火筒加熱爐安全平穩運行保障措施分析

朱振江

（大慶油田公司第八采油廠第四油礦，黑龍江 大慶 166400）

1 加熱爐的分類、結構以及應用的重要意義

加熱爐是油田原油日常生產、集輸、分離過程中的重要設備，廣泛應用于油田各中轉站、聯合站，隨著油田生產規模的不斷擴大，作為油田集輸過程中的最主要工藝之一的加熱爐作用越來越凸顯，加熱爐能否安全、平穩、高效運行是確保整個集輸過程中安全平穩運行的重要環節，隨著設備運行時間逐年增加，保證加熱爐的安全運行，做好事故預防措施，無論是對油田的安全環保工作，亦或對油田節能降耗工作都具有重大的實際意義。

加熱爐按照工作方式分為正壓燃燒和負壓燃燒，其中正壓燃燒是指燃燒時爐膛內為正壓的燃燒方式。燃燒所用空氣進入爐膛及煙氣排出是靠正壓鼓風完成的。負壓燃燒是指燃燒時爐膛內為負壓的燃燒方式。燃燒所用空氣靠較高煙囪產生的負壓抽吸方式進入爐膛。

加熱爐按照內部構造主要分為真空相變加熱爐，水套爐，火筒爐，其中真空相變加熱爐以及水套爐在加熱方式上，主要為間接加熱，在給介質加熱過程中，通過中間媒介進行換熱，在運行中更加安全。

火筒加熱爐燃燒的熱量直接通過火筒加熱爐殼內的生產介質，火筒位置易發生結垢，受熱不均情況下易導致火筒變形，鼓包，破損，導致高溫火筒直接同可燃介質接觸從而引發安全環保事故。

2 火筒加熱爐發生火筒變形原因以及預防措施

通過對火筒加熱爐運行狀況以及生產實際的不斷摸索，導致火筒加熱爐發生火筒變形、鼓包、破損的原因主要有以下幾個方面：

（1）爐管升降溫度的速度過快。火筒在工作過程中升溫降溫應緩慢進行，加熱爐提火和降火時造成耐火磚內部隔熱或蓄熱,鋼板溫度差較大，當提火時耐火磚內鋼板還沒有溫度時，其前端20～30cm及其以外的鋼板已經存在較高的溫度了，隨著溫度的穩定運行，耐火磚內外鋼板的溫度達到一致，當降火時，耐火磚內的鋼板溫度還沒有下降時，其前端20～30cm及其以外的鋼板已經大幅度的降溫度了，這樣就造成了耐火磚前端上部最高點20～30cm處的鋼板發生蠕變，長期在冷熱溫度上下變化的狀態下運行必將失去應力，加之加熱爐內存在一定壓力及介質的重力、鋼板的重力均為向下，所以造成了火筒鋼板“鼓包”。

圖1 火筒加熱爐內部構造

圖2 三維示意圖

（2）火嘴清理不及時。火嘴需根據實際情況定期清理，一旦清理不及時，火嘴結焦、堵塞，會導致火嘴偏流，火焰變形，火筒受熱不均勻最終會導致火筒變形現象。

（3）爐體清淤不及時。加熱爐長時間運行，生產介質中會攜帶大量雜質，當雜質不斷累積，會逐漸在加熱爐底端逐漸聚集，一旦淤泥雜質將火筒包裹，會造成火筒干燒，受熱不均，發生火筒變形。

（4）氣壓突然激增。加熱爐燃燒過程中氣壓在相對穩定的情況下，火焰長度，燃燒范圍也是一定的，但是若出現氣壓激增，燃燒介質流量也會增加，導致火焰變長，越過耐火磚，直接燃燒火筒，隨之而來就是對火筒的直接損傷，出現火筒變形。

針對上述幾種情況，為確保火筒加熱爐的安全平穩運行，防止安全環保事故發生，應針對上述情況，有針對性的解決。

①升降溫度要平穩。在對火筒加熱爐提溫、降溫、停爐等過程中，要緩慢進行，逐步升降，最大程度減少由于溫度變化而導致火筒的應力損傷。

②火嘴清理要及時。每月定期檢查清理火嘴，同時可以將火嘴清理頻率同加熱爐高溫報警裝置結合起來，在以往加熱爐高溫報警裝置的報警溫度設置在400℃左右，因為油田的爐管材質基本上都選用20R碳鋼，此鋼材根據國家和行業標準，工作溫度不能超過475℃，溫度設置在400℃理論上可以滿足報警要求，但是因為加熱爐隨著運行時間較長，火筒結垢，火筒發生變形溫度也會降低，可根據日常加熱爐運行溫度降報警值調低，若日常生產中加熱爐溫度為200℃，將報警溫度調整為250～290℃區間較為合理，一旦出現高溫報警，馬上進行檢查火筒以及增加清理火嘴頻率。

③爐體清淤要堅持。加熱爐做為給生產介質加熱的重要裝置，生產介質所攜帶雜質，經過長時間累計會逐漸向火筒底端位置聚集，每年定期進行爐體清淤，定期進行排污是減輕火筒結垢，避免淤泥將火筒包裹、造成火筒干燒的重要手段。

④氣壓激增要避免。目前在加熱爐運行柜處無法設定氣壓報警，但是可以設定燃氣流量報警，如果出現氣壓波動，必然伴隨著流量波動，針對這種情況，可以在燃燒器控制柜處根據日常生產實際流量設定流量上限，一旦出現氣壓激增情況，崗位員工馬上根據流量變化情況進行控制，可以有效避免氣壓激增而導致火焰變長直接燃燒火筒情況。

3 火筒加熱爐安全平穩運行以及發生事故的應急處置措施

3.1 日常生產控制

（1）壓力控制：以四合一為例，壓力應控制在0.1～0.15MPa為最好。如果壓力過高，會增大四合一的進液阻力，使回油壓力升高，造成整個循環系統壓力都增高。并且壓力過高，四合一的氣液分離、油水分離效果就會變差；四合一的工作壓力不能過低，雖然壓力低進液阻力減小但外輸泵和摻水泵的進液能力會降低，如果四合一的壓力加上靜液壓力在推動液體流動時，除了克服沿程摩擦阻力和閥門等局部阻力到達離心泵時，剩余壓力小于進口飽和蒸汽壓離心泵就會發生汽蝕，尤其是外輸泵。

（2）液位控制：加熱爐液位應控制在1/3～2/3，控制在這個區間，分離效果最好，同時也能保證加熱爐最大程度的安全平穩運行，以四合一為例，液位控制過高，隨著來液增大易導致氣管線進油，引發事故；液位過低易發生泵抽空現象，短時間無法啟運。

（3）溫度控制：加熱爐爐體溫度控制要嚴格執行工作溫度標準，不能超過90℃，在火筒安裝的高溫報警裝置，報警溫度設定在250～290℃較為合理。

3.2 日常檢查部位

火筒加熱爐日常檢查部位如下：爐體、排污閥、氣管線、繃繩、負荷表、火嘴、火管監控點、氣壓等幾項內容，需要結合日常生產實際制定相對應的檢查標準以及檢查頻率，可以最大程度保證火筒加熱爐的高效平穩運行。

表1

3.3 發生事故的應急處置

火管發生穿孔應該如何處理？以四合一火筒穿孔為例，正確的處理方式是停爐，關閉氣源，如果發現漏進爐膛的是水時千萬不要關閉進出口，而是要讓四合一正常進液，將加熱段油水界面維持在比較高的位置，等待爐膛慢慢冷卻到沒有發生火災的危險了再按照常規處理方法關閉進出口，排污，進行更換火筒或者進行挖補作業，在這個降溫停爐過程中，為保證安全，必須配備相應的消防設施以及防護措施。

4 結語

（1）通過運用更加科學的運行方式，加熱爐運行更加安全。

（2）火筒發生變形情況顯著減少，火筒加熱爐運行年限增長。

（3）加熱爐運行更加優化，利于節能降耗工作。

（4）一旦發生事故，處置更加得當，提高員工安全系數。