火焰監(jiān)視儀在氣田無人值守集氣站的應(yīng)用

陳浩 黃龍暉 郭建軍 張進(jìn)龍

摘要：氣田集氣站在日常運行過程中包含氣井節(jié)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(shù)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(wěn)運行的一處重要風(fēng)險源點。HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀為爐膛內(nèi)部火焰觀測提供了有效技術(shù)支撐，本文對該設(shè)備在作業(yè)區(qū)某站的應(yīng)用進(jìn)行了詳實的記錄、總結(jié)，為今后此設(shè)備的大規(guī)模實踐應(yīng)用提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火焰監(jiān)視儀 ?加熱爐 ?脫水橇重沸器 ?安全運行

1前言

作業(yè)區(qū)2013年全面實行集氣站數(shù)字化無人值守，站場安全平穩(wěn)運行面臨著較以往更大的挑戰(zhàn)。天然氣集輸過程中，為預(yù)防天然氣節(jié)流后溫度低生成水合物堵塞采氣管線，氣田普遍采用負(fù)壓式天然氣加熱爐對節(jié)流前天然氣進(jìn)行加熱，同時氣田采用集氣站初步脫水生產(chǎn)模式，脫水采用進(jìn)口或國產(chǎn)集成橇。加熱爐及脫水橇以站內(nèi)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(jiān)控人員無法監(jiān)控火焰的燃燒情況及爐內(nèi)火焰變化，如果出現(xiàn)異常不能及時處理，一旦發(fā)生事故造成的損失將無法估量?，F(xiàn)作業(yè)區(qū)引進(jìn)了HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀，確保監(jiān)控人員能實時觀測到設(shè)備爐膛內(nèi)火焰運行情況，隨時掌控設(shè)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(xiàn)狀

無人值守集氣站日常運行過程中的主要安全監(jiān)控手段就是關(guān)注集氣站各項設(shè)備運行的參數(shù)。無人值守站視頻綜合監(jiān)控不僅能夠?qū)崿F(xiàn)原有的設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程查看與控制，還可對動力設(shè)備的工作狀態(tài)、人員出入管理、防盜入侵和消防系統(tǒng)等進(jìn)行統(tǒng)一的可視化集成管理，對前端現(xiàn)場設(shè)備的運行環(huán)境狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，但是部分設(shè)備運行異常還是不能及時的發(fā)現(xiàn)。

集氣站內(nèi)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(yuǎn)程能監(jiān)控到的數(shù)值點只有水套爐溫度、重沸器溫度。當(dāng)火焰熄滅或者燃燒異常時很難及時的發(fā)現(xiàn)。一旦火焰探測器或氣源馬達(dá)閥發(fā)生故障，會導(dǎo)致氣源無法有效切斷。而站場大部分馬達(dá)閥因長期處于開啟狀態(tài)，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(huán)境惡劣，刮風(fēng)下雨時會導(dǎo)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(xiàn)象。

加熱爐的異常燃燒、火焰熄滅頻率較高，異常燃燒導(dǎo)致天然氣浪費，溫度異常時還可引發(fā)爆燃。冬季運行時節(jié)流溫度過低可導(dǎo)致管線堵塞，影響天然氣正常的生產(chǎn)?！盎鼗稹陛^嚴(yán)重時可導(dǎo)致加熱爐無法正常運行等一系列問題。所以及時的發(fā)現(xiàn)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(chǎn)。

加熱爐溫度異常升高后，根據(jù)溫度曲線觀察變化較為緩慢，現(xiàn)場火焰燃燒情況無法判斷，一旦出現(xiàn)燃燒異?；蛘咛烊粴庑孤?，將給站場的安全運行帶來威脅。集氣站數(shù)字化設(shè)備運行不穩(wěn)定，錯誤的數(shù)據(jù)反饋給運行監(jiān)控帶來一定的難度，而且數(shù)字化無人值守站實行一天一巡檢的制度，在無法判斷現(xiàn)場情況時需要保障點人員去現(xiàn)場落實生產(chǎn)情況，增加了員工的出車頻次和勞動強度。運行監(jiān)控人員在觀察水溫變化時無法準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)控，實時的掌握現(xiàn)場的生產(chǎn)運行情況導(dǎo)致不能準(zhǔn)確的給生產(chǎn)調(diào)度提供依據(jù)，造成調(diào)度指令下達(dá)不準(zhǔn)確。

3 HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀

3.1HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀簡介

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

內(nèi)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(jié)合的鏡片組，比起一般的Q9玻璃有著非同一般的優(yōu)越性，具體性能和指標(biāo)如下：a.耐高溫：可在1000℃的溫度下長時間地使用;b.熱學(xué)性能：石英玻璃熱膨脹系數(shù)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(xué)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(dá)95%以上。

3.2工作原理

HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀主要由手動退膛裝置、輸像管、攝像機、電控柜、監(jiān)視器、保護(hù)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(yīng)的單元可以自由伸進(jìn)爐內(nèi)或者退出;輸像管把爐內(nèi)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(nèi)的監(jiān)視器上進(jìn)行顯示;電控柜為攝像機提供電源;保護(hù)裝置為鏡管及攝像機的工作創(chuàng)造條件。

4 HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀現(xiàn)場應(yīng)用

4.1在集氣站員工點火過程中，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控可以觀察到爐膛內(nèi)部點火全過程，出現(xiàn)故障可以及時遠(yuǎn)程喊話，現(xiàn)場及時處理，保證了點火安全?；瘘c著后可以通過內(nèi)部觀察火焰顏色進(jìn)行風(fēng)門的調(diào)整，使火焰在最佳狀態(tài)燃燒，有利于節(jié)能減排。停爐操作時如果發(fā)生燃料氣閥門無法關(guān)嚴(yán)或內(nèi)漏現(xiàn)象，導(dǎo)致燃料氣泄漏，燃燒器繼續(xù)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(fā)現(xiàn)并排除故障，杜絕安全隱患。

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

4.3安裝監(jiān)視器后，當(dāng)溫度出現(xiàn)波動時可通過視頻畫面，遠(yuǎn)程查看火焰燃燒狀態(tài)，若觀察火焰燃燒穩(wěn)定無異?，F(xiàn)象，一段時間后水套溫度恢復(fù)正常，則可以避免無效出車，減輕員工勞動強度。出現(xiàn)火焰熄滅時可以及時進(jìn)行處理。

5結(jié)束語

HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀的現(xiàn)場應(yīng)用使得監(jiān)控人員能夠在參數(shù)監(jiān)控的基礎(chǔ)上對火焰燃燒情況進(jìn)行直觀視頻監(jiān)控，對集氣站火源管理上了一道“雙保險”，進(jìn)一步夯實了集氣站無人值守運行的可靠性。當(dāng)然，HJY-Ⅲ型內(nèi)嵌式火焰監(jiān)視儀在現(xiàn)場應(yīng)用目前只有半年時間，其穩(wěn)定性還需在后期的生產(chǎn)過程中進(jìn)一步驗證。

參考文獻(xiàn)：

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