加熱爐燒火間可燃氣體檢測報警系統設計若干問題探討

潘永東，劉玉祥，王穎瑞

1.中國石油華北油田公司技術監督檢驗處，河北任丘 062552

2.中國石油華北油田公司合作開發項目部，河北任丘 062552

加熱爐燒火間可燃氣體檢測報警系統設計若干問題探討

潘永東1，劉玉祥1，王穎瑞2

1.中國石油華北油田公司技術監督檢驗處，河北任丘 062552

2.中國石油華北油田公司合作開發項目部，河北任丘 062552

油田加熱爐多以原油和天然氣為燃料，一旦發生燃料泄漏，極易被爐膛內的明火所引燃，引發加熱爐燒火間火災。燒火間內可燃氣體釋放源分布、室內氣流分布規律以及其特有明火場所特征與其他油氣生產場所具有明顯區別，簡單按照國家及行業標準設置可燃氣體檢測報警系統，并未消除或降低燒火間火災風險。分析了燒火間火災事故危害、加熱爐燃料的火災危險特性，探討了燒火間火災事故的形成與發展，在此基礎上，介紹了燒火間設置可燃氣體檢測裝置引發的爭議，提出了合理布置檢測裝置的方式，最后指出設置可燃氣體檢測聯鎖控制系統是消除點火源、降低火災風險的充分保障等。

加熱爐燒火間；火災爆炸；可燃氣體；報警設計

隨著相變加熱爐和自動燃燒器的普遍應用，油田加熱爐本體火災爆炸風險已得到大幅度削減。另一方面，由于油田加熱爐多以原油和天然氣為燃料，一旦發生油氣泄漏，極易被爐膛內的明火所引燃，引發加熱爐燒火間火災，甚至導致燒火間爆炸，因此，企業安全管理部門已經把加熱爐列為重點火災防控部位。本文從油田加熱爐燒火間（以下簡稱燒火間） 火災事故危害的分析入手，淺探油田加熱爐的運行方式和火災爆炸事故的形成與發展規律，并嘗試提出了燒火間可燃氣體的檢測控制方案。

1 燒火間設置可燃氣體檢測裝置的爭議

加熱爐燃料系統主要由自動燃燒器、油（氣）管道、閥門、管件及連接件、換熱器（加熱器）、計量儀表等組成。由于加熱爐燃料系統設置在封閉的燒火間內部，當發生油氣泄漏后，無法及時擴散至加熱爐系統外部，極易在這一封閉空間內形成可燃氣體積聚，這種情況符合SY6503-2016《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統安全規范》中的要求設置可燃氣體檢測報警系統的規定。該規范第4.2條規定：“可能積聚可燃氣體的石油天然氣站場和儲運設施，應按本標準設置固定式可燃氣體檢測報警系統，并按巡檢人員數量配置便攜式可燃氣體檢測報警器”[1-2]。基于這一點，在燒火間內設置可燃氣體檢測器，完全符合SY6503-2016標準的要求，也是及時發現油氣泄漏的有效手段。但是，個別已經設置可燃氣體檢測報警系統的燒火間所發生的火災事故卻讓這一措施備受爭議，人們甚至懷疑標準的可靠性。

在現實中，對于已經設置可燃氣體檢測器的燒火間，當發生燃料泄漏時，可燃氣體檢測報警系統將會及時發出報警。但在崗位員工采取處置措施之前，燃料系統將會繼續泄漏，加熱爐燃燒器仍在運行，引發燒火間火災事故的點火源依然存在，原油蒸氣或天然氣繼續在向加熱爐供風入口處擴散，此時，若不及時關閉燃燒器，泄漏的油氣將進入加熱爐爐膛，引發燒火間火災。由于這一過程非常短暫，單純靠崗位員工手工處置，無法及時消除系統中的點火源，因此，單純設置可燃氣體檢測報警系統并不能有效降低燒火間火災風險，只有采取聯鎖控制，才是預防燒火間火災事故的關鍵。

2 完善檢測裝置設置的意見

2.1 合理布置檢測裝置的方式

SY6503-2016《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統安全規范》第5.3.2條規定：“可燃氣體檢測器設置應遵照如下規定：第一，檢測器與釋放源的距離不宜大于7.5 m；第二，檢測器的安裝高度應根據氣體的密度而定。當比空氣重時，其安裝高度應距地面0.3～0.6 m；當比空氣輕時，檢測器安裝高度應高出釋放源0.5～2.0 m，且應在無強制通風設備的場所內，最高點氣體易于積聚處設置檢測器”。基于這一規定，可燃氣體檢測器水平覆蓋半徑不得超過7.5 m。而檢測器的安裝高度，應根據加熱爐燃料種類區別對待。針對燃油加熱爐，由于其泄漏原油產生的發散氣（原油蒸氣）氣相組成大多數為C2以上組分，在環境溫度條件下的相對密度大于1.0，其安裝高度應為距離地面以上0.3～0.6 m之間；而針對燃氣加熱爐，考慮到燃料氣氣相組成中的C1比例一般均在80%以上，檢測器安裝高度應高出釋放源0.5～2.0 m。同時，考慮到燃燒器送風系統的運行將強行改變燒火間內氣流運動分布規律，已經具備強制通風特征，可不考慮燒火間最高點的檢測器設置問題。針對油氣混燒或雙燃料系統加熱爐，則應同時考慮和滿足上述兩種情況。

另外，SY6503-2016第5.1.1條規定：“可燃氣體檢測點應根據地理條件、環境氣候、站場總體布局、氣體理化性質、釋放源特性和操作巡檢路線等條件，選擇氣體易于積聚、便于采樣和適于安裝的位置布置”。基于這一規定，考慮到加熱爐運行的備用要求（定期倒爐）以及由此導致的室內氣流運動變化不規則問題，在滿足檢測器依照標準正常設置的基礎上，可在靠近燃燒器送風系統進風口位置同時設置可燃氣體檢測器，實時監測進入爐膛氣流的可燃氣體濃度。

2.2 設置檢測聯鎖控制系統

上述檢測器設置原則只能保證及時發現油氣泄漏，而不能消除引發火災事故的起因物以及最重要的觸發條件，為此，應考慮設置可燃氣體檢測聯鎖控制系統。其具體方案是：將可燃氣體檢測報警系統分別與燒火間強制通風和燃燒器控制系統聯鎖。當燒火間內任何一點可燃氣體濃度達到一級報警限值時，自動啟動強制通風系統，同時發出報警，提醒崗位員工現場核查；當達到二級報警時，聯鎖控制系統緊急停運該燒火間內所有加熱爐的燃燒器，同時切斷加熱爐燃料控制總閥，為員工提供更為充足的應急處置時間。設計人員應綜合考慮燃料供給方式及控制問題，諸如：在燃料油泵房設置自動回流裝置，實現超壓保護等。

3 結束語

完善燒火間可燃氣體檢測報警聯鎖控制系統是降低燒火間火災風險的有效途徑之一，但僅有這些是遠遠不夠的。預防燒火間火災事故的發生，必須從源頭控制，從工程質量抓起，通過強化加熱爐完整性管理，堵塞管理漏洞，提升系統本質安全性，才是預防加熱爐火災事故的根本所在。

[1]潘永東.陸上油（氣）田油氣集輸系統安全風險與控制[M].北京：中國石化出版社，2009：85-87.

[2]SY6503-2016，石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統安全規范[S].

Discussion on some issues in design ofcombustible gas detection and alarm system in furnace room

PAN Yongdong1，LIU Yuxiang1，WANG Yingrui2
1.TechnicalSupervision and Inspection Department of HuabeiOilfield Company，Renqiu 062552，China
2.Cooperative Development Project Department of HuabeiOilfield Company，Renqiu 062552，China

Crude oil and natural gas are commonly used as fuels in the oilfield heating furnaces.Once the fuel leakage easily ignited by the flame in the furnace hearth，it will cause a fire in the furnace room，and even lead to explosion.But，the releasing source distribution in the furnace room，the indoor air flow distribution and the characteristics of special fire site are obvious difference from other oil and gas production sites，to set the combustible gas detection and alarm system according to the national and industry standards does not eliminate or reduce the fire risk in the furnace room.This article starts with the analysis of fire consequences in the furnace room，in-depth studies of the operation mode and the formation and development principle of fire accident in the heating furnace，presents a solution of the combustible gas detection and control in the furnace room，including reasonable arrangement of detection devices，setting up interlocking controlsystem，and so on.

furnace room；fire explosion；combustible gas；alarm design

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.021

潘永東（1962-），男，江蘇南京人，高級工程師，1983年畢業于華東石油學院化工機械專業，長期從事油氣田工程建設及油氣安全生產管理工作。Email：jjj_pyd@petrochina.com.cn

2016-12-29