立式炉火焰监测防尘罩的研制

于守清

摘要：本文主要针对联合站高效加热炉火焰监测探头易受杂物影响，导致加热炉意外熄火的问题，利用加热炉现有合风支架结构，研制加热炉火焰监测探头防护装置，减少因外界因素导致加热炉意外熄火情况的发生，提高加热炉运行效率，保证掺水温度正常，可减少在冬季因掺水温度过低产冻堵井事故的产生，减少岗位工人点炉次数，降低岗位工人的劳动强度，提高联合站的管理水平。

关键词：联合站;加热炉;防尘罩;高效率

引言

本站供水岗立式高效炉，负责二工区和三工区8座计量间，154口油井的掺水供热，日产原油120吨，是我矿日产原油量的五分之一。高效炉功率为3MW（兆瓦），是普通加热炉功率的三倍，冬季停炉后如启炉不及时惨水温度快速下降容易造成油井管线冻堵，严重影响产量，高效炉平稳的运行，是保证完成我矿原油生产任务的重要环节之一。

加热炉采用天然气加热，在加热炉熄火的时候能够自动切断气源。加热炉通过紫外线火焰监测探头实现火焰监测，但在加炉运行过程中火焰的喷射和液体的流动产生振动，使烟管内的隔热混凝土层脱落和炉管铁锈掉落，遮挡住火焰检测探头检测不到火焰，在没有熄火的情况下，气源也会被切断，造成强制熄火，因此故障每年造成意外熄火280次，严重影响了正常生产，增加了工作强度，为减少此类故障的发生，研制《立式炉火焰监测防尘罩》

一、立式加热炉燃烧器结构

1、合风支架上端与炉体相连，下端连接主进气管，点火高电压探头，点火进气管，火燃监测探头

两种不同形式的火嘴，每台高炉有三组火嘴

安装防尘罩前合风支架上图片

二、立式炉火焰监测防尘罩设计思路及功能要求

2.1立式炉火焰监测防尘罩的研制的思路

利用加热炉现有的结构、位置、空间、环境及探头工作原理，在不影响火焰监测探头正常监测火焰、保证加热炉安全的基础上，研制防护装置，在制作材料、尺寸设计、安装位置、牢固性能等多方面考虑，减少坠落物对监测探头的影响，最大限度的减少意外熄火现象的发生。

2.2防尘罩功能要求

2.2.1不影响正常火焰监测。

2.2.2牢固性，经受6级风力。

2.2.3强度，能够经受高温火燃烘烤。

2.2.4易安装，容易清理落入防尘罩内的杂物。

三、立式炉火焰监测防尘罩设计

根据防尘罩的性能指标及功能要求，还仔细考虑了防尘罩的安全性、稳定性和其所安装的位置等因素进行设计。

3.1形状设计

设计成圆柱形筒状、长方体筒状和圆锥体筒状三种

三种形状的优缺点对比：

3.1.1圆柱形筒状

优点：上部防尘效果好，占用空间小

缺点：由于圆筒形状制作不规则和突出平台内侧有螺纹，会造成结合不严密，底部防尘效果不好，如加以固定密封，增加操作难度，操作空间有限，简易安装后稳定效果差

3.1.2长方体筒状

优点：上部监测效果好，底部防尘效果好

缺点：由于方形内圆与突出平台相切，上部变成40mm×40mm，上部防尘面积在三种方案中它最大，受力面积较大，在强力风作用下会倾倒，遮挡探头造成强制熄火，稳定性差

3.1.3圆锥体筒状

优点：上部孔径可调整到最佳状态，下部防尘效果好，稳定效果好

缺点：底圆大小受到突出平台与合风支架侧面间距限制，制作难度较前面种方案大

通过对这三种形状优缺点的反复对比，最终选定圆锥体筒状放在探头平台上方式。

3.2防尘罩尺寸设计

3.2.1上孔尺寸大小设计：

在防尘罩的设计过程中，如果想要防尘效果好，上孔的面积越小越好，要想监测效果好，上孔的面积越大越好。综上因素考虑，我们保证监测效果好的前提尽量缩小孔径，在不考虑底圆的情况下，我们设计三种不同孔∅10mm，∅20mm，，上孔∅10mm在大火焰情况下正常监测，在烘炉小火焰情况下，有时监测不到火焰，∅20mm能够正常工作，必须保持下方对中，不然会出∅10mm后果，最后我们做到留有余地，采用同突出平台相同直径∅30mm的圆，做上孔圆

3.2.2下加圆尺寸大小设计：

在上孔确定后，下圆越大防尘罩会越稳定，突出平台距合风支架有15mm，可知下圆最大为70mm（15×2+40），加工最大底圆的缺点是，安装后一方面不可调整，如加工偏差就会出现上孔监测面积减少，为了安装可调整上孔对中，保证最大监测面积，将底圆设计为∅60mm

3.2.3高度设计：

过高稳定不好，同时影响监测效果，过低时在风大时，吹动突出平台上杂物，沿锥体壁面越过上孔边缘，再次进防尘罩内，起不到防尘效果，根据两火嘴合风中下边高度，综合考虑，我们防尘罩高度为50mm

四、防尘罩所的选材与制作

4.1防尘罩的选材

在防尘罩部件选材方面，我们遵循三个原则：一是材质要便于加工，二是防腐蚀，三是保证高温环境不变形。通过对比我们选择彩钢板做为加工原料

4.2防尘罩的制作

我们根据上下圆周长，加上咬合边长，高度，在选定材料彩钢板上画出圆，剪出两边形成扇面，两边咬合在一起形成一个圆锥体，接缝粘合处理，将做好的圆锥体放入合风支架上面时，首先，将合风开度调节电磁阀的螺丝拆除，取下圆形齿轮，把合风开度手动增大，适合放入防尘罩，清理火焰监测器突出平台周围杂物，再放平防尘罩，在火焰监测器下方调节上圆口对中，完成组装

五、防尘罩现场实验

现场试验

外力移动测试：在风力偏大时，结论：会使防塵罩产生位移，

滚动颗粒物测试 结论：阻挡全部颗粒物进入探头

落入物堆积测试 结论：只有垂直30mm直径圆上方落下，才能进入探头，其余会撞到防尘罩壁面，落在防尘罩周围，堆积起来，但不会达到防尘罩上边，大约到防尘罩中部时就会从合风口吹到外面

改进不足：通过外力移动测试，在风力偏大时，会使防尘罩产生位移，我们分析是由于重量不足引起的，经过几次试验将内径为30mm金属环加入在防尘罩内部，外圆与防尘罩接触处用热熔胶固定，增加了稳定性，同时也达到了要求，风力已经无法移动，并且同孔径不影响检测火焰的效果，在防尘罩形成一个平台，提升垂直落物接收，增强防尘效果

六、结论

高效加热炉火焰监测探头防尘罩安装使用一年，经统计因坠落物引起的意外熄火次数由原来的280次下降到20次，安全性能达到了联合站要求，收到很好的效果。一是提高了加热炉运行效率，保证完成原油产量，减小了油井管线冻堵的风险。二是提高了联合站管理水平，由于意外熄火次数的减少，减少了加热炉启动次数，减轻了劳动强度。三是取得了可观的经济效益，年增产60吨，减少火焰监测探头损失5个以上，年经济效益2万元。