火焰监视仪在气田无人值守集气站的应用

陈浩 黄龙晖 郭建军 张进龙

摘要：气田集气站在日常运行过程中包含气井节流前加热及脱水三甘醇再生加热工艺，目前气田正在逐步实施集气站数字化无人值守，加热炉及脱水橇重沸器火源是集气站安全平稳运行的一处重要风险源点。HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪为炉膛内部火焰观测提供了有效技术支撑，本文对该设备在作业区某站的应用进行了详实的记录、总结，为今后此设备的大规模实践应用提供依据。

关键词：火焰监视仪  加热炉  脱水橇重沸器  安全运行

1前言

作业区2013年全面实行集气站数字化无人值守，站场安全平稳运行面临着较以往更大的挑战。天然气集输过程中，为预防天然气节流后温度低生成水合物堵塞采气管线，气田普遍采用负压式天然气加热炉对节流前天然气进行加热，同时气田采用集气站初步脱水生产模式，脱水采用进口或国产集成橇。加热炉及脱水橇以站内自用气作为燃料，天然气易燃易爆，在加热炉脱水橇运行过程中监控人员无法监控火焰的燃烧情况及炉内火焰变化，如果出现异常不能及时处理，一旦发生事故造成的损失将无法估量。现作业区引进了HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪，确保监控人员能实时观测到设备炉膛内火焰运行情况，随时掌控设备的运行状况，为集气站的安全运行提供了保障。

2加热炉、脱水橇运行现状

无人值守集气站日常运行过程中的主要安全监控手段就是关注集气站各项设备运行的参数。无人值守站视频综合监控不仅能够实现原有的设备状态远程查看与控制，还可对动力设备的工作状态、人员出入管理、防盗入侵和消防系统等进行统一的可视化集成管理，对前端现场设备的运行环境状况进行实时监控，但是部分设备运行异常还是不能及时的发现。

集气站内主要的火源是加热炉与脱水橇，目前加热炉及脱水橇运行时远程能监控到的数值点只有水套炉温度、重沸器温度。当火焰熄灭或者燃烧异常时很难及时的发现。一旦火焰探测器或气源马达阀发生故障，会导致气源无法有效切断。而站场大部分马达阀因长期处于开启状态，密封效果无法保证，一旦火焰熄灭天然气未能及时切断将会形成较大安全隐患。部分集气站外部环境恶劣，刮风下雨时会导致集气站加热炉和脱水橇重沸器的火焰燃烧异常，甚至熄灭的现象。

加热炉的异常燃烧、火焰熄灭频率较高，异常燃烧导致天然气浪费，温度异常时还可引发爆燃。冬季运行时节流温度过低可导致管线堵塞，影响天然气正常的生产。“回火”较严重时可导致加热炉无法正常运行等一系列问题。所以及时的发现燃烧异常有助于我们及时的解决问题，消除安全隐患，保障正常生产。

加热炉温度异常升高后，根据温度曲线观察变化较为缓慢，现场火焰燃烧情况无法判断，一旦出现燃烧异常或者天然气泄漏，将给站场的安全运行带来威胁。集气站数字化设备运行不稳定，错误的数据反馈给运行监控带来一定的难度，而且数字化无人值守站实行一天一巡检的制度，在无法判断现场情况时需要保障点人员去现场落实生产情况，增加了员工的出车频次和劳动强度。运行监控人员在观察水温变化时无法准确的进行监控，实时的掌握现场的生产运行情况导致不能准确的给生产调度提供依据，造成调度指令下达不准确。

3 HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪

3.1HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪简介

HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪是一种监视全炉膛火焰燃烧状态的彩色工业电视系统[3]。在加热炉、脱水橇安装后视频监控人员在监控室对加热炉、重沸器炉膛内的火焰燃烧情况有了清晰而直观的了解。

內窥式火焰电视探头镜片的使用上，采用的是耐高温的宝石镜片和石英玻璃相结合的镜片组，比起一般的Q9玻璃有着非同一般的优越性，具体性能和指标如下：a.耐高温：可在1000℃的温度下长时间地使用;b.热学性能：石英玻璃热膨胀系数特别小，只有普通玻璃的1/12—1/20;c.石英玻璃是极好的耐酸材料;d.光学性能：石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率达95%以上。

3.2工作原理

HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪主要由手动退膛装置、输像管、摄像机、电控柜、监视器、保护装置及连接电缆等部分组成。手动退膛装置安装在炉外壁上，悬吊输像管及相应的单元可以自由伸进炉内或者退出;输像管把炉内火焰燃烧的图像传到炉外摄像机靶面上，由摄像机把图像传到控制室内的监视器上进行显示;电控柜为摄像机提供电源;保护装置为镜管及摄像机的工作创造条件。

4 HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪现场应用

4.1在集气站员工点火过程中，远程视频监控可以观察到炉膛内部点火全过程，出现故障可以及时远程喊话，现场及时处理，保证了点火安全。火点着后可以通过内部观察火焰颜色进行风门的调整，使火焰在最佳状态燃烧，有利于节能减排。停炉操作时如果发生燃料气阀门无法关严或内漏现象，导致燃料气泄漏，燃烧器继续燃烧，可以直观的从显示画面中看到，操作人员可以及时的发现并排除故障，杜绝安全隐患。

4.2正常运行过程中，视频监控人员可以看到炉内火焰的燃烧情况，对于炉内燃烧条件的变化使得火焰的燃烧位置发生变化，火焰“添管”;或外界条件改变导致火焰燃烧不充分，火焰呈现异常颜色;火焰由于各种原因异常熄灭等情况发生时。视频监控人员能及时有效的发现并通知应急保障点员工进行配风调节，火灭的情况下及时远程操控加热炉气源截断阀进行座封并上站重新点火，消除安全隐患。

4.3安装监视器后，当温度出现波动时可通过视频画面，远程查看火焰燃烧状态，若观察火焰燃烧稳定无异常现象，一段时间后水套温度恢复正常，则可以避免无效出车，减轻员工劳动强度。出现火焰熄灭时可以及时进行处理。

5结束语

HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪的现场应用使得监控人员能够在参数监控的基础上对火焰燃烧情况进行直观视频监控，对集气站火源管理上了一道“双保险”，进一步夯实了集气站无人值守运行的可靠性。当然，HJY-Ⅲ型内嵌式火焰监视仪在现场应用目前只有半年时间，其稳定性还需在后期的生产过程中进一步验证。

参考文献：

[1]张海盛 张立双 邢继国，论HTY火焰监视仪在HG75/5.3-LMG1（F）3#循环流化床锅炉上的应用，黑龙江科技信息，2010（35）