南海盛開鍋爐改造

周志平 滕 兵

（天津中海油能源發展油田設施管理有限公司 天津 300457）

南海盛開鍋爐改造

周志平 滕 兵

（天津中海油能源發展油田設施管理有限公司 天津 300457）

本文簡述了南海盛開鍋爐用兩臺新型小鍋爐替代原有鍋爐的思路及過程，改造后保障了油田生產的安全性，鍋爐熱效率增加，并燃用陸豐原油，每年可節約2000萬元左右，經濟效益顯著。

南海盛開；鍋爐改造；經濟性；可靠性

1 前言

南海盛開浮式儲油輪FSOU原使用一臺蒸發量為65噸/小時的蒸汽鍋爐，一直燃用外購的180CST重油。2012年6月船舶塢修期間對原有的老鍋爐及其輔助系統進行改造，使用兩臺新的35噸/小時蒸發量的船用鍋爐替代原有的65噸/小時的鍋爐，正常生產時使用一臺，外輸作業時使用兩臺，用陸豐油田生產的原油作為燃燒原料，180CST重油作為備用燃料，并改造了相應的輔助系統包括給水系統，燃燒系統，排煙系統，電儀控制系統，火氣系統。

這項鍋爐改造工程在中海油屬于首例且在國內無可借鑒的成功案列，難度非常大，盛開輪塢修項目組通過和設計公司、鍋爐生產廠、ABS船級社、船廠多方面溝通，最終確定了改造方案，并通過了ABS船級社的審核，目前經過了半年多的運行證明這項改造工程還是相當成功的。

2 舊鍋爐簡介

鍋爐是南海盛開輪的重要設備之一，為油艙內貨油的加溫和外輸卸貨期間驅動蒸汽卸貨油泵提供蒸汽動力。南海盛開輪鍋爐型號為MITSUBISHI-CE，燃用180CST重油，已經使用36年，每年的燃油成本高，大概是兩千多萬元；備件購置相當困難，影響設備的可靠性；功率匹配不適合盛開號現在的生產作業，日常生產時所需的蒸汽量達不到鍋爐額定蒸汽量的一半，在外輸卸貨期間蒸汽的使用量達到額定蒸汽量的80%。

3 鍋爐的改造初步方案

3.1 方案一

2007年，JHN作業公司對其油田生產的油品化驗和油質評價、鍋爐噴油器改造方案的咨詢和評估，研究得出結論盛開鍋爐可以通過對原鍋爐系統燃燒器的改造，使用油田生產的原油作為燃料，節約燃油成本。

由于原油進機艙存在較大的安全隱患，另外在實際技術應用中原油燃燒對鍋爐的殼體、爐筒、爐膽、聯箱、對流管束、過熱器等部件的影響不確定，很難保證在更換新燃燒器后的設備安全。出于安全方面的諸多考慮，JHN管理層沒有同意改造這一改造方案。

3.2 方案二

2010年，中海油深圳分公司陸豐作業區委托天津中海油能源發展油田設施管理有限公司進行盛開鍋爐改造可行性研究，其機務部門通過大量的前期調研--翻閱有關鍋爐的資料、咨詢盛開輪的入級船級社ABS及國內有關的鍋爐專家等工作，最終提交了可行性調研報告。

可行性調研報告中初步方案是將原有鍋爐改造成兩臺蒸發量為35噸/小時的船用鍋爐，平常運行一臺鍋爐即可保證船舶蒸汽量的要求，外輸卸貨時運行兩臺鍋爐滿足外輸卸貨。

并將鍋爐及其給水、控制、供油、排煙、惰性氣體等各個系統進行改造，使其滿足燃用油田自產原油的要求，整體改造方案送ABS船級社審查，以達到滿足船級社規范要求和認證。

初步預估鍋爐改造費用為1800萬元。

方案考慮了如下幾個方面：

（1）經濟性：日常生產只需要用一臺鍋爐，使鍋爐運行負荷和蒸汽消耗匹配更合理，并且采用新技術和燃用油田自產原油，節約了燃料成本；

（2）設備的可靠性：兩臺鍋爐一用一備，提高了設備可靠性，保證生產的日常需要；

（3）日常管理、保養和維修：新鍋爐可以采用新技術方便管理，備件也極易采辦；

（4）充分考慮了安全：新型鍋爐、鍋爐燃油泵、燃油管路等都將設計成滿足ABS規范對原油的使用要求。

方案很快就得到了中海油深圳分公司陸豐區的認可，并要求立即進行立項。

4 鍋爐改造的詳細設計方案

鍋爐改造的詳細設計是由我們配合專業的設計公司完成的，通過現場調研、方案設計、方案送審、方案改進、方案再送審、再改進、再送審，最終2011年11月鍋爐及控制系統改造設計方案通過ABS審核，其難度可見一斑。

4.1 鍋爐主體改造

鍋爐系統改造主要工作是把舊鍋爐拆除出來，并且把兩臺新的鍋爐順利吊運安裝到設計位置。鍋爐的拆除由具有處理保溫棉等有害污染物資質的廠家來進行，將鍋爐艙隔離，采取切割成多段轉運的方法。在移除舊鍋爐后，及時把舊鍋爐底座一并拆除，然后結合新鍋爐設備的底座安裝圖紙，把新的鍋爐底座重新安裝到位。待新的鍋爐底座安裝好后，再把新鍋爐吊運進來進行安裝。并且把燃燒器隔離房、風機底座、煙道、相關的泵撬、走道及平臺依次進行安裝，另外對于有關管線穿孔的墻壁進行局部加強。

4.2 鍋爐底板的加強

為了滿足兩臺新鍋爐的安裝要求，經過對新鍋爐尺寸及重量的預估和舊鍋爐的底板承載強度進行載荷計算對比，發現需要對承載地板進行加強，才能滿足新鍋爐的承載要求。

為此，參照ABS船級社規范要求，鍋爐改造方案中增加了鍋爐底板加強方案，并通過了審核。

圖1 鍋爐地板加強改造圖

4.3 燃燒系統

鍋爐正常使用時采用原油燃料，新增加一套原油燃料供給系統以提高鍋爐的經濟性，來自原油艙的燃油經過濾器后，由鍋爐燃油泵送到燃油加熱器加熱，然后進入鍋爐燃燒器，部分燃油經過控制閥和相關管路回流原油艙，是一個封閉的供應油系統，由于原油的閃點小于40OC,原油管線通過船艙連接到燃燒器上，由于原油需經過油輪機艙，考慮其存在的安全性問題，原油供應系統的設計嚴格按照ABS規范中關于鍋爐燃燒原油的設計要求，原油泵需采用特殊結構，電機安裝在機艙，泵體處在泵艙，轉軸穿過現有的防火墻連接電機和泵體，由原油泵到機艙里燃燒器的原油供給/返回管線需用套管與機艙隔離，套管內需裝氣體探測器，并安裝防爆抽風裝置，同時增加了隔離房，使燃燒器及供油部件與機艙隔離，以保護機艙的安全性。油輪上現有的重油燃燒系統仍保留以作為備用，當原油艙進行清艙或洗艙時需用原有的重油180CST為燃料。

4.4 供水、蒸汽系統

供水系統用的主水箱利用現有的主水箱經局部改造而成。補充水為海水蒸發淡化水，鹽度≤10ppm，鍋爐廠家對水質進行了校核，確保添加鍋爐水處理藥劑到爐水系統的配置，以對鍋爐水的鹽度，硬度等指標進行控制。采用新的補充水系統以滿足新型鍋爐的要求。主水箱的水經加熱到85℃～90℃，由鍋爐給水泵加入到鍋爐,回水壓力為常壓,給水泵三臺，其中二用一備，每臺鍋爐正常工作時各使用一臺。每臺給水泵出口還接有最小流量管為給水啟動泵時，升壓并泵而設。各給水泵的最小流量管接至給水再循環母管，當給水泵啟動升壓時，其中給水由最小流量管返回主水箱。主蒸汽管中的過量蒸汽經控制閥到冷凝器冷凝后回到主水箱,蒸汽回水溫度的70~90℃，冷凝器用的冷凝介質為海水。

4.5 排煙系統

新增加的二臺鍋爐各自的排煙管道匯合后進入原有的主排煙管，主排煙管道保留使用。由于燃燒廢氣大部分時間被直接排放大氣，當外輸原油時被用于生產惰氣使用，煙道廢氣需由原有的惰氣鳳機引入原有惰氣處理裝置，經過處理后作為儲油輪上惰氣使用，惰氣的含氧量小于5%。因此要求燃燒廢氣中的含氧量小于5%。

4.6 加藥系統

加藥的目的是去垢防腐，原主水箱上的加藥口保留使用。

4.7 取樣系統

原有的補充水的取樣器保留使用，新增的兩臺鍋爐還需帶有各自的鍋爐水取樣器管線，管線上裝有冷卻器，以確保樣品排出前被充分冷卻，冷卻介質為海水。

4.8 排污系統

兩臺鍋爐的排污經各自的排污管道匯合后進入現有的排污系統。

4.9 控制系統

鍋爐控制系統采用了PLC控制，功能包括：兩臺鍋爐單獨就地控制，單獨自動程序啟停爐，給水自動調節，燃燒自動調節及安全保護，出口蒸汽飽和溫度自動調節，報警連鎖保護功能等。其控制邏輯框圖見圖2。

圖2 鍋爐控制系統邏輯框圖

4.10 火氣系統

為了實現在發生火警和可燃氣體泄露報警時，配合新建鍋爐的公共控制系統盤，控制鍋爐燃燒房通風系統的風機、防火風閘，原油進、出管路關斷，以及對新增加的CO2施放滅火系統的控制，在新建鍋爐區域增加一套FIRE&GAS火氣控制系統。

5 鍋爐的選型及鍋爐改造施工

5.1 鍋爐的選型和生產

經過對幾家鍋爐廠的考察及技術研討，并通過商務招標最終確定了格菱動力設備（中國）有限公司生產的LSK30-1.6型立式針形管鍋爐，其主要技術性能參數見圖1所示。這種型號的鍋爐最大的優點是同等尺寸下，蒸發量大，非常適合盛開鍋爐改造項目對尺寸的要求。

2011年11月鍋爐采購合同簽訂后，格菱公司對盛開輪鍋爐改造項目特別重視，迅速組織公司技術骨干力量進行設計，并在12月將鍋爐本體和控制系統設計方案送ABS船級社審核，并且順利通過審核。

2012年1月，格菱公司開始鍋爐本體的預制和采購燃燒器和外圍水泵，油泵，風機，閥門和管線等工作，在短短6個月的時間內完成了鍋爐生產和材料采辦工作，并且順利通過了ABS船級社的認證。

圖3 新鍋爐主要技術參數

5.2 鍋爐改造施工

鍋爐改造工程是南海盛開輪廠修的重點工程，盛開輪塢修項目組特別重視。在船廠的招投標工程中，特別重點審核船廠的鍋爐改造施工方案和工藝，并且將鍋爐改造施工方案和工藝作為技術評標的重要指標。

盛開輪駛入大連大洋船廠后，盛開輪塢修項目組就此項工作和船廠、船員、鍋爐廠家、鍋爐改造設計公司以及ABS船級社現場驗船師在船上進行多次實地考察和多次溝通、討論，并對船廠的舊鍋爐拆除、污染物處理、鍋爐底板加強、新舊鍋爐吊裝、新鍋爐安裝和焊接等方案進行了認真分析和討論，最終確定了安全可行的施工方案，并在60天工期內完成了施工。

圖4 鍋爐吊裝圖

結語

鍋爐經過改造后，盛開輪平常運行一臺鍋爐即可保證船舶蒸汽量的要求，只有外輸卸貨時運行兩臺鍋爐滿足外輸卸貨，提高了設備的可靠性，達到了功率匹配；鍋爐燃用陸豐自產原油，每年可節約2000萬元左右，節約了運行成本；提高了鍋爐自動化程度，降少了現場人員的工作量；專門為鍋爐安裝了火氣、二氧化碳等報警和滅火等系統，更進一步保證了船舶鍋爐運行安全。

鍋爐改造是一個系統工程，各部組件之間，各系統之間都有相互牽連關系，因此只有全面考慮問題，再結合實際情況作有針對性的改造，一定能取得良好的技術經濟效果。

[1]鍋爐 車得福主編 西安交通大學出版社

[2]LSK30-1.6型立式針形管鍋爐使用說明書 格菱動力設備（中國）有限公司