一种加热炉熄火检测保护与再点火装置
技术领域
本发明涉及加热设备技术领域，尤其是涉及一种加热炉熄火检测保护与再点火装置。
背景技术
油田加热炉是集输过程中升温降粘关键设备，井站加热炉大都以油田伴生气(套管气)为燃料，采用自然通风模式燃烧。如图1所示，油田目前在用的一种自然通风加热炉，通过手动阀组1调节或关闭套管气，以调整火嘴3供气量，并通过手动风门3调节风量，产生火焰区4，燃烧产生的热量通过辐射、对流方式至火管5，经火管5传导给软化水6，软化水6再通过盘管7传导给管内被加热原油，最后烟气通过烟囱9排放至大气。烟囱需具有一定高度，才能保证自然通风。在运行过程中，熄火后通过人工巡检发现并关闭手动阀组1，并全开手动风门3吹扫火管内套管气，再点火时通过便携式充电式高压点火枪(图中未标注)人工送入火管，开启手动阀组1、手动风门2，点火成功后退出充电式高压点火枪。
本申请人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
(1)因套管气含轻质油、水以及风大、烟囱阻塞等原因容易造成火焰熄灭，不得不采用频繁的重新点火方式进行；(2)加热炉运行过程中熄火后，由于手动进气阀不能及时关闭，造成火管内存在可燃气体，重新点火时因采用自然引风模式，在点火前人工开启风门进行自然通风，靠经验判断火管内燃料的完全排出，易发生爆燃炸膛事故，严重影响采油工的人身安全；(3)加热炉在运行过程中，因无火焰检测手段，灭火后完全由人工巡检发现，如发现不及时，导致进站温度低，井口回压高，不仅影响产量，更增加了井口盘根泄露安全隐患；(4)加热炉因气压不稳，火焰长度规格频繁改变，需要人工调火，但人工调火的方式容易造成加热炉升温过高或过低，温升低回压高盘根泄露风险大；温升过高，不仅造成天然气大量浪费，导致水套炉夹套水汽化烟管干烧或立式火管炉盘管结焦产生安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加热炉熄火检测保护与再点火装置，以解决现有技术中存在的加热炉灭火无检测手段，靠人工发现，存在隐患的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种加热炉熄火检测保护与再点火装置，包括炉体，所述炉体上设置有风门和烟囱，还包括火嘴、供气组件和灭火监测组件，所述火嘴固定在所述炉体内且靠近所述风门位置，所述供气组件与所述火嘴管路连接，所述火嘴前侧形成火焰区，所述火嘴后侧形成燃气空气预混区；所述灭火监测组件数量为两个，分别安装在所述预混区和所述火焰区。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
作为本发明的进一步改进，两个所述灭火监测组件采用不同原理的检测方法对熄火进行判断。
作为本发明的进一步改进，两个所述灭火监测组件分别包括设置在所述火焰区内的离子型火焰探针和设置在所述预混区内的紫外线火焰检测器。
作为本发明的进一步改进，所述供气组件包括供气管、电动阀和电磁阀，所述电动阀和所述电磁阀顺序设置在所述供气管上。
作为本发明的进一步改进，所述电动阀为回转行程的电动阀；所述电磁阀为直行程的快速切断电磁阀。
作为本发明的进一步改进，还包括套管式三通、切换风阀和高压风机，所述风门、所述切换风阀和所述高压风机分别连接在所述套管式三通的三个端口上。
作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述烟囱内的可燃气体传感器。
作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述炉体内靠近所述火嘴的自增压高能高频点火器。
作为本发明的进一步改进，还包括设置在所述预混区内分别与所述风门和所述火嘴连接的稳焰器，通过调节所述稳焰器内与燃气混合的空气量调整所述火焰区的轮廓和长度。
作为本发明的进一步改进，还包括控制组件，所述控制组件与所述灭火监测组件、所述供气组件、所述切换风阀、所述高压风机、所述可燃气体传感器和所述高频点火器电性连接。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
本发明提供的加热炉熄火检测保护与再点火装置，将自然引风吹扫改为强制送风吹扫，并在点火时，强制送风会根据炉膛体积大小，设定吹扫时间，确保从根本上消除炉膛因天然气集聚，瞬间点火造成爆燃事故；
本发明提供的加热炉熄火检测保护与再点火装置，通过在预混区安装稳焰器，能够调节空气与燃气的混合比例，从而调节火焰轮廓和长度，避免火焰舔烧火管造成爆管事故；
本发明提供的加热炉熄火检测保护与再点火装置，通过增加火焰检测器并与自动燃气阀组程序联锁，火焰信号消失10秒内无在先信号，自动切断燃气阀组，防止炉膛燃气灭火后集聚，造成重新点火时炸膛事故发生；
本发明提供的加热炉熄火检测保护与再点火装置，通过增加固定点火装置，采用遥控点火方式，保证安全距离，确保人身安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中自然通风加热炉的结构示意图；
图2是本发明加热炉熄火检测保护与再点火装置的结构示意图；
图3是本发明加热炉熄火检测保护与再点火装置中稳焰器和火嘴的分体结构截面示意图；
图4是本发明加热炉熄火检测保护与再点火装置中稳焰器和火嘴的分体结构主视图。
图中1、手动阀组；2、手动风门；3、火嘴；31、稳焰口；4、火焰区；5、火管；6、软化水；7、盘管；9、烟囱；10、供气管；11、电动阀；12、电磁阀；13、可燃气体传感器；14、强制吹扫管道；15、切换风阀；16、鼓风机；17、紫外线火焰检测器；18、高频点火器；19、离子型火焰探针；20、稳焰器；201、燃气喷嘴安装基体；202、拉法尔速度喷管；2021、进气口；100、炉体；200、风门；300、供气组件；400、灭火监测组件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种在点火时可燃气体置换检测与连锁保护、运行中火焰强度检测、熄火后迅速切断供气阀组并强制送风技术消除安全隐患相结合的加热炉熄火检测保护与再点火装置，包括炉体100，炉体100上设置有风门200和烟囱9，还包括火嘴3、供气组件300和灭火监测组件400，火嘴3为引射式燃烧器固定在炉体100内且靠近风门200位置，供气组件300与火嘴3管路连接用以向火嘴3持续供应燃气，火嘴3前侧形成火焰区4，火嘴3后侧形成燃气空气预混区；灭火监测组件400数量为两个，分别安装在预混区和火焰区4。
在本发明中，为了保证燃气压力的稳定，当套管气压力不足时，气源可利用油井抽油机抽出的燃气作为加热炉的燃气使用。
为了避免监测时的误判，两个灭火监测组件400分别采用不同原理的检测方法对熄火进行判断。
具体的，两个灭火监测组件400分别包括设置在火焰区4内的离子型火焰探针19和设置在预混区内的紫外线火焰检测器17。离子型火焰探针19用以监测火焰区4的温度，紫外线火焰检测器17用于检测预混区的温度，当二者检测到的温度均低于或高于灭火门槛值时，切断燃气阀组或关闭高频点火器18。
本发明通过火焰区的离子型火焰探针19、燃气空气预混区的紫外线火焰检测器17，冗余比选两种不同原理检测方法对熄火进行判断，熄火后关闭直行程的快速切断电磁阀12和回转行程的电动阀11，并强制送风吹扫并通过检测可燃气体浓度判断驱替可燃气体比例，并通过油井抽油机上下往复行程抽出的燃气作为气源行程自增压助燃式高能高频点火，熄火后再点燃运行，避免了自然通风油田加热炉在点火、运行、熄火后存在的安全隐患。
如图2所示，供气组件300包括供气管10、电动阀11和电磁阀12，电动阀11和电磁阀12顺序设置在供气管10上。且电动阀11和电磁阀12的先后位置固定不能颠倒，当灭火监测组件400监测到火焰熄灭时，控制组件控制电磁阀12先关闭，然后顺次关闭电动阀11。
更进一步的，电动阀11为回转行程的电动阀；电磁阀12为直行程的快速切断电磁阀,一种采用直行程的快速切断电磁阀，一种采用回转行程的电动阀，克服了因油田套管气含有机杂容易造成单纯电磁阀关不严现象，回转型电动阀通过阀芯旋转可推移杂质，电磁阀的直行程速关和电动阀的回转慢关技术，更能克服燃气阀组关不严现象。电动阀11和电磁阀12均采用现有技术产品经市场购得。
进一步的，为了保证燃气阀组关闭严，不会漏气，可采用在燃气阀组的出口，也就是电磁阀12后部安装引出式在线可燃气体监测系统，阀组关断后，可判断是否完全关严，在关不严时，采用程控技术再依次关闭电磁阀12、并延时关闭电动阀11，以判断电磁阀12还是电动阀11关不严。
如图2所示，还包括套管式三通、切换风阀15和高压风机，风门200、切换风阀15和高压风机分别连接在套管式三通的三个端口上。其中，高压风机为鼓风机16。套管式三通也就是强制吹扫管道14。当需要对炉膛内进行吹扫时，可关闭切换风阀15，利用鼓风机16经强制吹扫管道14和风门200对炉膛内部进行强制吹扫；当需要点火自然通风时，关闭鼓风机16，打开切换风阀15使外部自然空气经强制吹扫管道14经风门200进入到炉膛内进行燃气空气预混合后点火。
本发明采用自然通风与强制吹扫结合方法，即在现有自然通风风门处，加装套管式三通、强制送风高压风机和切换风阀，通过，在加热炉运行时，依然采用自然通风燃烧方式，再点火时，采用启动高压风机吹扫，并通过可燃气体浓度传感器判断套管气驱替率。
如图2所示，还包括设置在烟囱9内的可燃气体传感器13。
还包括设置在炉体100内靠近火嘴3的自增压高能高频点火器18。安装固定引燃装置，并采用自动点火，克服因人工将便携式点火枪伸进炉膛点火，身体距离点火区太近，爆炸时来不及躲避造成人员伤亡事故发生。
还包括设置在预混区内分别与风门200和火嘴3连接的稳焰器20，通过稳焰器20调节空气与燃气混合比例，从而调节火嘴3前方形成的火焰区4的轮廓和长度，本发明中的稳焰器20是专门根据油田自然送风加热炉火焰特征研发的自旋遮流式火焰稳定器，预混区安装稳焰器，使火焰轮廓、长度可控，消除火焰舔烧火管造成局部过热爆管事故。具体的稳焰器20结构如图3和图4所示，包括燃气喷嘴安装基体201和拉法尔速度喷管202，燃气喷嘴安装基体201左端通过连接件与风门200连接，另一端外侧设置有外螺纹段，与拉法尔速度喷管202螺纹连接，燃气喷嘴安装基体201内部具有供燃气流通的通路，拉法尔速度喷管202前部外壁上沿圆周方向设置有8个进气口2021，通过使用部件将进气口2021封堵从而调节进入喷管内的空气量，从而调节燃气与空气混合比例，拉法尔速度喷管202内部供燃气流通的通路为两端大中间小的结构，从而在靠近进气口2021位置内部燃气形成负压，能将喷管外的空气引入到内部进行混合；火嘴3结构如图3和图4所示，火嘴3通过连接件与拉法尔速度喷管202螺纹连接，在火嘴3前侧沿圆周方向均匀设置多个稳焰口31，且火嘴3左侧内部设置有阶梯结构的空腔，阶梯空腔为由大变小，右侧为中空圆柱体形结构，稳焰口31位于中空圆柱体结构位置的火嘴3上，通过设置稳焰口31使外部空气进入，保持火焰稳定。
还包括控制组件，控制组件与灭火监测组件400、供气组件300、切换风阀15、高压风机、可燃气体传感器13和高频点火器18电性连接。
具体使用方法为：
当紫外线火焰检测器17和离子型火焰探针19同时达到火焰强度熄火门槛时自动关断电动阀11、电磁阀12组成的阀组，并通过切换风阀15，启动鼓风机16对火管5内残余气进行强制吹扫，在可燃气体传感器13检测不到可燃气后，切换风阀15至自然通风状态，自动开启电动阀11，电磁阀12，自增压高能高频点火器18带电产生引燃火，火嘴3进气后，紫外线火焰检测器17和离子型火焰探针19同时达到火焰，自增压高能高频点火器18失电待机，加热炉正常运行，并通过稳焰器20产生的旋流调整火焰区4的轮廓和长度。
这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
