CN113218233B - 一种加热炉火管清垢防垢方法及防垢装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于清垢防垢设备技术领域，具体涉及一种加热炉火管清垢防垢方法及防垢装置，方法为：1、通过高压水喷砂除锈装置清洁火管表面的垢质和铁锈；2、在火管的支撑架顶部与圆心成120°角的扇形区域内开圆孔；3、清洁火管上作业残渣；4、在火管上喷涂纳米涂层，风干1小时；5、用纳米涂层烧结加热器对涂层烧结；6、在火管上安装毛刷组件，在动力源的作用下毛刷组件能够自动往复运动，实现火管的清扫或清洁。毛刷组件由若干个纵向和横向排列的毛刷组成，毛刷包括刷板、刷毛和弹簧挂钩，毛刷组件通过弹簧挂钩挂接在火管的支撑架上。能够有效地防止火管结垢，提高火管的热传导性能，避免火管持续加热造成火管管壁融化、穿孔等安全事故。
Description
技术领域
本发明属于清垢防垢设备技术领域，具体涉及一种加热炉火管清垢防垢方法及防垢装置。
背景技术
油田采油井液输入到转油站、联合站内的加热锅炉内，井液在锅炉内实现油气水的分离作业。井液由地下抽到地表后，随着井液的温度降低，井液内部原油出现半凝结状态，为了更好分离油气水需要对井液进行加热处理。
加热锅炉是对井液进行加热的设备，锅炉的外形是卧式大罐，内部有2根火管4根烟管，其中火管内壁使用天然气燃烧加热，火管外壁与井液直接接触导热。天然气在火管内完成燃烧，通过烟管排放到大气中。
火管内壁燃烧外壁加热过程中，与井液直接接触的外壁上形成结垢现象。当火管结垢到一定厚度时，结垢阻断火管与井液之间的热量传导。火管持续加热造成火管管壁融化、穿孔等安全事故。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种加热炉火管清垢防垢方法及防垢装置，能够有效地防止火管结垢，提高火管的热传导性能，避免火管持续加热造成火管管壁融化、穿孔等安全事故。
本发明采用的技术方案为：一种加热炉火管清垢防垢方法，所述清垢防垢方法包括以下步骤：
步骤一、通过高压水喷砂除锈装置清洁火管表面的垢质和铁锈；
步骤二、在火管的支撑架顶部与圆心成100°-150°角的扇形区域内均匀开圆孔，圆孔的直径为5mm，其数量至少为10个，该圆孔用于悬挂能够自动清洁的毛刷组件；
步骤三、清洁火管上作业残渣；
步骤四、在火管上喷涂纳米涂层，并通过排风风干1-1.5小时；
步骤五、将纳米涂层烧结加热器搭接在火管的支撑架上，对纳米涂层烧结加热器通电，烧结温度为360℃-400℃，烧结时间为15-25分钟，并自然冷却，烧结后取下加热器；
步骤六、将用于自动清洁的毛刷组件悬挂在火管的支撑架上，毛刷组件与火管为弧形接触面，毛刷组件与支撑架为弹性连接，毛刷组件的清洁动力来源为锅炉内部横向流动液体的动能、加热液体上升流动的动能及连接挂件的弹性势能，在动力源的作用下毛刷组件能够自动往复运动，实现火管的清扫或清洁。
进一步地，所述步骤一中，若火管为未使用过的加热锅炉火管，则只需对炉内进行通风，保证锅炉内部氧气含量后清洗火管；若火管为使用过的锅炉火管，则需要对炉内进行排空、清洗、通风、自然风干或强制排风作业，并使用有毒有害检测仪器测量锅炉内部气体含量，主要检测甲烷、硫化氢、一氧化碳、可燃气体和氧气的含量；有毒有害气体含量符合作业标准后，作业人员进入锅炉内打开喷枪对火管进行清洁，在清洗火管过程中，实时检测炉内有毒有害气体的含量。
进一步地，对使用过的锅炉火管清垢后，作业人员撤出作业现场，对锅炉再次强制排风作业，再次检测锅炉内部有毒有害气体含量，含量达标后作业人员方可再次进入锅炉内作业。
进一步地，所述步骤二中，在火管的支撑架顶部与圆心成120°角的扇形区域内均匀开圆孔。
进一步地，所述步骤四中，纳米涂层的材料为纳米高分子特氟龙；喷涂方法为气动喷涂，纳米高分子特氟龙材料具有耐腐蚀、耐高温、耐磨等优点。
进一步地，所述步骤四中，排风风干时间为1小时。
进一步地，所述步骤五中，烧结温度为380℃，烧结时间为15分钟。
进一步地，所述毛刷组件由若干个纵向和横向排列的毛刷组成，毛刷包括刷板、刷毛和若干个弹簧挂钩，刷毛设置于刷板底面，弹簧挂钩的一端挂接在刷板相邻两侧的挂孔上；若干个毛刷通过若干个弹簧挂钩组装成毛刷组件，毛刷组件通过弹簧挂钩挂接在火管的支撑架上。
进一步地，所述毛刷组件由5个横向排列和5个纵向排列的毛刷组成，且每个毛刷两侧的弹簧挂钩的数量分别为3个，毛刷的刷毛为耐高温高分子材料。
进一步地，所述纳米涂层烧结加热器的加热板为弧形板，且两侧设有支撑板。
进一步地，高压水喷砂除锈装置采用15KW三相异步电动机为动力源，带动三钢柱塞泵实现对水增压，出水口压力可达到35MPa。高压水经过高压胶管到达喷枪，喷枪有进砂管线连接到砂桶。高压水经高压喷枪手动控制喷射时，通过虹吸效应带动少量砂子混合在高压水中。高压水与砂子对腐蚀或者生锈的火管表面进行清除油污与铁锈。
进一步地，涂层烧结加热器是火管特氟龙纳米涂层喷涂均匀后加热固化涂层的设备，涂层以气源为动力，经过手动喷枪均匀喷涂在清理过的火管表面上，自然风干后，根据需要可进行二次加温烧结固化，实现涂层与火管的紧密结合。
本发明的有益效果：提供了一种加热炉火管清垢防垢方法及防垢装置，能够有效地防止火管结垢，提高火管的热传导性能，避免火管持续加热造成火管管壁融化、穿孔等安全事故。高压水喷砂除锈、除垢，不产生火花，清洁效果好，操作简单，安全性高；纳米高分子特氟龙涂层能够有效地防止结垢；毛刷组受到液体流动力、加热液体上升推力、弹簧回弹力作用，呈现往复运动清洁火管表面，防止火管结垢。可以实现对油田联合站、转油站内使用的加热锅炉中火管的自动清洁。火管表面烧结专用防结垢涂层，火管上方放置多组耐高温高分子毛刷。毛刷之间使用不锈钢弹簧连接，构成毛刷组件。自动清扫功能是通过毛刷组件与火管弧形接触面自助往复运动清扫实现。毛刷组件的动力来源为锅炉内部横向流动液体动能、加热液体上升流动的动能及连接弹簧的弹性势。
附图说明：
图1是实施例一中毛刷组件的安装位置示意图；
图2是实施例二中毛刷组件的俯视结构示意图；
图3是实施例二中毛刷的结构示意图；
图4是实施例二中单排毛刷的立体组装示意图；
图5是实施例二中单排毛刷的周向排布示意图；
图6是实施例三中纳米涂层烧结加热器加热板的结构示意图。
具体实施方式：
实施例一
参照图1，一种加热炉火管清垢防垢方法，所述清垢防垢方法包括以下步骤：
步骤一、通过高压水喷砂除锈装置清洁火管表面的垢质和铁锈；高压水喷砂除锈装置采用15KW三相异步电动机为动力源，带动三钢柱塞泵实现对水增压，出水口压力可达到35MPa。高压水经过高压胶管到达喷枪，喷枪有进砂管线连接到砂桶。高压水经高压喷枪手动控制喷射时，通过虹吸效应带动少量砂子混合在高压水中。高压水与砂子对腐蚀或者生锈的火管表面进行清除油污与铁锈。设备抵达作业现场后，接通电源启动设备，供水设备可以使用水桶或者运水车辆，作业人员着装防护服、护目镜进入锅炉内部。清洗使用砂料可以使用简易砂桶有作业人员携带，砂桶与喷枪距离小于3米。作业人员进入作业锅炉之间要做好有毒有害气体检测工作。新加热锅炉内部无沉积物，只需做好通风保证锅炉内部氧气含量；使用过的锅炉进入前，需要对锅炉内部进行排空、清洗、通风、自然风干或强制排风作业，使用有毒有害检测仪器测量锅炉内部气体含量，主要检测甲烷、硫化氢、一氧化碳、可燃气体、氧气等。确认作业环境安全可靠后，作业人员进入锅炉内部。找到火管位置，确认火管结垢或者沉积情况。打开喷枪进行清洗，喷枪距离火管距离与清洗时间有作业人员现场观测，使火管漏出碳钢原色为完成标准。清洗火管过程中，有害气体检测设备要实时工作，防止高压水搅动锅炉底部沉积物出现有毒有害气体；
步骤二、初步清洁完成后，作业人员撤出作业现场，对锅炉再次强制排风作业。再次检测锅炉内部有毒有害气体含量，达标后作业人员进入锅炉，在火管支撑架上开孔作业。在火管的支撑架顶部与圆心成120°角的扇形区域内均匀开圆孔，圆孔的直径为5mm，其数量至少为10个，该圆孔用于悬挂能够自动清洁的毛刷组件；开孔作业为带电操作，作业时需要做好防护工作与有毒有害气体检测工作；
步骤三、作业完成后，清除作业残渣，保持锅炉火管表面整洁；
步骤四、作业人员将专用纳米高分子特氟龙涂层材料均匀喷涂到清洁后的锅炉火管上，喷涂方法为气动喷涂。锅炉外部提供0.8MPa气源，使用气管由锅炉上人孔进入内部，涂层材料为液态，装入喷涂枪内存料罐中，作业人员手持喷涂枪均匀喷涂即可完成作业。喷涂作业完成后，锅炉需要进行强排风作业1小时，使专用纳米涂层材料初步风干。专用涂层材料为纳米高分子特氟龙材料，具有耐腐蚀、耐高温、耐磨等优点，烧结温度为380℃。因此，需要进行专用纳米涂层材料与锅炉火管的烧结固化作业；
步骤五、将纳米涂层烧结加热器搭接在火管的支撑架上，烧结固化作业时使用到涂层烧结加热器，它是火管纳米特氟龙涂层喷涂均匀后加热固化涂层的设备。专用纳米涂层材料经过自然风干后，表面光滑不抗磨，需要进行高温烧结固化。专用纳米涂层高温烧结固化的温度为380℃，持续时间为15分钟。经过烧结固化的涂层材料，光滑、耐磨、耐高温等优点。可以有效避免锅炉火管沉积杂质、结垢现象出现。烧结固化作业结束后，锅炉火管要经过自然冷却，不可以使用其他方法冷却；
步骤六、烧结固化作业完成后，安装毛刷组件，毛刷组件由横向5排，纵向5列，共25个毛刷构成。每个毛刷之间采用弹簧挂钩连接，支撑25个毛刷组成毛刷组件。毛刷组件装过程中，先按照1列5个组装，试验现场将5列组装成横向5排。毛刷组件与火管依靠弹簧进行固定，在火管固定卡环支撑架上开孔，弹簧一头连接毛刷基板孔，另一端连接火管固定卡环孔。毛刷组在火管端面上展开角度为120°。毛刷与毛刷之间使用不锈钢弹簧连接，形成毛刷组；不锈钢弹簧连接毛刷组与火管，将毛刷组固定在火管上。安装完成后，检查各个弹簧连接强度与回弹状态，确认无松动、掉落现象后作业完成。清扫作业现场地面，操作人员撤出作业区域。恢复生产后，毛刷组件的清洁动力来源为锅炉内部横向流动液体的动能、加热液体上升流动的动能及连接挂件的弹性势能，在动力源的作用下毛刷组件能够自动往复运动，实现火管的清扫或清洁。
实施例二
参照图2-图5，毛刷组件由若干个纵向和横向排列的毛刷1组成，毛刷1包括刷板11、刷毛13和若干个弹簧挂钩12，刷毛13设置于刷板11底面，弹簧挂钩12的一端挂接在刷板11相邻两侧的挂孔上；若干个毛刷1通过若干个弹簧挂钩12组装成毛刷组件，毛刷组件通过弹簧挂钩12挂接在火管的支撑架上。
所述毛刷组件由5个横向排列和5个纵向排列的毛刷1组成，且每个毛刷1两侧的弹簧挂钩12的数量分别为3个，毛刷1的刷毛13为耐高温高分子材料。
实施例三
参照图6，纳米涂层烧结加热器的加热板为弧形板，且两侧设有支撑板。
Claims (10)
1.一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述清垢防垢方法包括以下步骤：
步骤一、通过高压水喷砂除锈装置清洁火管表面的垢质和铁锈；
步骤二、在火管的支撑架顶部与圆心成100°-150°角的扇形区域内均匀开圆孔，圆孔的直径为5mm，其数量至少为10个，该圆孔用于悬挂能够自动清洁的毛刷组件；
步骤三、清洁火管上作业残渣；
步骤四、在火管上喷涂纳米涂层，并通过排风风干1-1.5小时；
步骤五、将纳米涂层烧结加热器搭接在火管的支撑架上，对纳米涂层烧结加热器通电，烧结温度为360℃-400℃，烧结时间为15-25分钟，并自然冷却，烧结后取下加热器；
步骤六、将用于自动清洁的毛刷组件悬挂在火管的支撑架上，毛刷组件与火管为弧形接触面，毛刷组件与支撑架为弹性连接，毛刷组件的清洁动力来源为锅炉内部横向流动液体的动能、加热液体上升流动的动能及连接挂件的弹性势能，在动力源的作用下毛刷组件能够自动往复运动，实现火管的清扫或清洁。
2.根据权利要求1所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述步骤一中，若火管为未使用过的加热锅炉火管，则只需对炉内进行通风，保证锅炉内部氧气含量后清洗火管；若火管为使用过的锅炉火管，则需要对炉内进行排空、清洗、通风、自然风干或强制排风作业，并使用有毒有害检测仪器测量锅炉内部气体含量，主要检测甲烷、硫化氢、一氧化碳、可燃气体和氧气的含量；有毒有害气体含量符合作业标准后，作业人员进入锅炉内打开喷枪对火管进行清洁，在清洗火管过程中，实时检测炉内有毒有害气体的含量。
3.根据权利要求2所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：对使用过的锅炉火管清垢后，作业人员撤出作业现场，对锅炉再次强制排风作业，再次检测锅炉内部有毒有害气体含量，含量达标后作业人员方可再次进入锅炉内作业。
4.根据权利要求1所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述步骤二中，在火管的支撑架顶部与圆心成120°角的扇形区域内均匀开圆孔。
5.根据权利要求1所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述步骤四中，纳米涂层的材料为纳米高分子特氟龙；喷涂方法为气动喷涂。
6.根据权利要求1所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述步骤四中，排风风干时间为1小时。
7.根据权利要求1所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述步骤五中，烧结温度为380℃，烧结时间为15分钟。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述毛刷组件由若干个纵向和横向排列的毛刷（1）组成，毛刷（1）包括刷板（11）、刷毛（13）和若干个弹簧挂钩（12），刷毛（13）设置于刷板（11）底面，弹簧挂钩（12）的一端挂接在刷板（11）相邻两侧的挂孔上；若干个毛刷（1）通过若干个弹簧挂钩（12）组装成毛刷组件，毛刷组件通过弹簧挂钩（12）挂接在火管的支撑架上。
9.根据权利要求8所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述毛刷组件由5个横向排列和5个纵向排列的毛刷（1）组成，且每个毛刷（1）两侧的弹簧挂钩（12）的数量分别为3个，毛刷（1）的刷毛（13）为耐高温高分子材料。
10.根据权利要求1-7任一项所述的一种加热炉火管清垢防垢方法，其特征在于：所述纳米涂层烧结加热器的加热板为弧形板，且两侧设有支撑板。
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