守集氣站的應用

陳浩 黃龍暉 郭建軍 張進龍

摘要：氣田集氣站在日常運行過程中包含氣井節流前加熱及脫水三甘醇再生加熱工藝，目前氣田正在逐步實施集氣站數字化無人值守，加熱爐及脫水橇重沸器火源是集氣站安全平穩運行的一處重要風險源點。HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀為爐膛內部火焰觀測提供了有效技術支撐，本文對該設備在作業區某站的應用進行了詳實的記錄、總結，為今后此設備的大規模實踐應用提供依據。

關鍵詞：火焰監視儀 ?加熱爐 ?脫水橇重沸器 ?安全運行

1前言

作業區2013年全面實行集氣站數字化無人值守，站場安全平穩運行面臨著較以往更大的挑戰。天然氣集輸過程中，為預防天然氣節流后溫度低生成水合物堵塞采氣管線，氣田普遍采用負壓式天然氣加熱爐對節流前天然氣進行加熱，同時氣田采用集氣站初步脫水生產模式，脫水采用進口或國產集成橇。加熱爐及脫水橇以站內自用氣作為燃料，天然氣易燃易爆，在加熱爐脫水橇運行過程中監控人員無法監控火焰的燃燒情況及爐內火焰變化，如果出現異常不能及時處理，一旦發生事故造成的損失將無法估量。現作業區引進了HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀，確保監控人員能實時觀測到設備爐膛內火焰運行情況，隨時掌控設備的運行狀況，為集氣站的安全運行提供了保障。

2加熱爐、脫水橇運行現狀

無人值守集氣站日常運行過程中的主要安全監控手段就是關注集氣站各項設備運行的參數。無人值守站視頻綜合監控不僅能夠實現原有的設備狀態遠程查看與控制，還可對動力設備的工作狀態、人員出入管理、防盜入侵和消防系統等進行統一的可視化集成管理，對前端現場設備的運行環境狀況進行實時監控，但是部分設備運行異常還是不能及時的發現。

集氣站內主要的火源是加熱爐與脫水橇，目前加熱爐及脫水橇運行時遠程能監控到的數值點只有水套爐溫度、重沸器溫度。當火焰熄滅或者燃燒異常時很難及時的發現。一旦火焰探測器或氣源馬達閥發生故障，會導致氣源無法有效切斷。而站場大部分馬達閥因長期處于開啟狀態，密封效果無法保證，一旦火焰熄滅天然氣未能及時切斷將會形成較大安全隱患。部分集氣站外部環境惡劣，刮風下雨時會導致集氣站加熱爐和脫水橇重沸器的火焰燃燒異常，甚至熄滅的現象。

加熱爐的異常燃燒、火焰熄滅頻率較高，異常燃燒導致天然氣浪費，溫度異常時還可引發爆燃。冬季運行時節流溫度過低可導致管線堵塞，影響天然氣正常的生產。“回火”較嚴重時可導致加熱爐無法正常運行等一系列問題。所以及時的發現燃燒異常有助于我們及時的解決問題，消除安全隱患，保障正常生產。

加熱爐溫度異常升高后，根據溫度曲線觀察變化較為緩慢，現場火焰燃燒情況無法判斷，一旦出現燃燒異常或者天然氣泄漏，將給站場的安全運行帶來威脅。集氣站數字化設備運行不穩定，錯誤的數據反饋給運行監控帶來一定的難度，而且數字化無人值守站實行一天一巡檢的制度，在無法判斷現場情況時需要保障點人員去現場落實生產情況，增加了員工的出車頻次和勞動強度。運行監控人員在觀察水溫變化時無法準確的進行監控，實時的掌握現場的生產運行情況導致不能準確的給生產調度提供依據，造成調度指令下達不準確。

3 HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀

3.1HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀簡介

HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀是一種監視全爐膛火焰燃燒狀態的彩色工業電視系統[3]。在加熱爐、脫水橇安裝后視頻監控人員在監控室對加熱爐、重沸器爐膛內的火焰燃燒情況有了清晰而直觀的了解。

內窺式火焰電視探頭鏡片的使用上，采用的是耐高溫的寶石鏡片和石英玻璃相結合的鏡片組，比起一般的Q9玻璃有著非同一般的優越性，具體性能和指標如下：a.耐高溫：可在1000℃的溫度下長時間地使用;b.熱學性能：石英玻璃熱膨脹系數特別小，只有普通玻璃的1/12—1/20;c.石英玻璃是極好的耐酸材料;d.光學性能：石英玻璃在紫外線到紅外線的整個光譜波段都有較好的透光性能，可見光透過率達95%以上。

3.2工作原理

HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀主要由手動退膛裝置、輸像管、攝像機、電控柜、監視器、保護裝置及連接電纜等部分組成。手動退膛裝置安裝在爐外壁上，懸吊輸像管及相應的單元可以自由伸進爐內或者退出;輸像管把爐內火焰燃燒的圖像傳到爐外攝像機靶面上，由攝像機把圖像傳到控制室內的監視器上進行顯示;電控柜為攝像機提供電源;保護裝置為鏡管及攝像機的工作創造條件。

4 HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀現場應用

4.1在集氣站員工點火過程中，遠程視頻監控可以觀察到爐膛內部點火全過程，出現故障可以及時遠程喊話，現場及時處理，保證了點火安全。火點著后可以通過內部觀察火焰顏色進行風門的調整，使火焰在最佳狀態燃燒，有利于節能減排。停爐操作時如果發生燃料氣閥門無法關嚴或內漏現象，導致燃料氣泄漏，燃燒器繼續燃燒，可以直觀的從顯示畫面中看到，操作人員可以及時的發現并排除故障，杜絕安全隱患。

4.2正常運行過程中，視頻監控人員可以看到爐內火焰的燃燒情況，對于爐內燃燒條件的變化使得火焰的燃燒位置發生變化，火焰“添管”;或外界條件改變導致火焰燃燒不充分，火焰呈現異常顏色;火焰由于各種原因異常熄滅等情況發生時。視頻監控人員能及時有效的發現并通知應急保障點員工進行配風調節，火滅的情況下及時遠程操控加熱爐氣源截斷閥進行座封并上站重新點火，消除安全隱患。

4.3安裝監視器后，當溫度出現波動時可通過視頻畫面，遠程查看火焰燃燒狀態，若觀察火焰燃燒穩定無異常現象，一段時間后水套溫度恢復正常，則可以避免無效出車，減輕員工勞動強度。出現火焰熄滅時可以及時進行處理。

5結束語

HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀的現場應用使得監控人員能夠在參數監控的基礎上對火焰燃燒情況進行直觀視頻監控，對集氣站火源管理上了一道“雙保險”，進一步夯實了集氣站無人值守運行的可靠性。當然，HJY-Ⅲ型內嵌式火焰監視儀在現場應用目前只有半年時間，其穩定性還需在后期的生產過程中進一步驗證。

參考文獻：

[1]張海盛 張立雙 邢繼國，論HTY火焰監視儀在HG75/5.3-LMG1（F）3#循環流化床鍋爐上的應用，黑龍江科技信息，2010（35）