油田加熱爐的安全管理及事故預(yù)防對(duì)策

于錦標(biāo)

長慶油田長實(shí)集團(tuán)質(zhì)量安全環(huán)?？?西安市

一、概述

加熱爐是石油礦場加熱原油專用設(shè)備，用于油氣集輸系統(tǒng)加熱原油、降低黏度、增加原油流動(dòng)性以及油罐保溫，建筑物取暖。原油加熱是利用裝在爐體內(nèi)的加熱盤管實(shí)現(xiàn)。油罐保溫及建筑物采暖是利用“微汽化密閉自然循環(huán)或管道泵強(qiáng)制循環(huán)”采暖系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

加熱爐做為油田生產(chǎn)中的一種專用加熱設(shè)備，隨著油田生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大，數(shù)量逐年上升。長實(shí)集團(tuán)從1998年開發(fā)以來，隴東，小河，鐮刀灣，麻黃山油田共有加熱爐153臺(tái)，其中高效加熱爐就有56臺(tái)。

之所以將加熱爐作為一種油田專用特殊加熱設(shè)備，是因?yàn)樗哂绣仩t的特點(diǎn)，比較容易發(fā)生事故，運(yùn)行中加熱爐一旦發(fā)生爆炸，不僅設(shè)備本身遭受破壞，還要波及更大的范圍，引起周圍的設(shè)備或建筑物毀壞，人員燙傷，燒傷等，甚至還導(dǎo)致更為嚴(yán)重的人身傷亡事故。某廠曾在2002年1 0月發(fā)生過加熱爐因違章操作而引起加熱爐超壓爆炸，造成設(shè)備損壞，操作人受重傷的重大事故。所以，加熱爐能否安全運(yùn)行是直接關(guān)系到原油生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，職工生命財(cái)產(chǎn)能否得到保障的大問題，必須加強(qiáng)加熱爐的日常安全管理，嚴(yán)格按操作規(guī)程辦事，只有這樣，才能有效的避免加熱爐事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)原油生產(chǎn)中加熱爐運(yùn)行平穩(wěn)，安全。

二、加熱爐安全管理

1.加熱爐的安全技術(shù)管理

加熱爐的技術(shù)檔案是安全管理的主要依據(jù)，它可以使管理和操作人員全面掌握加熱爐的技術(shù)狀況，了解加熱爐安全運(yùn)行的規(guī)律，防止因操作人員操作不當(dāng)而發(fā)生事故。

2.加熱爐原始技術(shù)資料管理

加熱爐原始技術(shù)資料包括加熱爐的設(shè)計(jì)資料和加熱爐的制造資料。

（1）加熱爐設(shè)計(jì)資料。包括設(shè)計(jì)任務(wù)書；燃燒、熱力及流體動(dòng)力等工藝計(jì)算書；強(qiáng)度計(jì)算書；總圖及零部件圖；制造安裝技術(shù)條件；使用技術(shù)說明書。

（2）制造資料。包括加熱爐總圖及主要受壓部件圖；質(zhì)量證明書（包括出廠合格證，金屬材料資料，焊接資料和水壓試驗(yàn)資料）；安裝與使用說明書。

以上資料由加熱爐設(shè)計(jì)和制造單位提供，在加熱爐安裝完畢投入生產(chǎn)時(shí)，由安裝單位隨加熱爐一并移交生產(chǎn)使用單位，由使用單位安全科和機(jī)動(dòng)科保存?zhèn)洳椤?/p>

（3）安全裝置技術(shù)資料。安全裝置技術(shù)資料包括安全裝置技術(shù)說明書和安全裝置的檢驗(yàn)更換記錄資料。安全裝置技術(shù)說明書應(yīng)有裝置名稱、型號(hào)、規(guī)格結(jié)構(gòu)簡圖，技術(shù)條件及裝置的適用條件等。安全裝置檢查或更換記錄資料應(yīng)有裝置檢驗(yàn)校正日期，試驗(yàn)或調(diào)整結(jié)果，下次試驗(yàn)日期。

3.加熱爐安全裝置的管理

加熱爐的安全裝置是指為了使加熱爐能夠安全運(yùn)行而裝設(shè)在加熱爐上的一種附屬裝置，稱為安全附件。加熱爐的安全裝置有安全閥、水位計(jì)、壓力表和防爆門4類。

加熱爐安全閥的選擇與定壓由于加熱爐屬油田專用設(shè)備，既有鍋爐的特點(diǎn)，又有壓力容器的特點(diǎn)，所以加熱爐安全閥一般常用型號(hào)為A27W-1.0T系列或A48Y-1.6C系列。又由于加熱爐爐體工作壓力一般設(shè)計(jì)為0.4MPa，則加熱爐安全閥定壓（調(diào)整后的開啟壓力）為工作壓力的1.1倍，即0.44MPa。

（1）安全閥排汽量計(jì)算。安全閥作為一種超壓后泄壓裝置，必須具備足夠的排放能力，在選擇安全閥時(shí)安全閥的排氣量至關(guān)重要。安全閥排汽量，可按式（1）計(jì)算。

式中E——安全閥排汽量，kg

P——安全閥入口處的蒸汽壓力，MPa

A——安全閥的排汽面積，mm2，一般為A=π/4 d2,d為安全閥喉徑。

C——安全閥的排放系數(shù)，取決于安全閥的提升高度h。即 h ≥d/40，C=0.048；h ≥d/20，C=0.085；h ≥d/12，C=0.098；h ≥d/4，C=0.235

K——安全閥人口蒸汽比容修正系數(shù)，K=1

一般加熱爐設(shè)計(jì)安裝兩個(gè)安全閥，對(duì)于加熱爐用A27 W-1.0 T和A48Y-1.6C系列的公稱直徑為40 m m和50 m m，喉徑分別為2 5 m n和3 2 m m，因?yàn)槿珕⑹桨踩y，h=d/4故當(dāng)P=0.44MPa時(shí)，排汽量分別為 E1=CA（10.2p+1）K=632.75（k g/h）；E1=CA（10.2 p+1）K=1033.69（kg/h）。加熱爐安全閥開啟時(shí)的排汽量為2 E1（2 E2）。這樣就保證了加熱爐在超壓時(shí)能及時(shí)泄壓而防止?fàn)t體超壓爆炸事故的發(fā)生。

（2）安全閥常見缺陷原因及處理。加熱爐壓力升至規(guī)定值不開啟，原因是定壓不準(zhǔn)，長期不手動(dòng)而使閥芯和閥座粘住，安全閥彈簧變質(zhì)。當(dāng)壓力升至規(guī)定值不開啟，應(yīng)減弱燃燒，手動(dòng)放汽降壓，然后重新調(diào)整安全閥。如安全閥已損壞，應(yīng)及時(shí)更換或修理。

漏汽，原因是閥芯與閥座密封面不嚴(yán)或磨損；閥芯與閥座密封面之間有水垢等污物；彈簧老化；彈性降低或喪失彈性；閥桿彎曲，傾斜造成閥芯與閥座錯(cuò)位?？刹鹣麻y，交檢驗(yàn)部門重新調(diào)整或清除水垢污物；更換彈簧或更換新安全閥，校正閥桿使其復(fù)位。

不到規(guī)定壓力開啟，原因是整定壓力不準(zhǔn)，彈簧老化?？芍匦滦ｒ?yàn)或更換彈簧。

排汽后閥芯不回座，原因是彈簧彎曲，閥桿閥芯安裝位置不正或被卡住。應(yīng)更換彈簧，重新安裝閥桿使其復(fù)位。

（3）安全閥的日常管理要求。在加熱爐運(yùn)行期間，每班由操作工人手動(dòng)排汽一次，以防銹死或卡死而失靈。安全閥與爐體之間不允許加裝閥門。安全閥必須裝設(shè)排汽管，防止排汽傷人，而且排汽管必須垂直向上，不準(zhǔn)水平安裝。安全閥經(jīng)調(diào)整或校驗(yàn)后，應(yīng)加鉛封，調(diào)整校驗(yàn)結(jié)果應(yīng)填入檔案。現(xiàn)場調(diào)整安全閥必須由兩人操作，一人調(diào)整，一人監(jiān)視壓力表變化，調(diào)整時(shí)加熱爐升壓應(yīng)緩慢進(jìn)行。

4.壓力表

壓力表是測示加熱爐運(yùn)行壓力大小的儀表。嚴(yán)密監(jiān)視加熱爐體實(shí)際承受的壓力，把它控制在爐體設(shè)計(jì)工作壓力范圍之內(nèi)，是加熱爐實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的基本條件和基本要求，因而壓力表是操作人員必不可少的眼睛。否則，安全運(yùn)行就無法保障和保證。

（1）加熱爐壓力表的選用要求。壓力表精度等級(jí)不應(yīng)低于2.5級(jí)；表盤刻度極限值應(yīng)為工作壓力的1.5～3倍，最好選用2倍，即表盤刻度為0～0.8 M P a或0～1.0 M P a；表盤直徑≥100mm。

（2）壓力表安裝要求。壓力表應(yīng)垂直安裝在加熱爐壓力表接頭上。防止高溫輻射和振動(dòng)；壓力表與加熱爐的接管中間應(yīng)裝設(shè)旋塞，以利于更換或較驗(yàn)。壓力表的接管上要裝有彎管，以避免蒸汽直接進(jìn)入壓力表的彈簧管內(nèi)，致使管內(nèi)彈簧管受熱而產(chǎn)生過熱變形影響壓力表的精度。

（3）壓力表的日常管理要求。加熱爐壓力表必須用紅線標(biāo)注加熱爐工作壓力，且紅線標(biāo)注在表盤上，不允許標(biāo)注在玻璃上；壓力表應(yīng)保持潔凈，表盤玻璃應(yīng)明亮清晰，使表內(nèi)指針指示的壓力值能夠清楚易見。表盤玻璃破碎或表盤刻度不清的壓力表應(yīng)停止使用。

壓力表的連接管要定期吹洗以免堵塞；經(jīng)常檢查壓力表指針的轉(zhuǎn)動(dòng)與波動(dòng)情況；表內(nèi)漏汽或指針跳動(dòng)應(yīng)停止使用；壓力表必須定期檢驗(yàn)，一般為每半年校驗(yàn)一次，嚴(yán)禁壓力表超期服役；壓力表在無壓力時(shí)必須落零，不落零的壓力表應(yīng)停止使用。

（4）壓力表常見缺陷原因及處理。壓力表指針不回零，原因是壓力表內(nèi)彈黃彎管變形過量，已有殘余變形；表內(nèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)零件磨損松動(dòng)。表已不準(zhǔn)確，不能繼續(xù)使用，應(yīng)予更換。指針不動(dòng)或指針跳動(dòng)，原因可能是壓力表接口，通路有堵塞或有泄漏，也可能表內(nèi)機(jī)件損壞。應(yīng)沖洗壓力表接口；送檢驗(yàn)部門檢修或更換新表。

5.水位表（液位計(jì)）

水位計(jì)是顯示加熱爐內(nèi)水位（氣液交界面）的一種裝置，加熱爐常用水位計(jì)有玻璃管式和平板玻璃式兩種型式。

（1）水位計(jì)的安全技術(shù)要求。玻璃管式水位計(jì)連接管內(nèi)徑≥1 8 m m。水位表應(yīng)標(biāo)最高，最低安全水位的紅色警戒線。且最低可見邊緣應(yīng)比最高安全水位高2 5 m m。加熱爐正常運(yùn)行時(shí)水位計(jì)與加熱爐連接管上的旋塞必須于全開啟位置。

（2）水位表常見故障及原因。旋塞泄漏，原因是旋塞材料或加工有缺陷；旋塞芯子磨損、填料不足或變硬。應(yīng)更換、填加盤根及更換盤根。

虛假水位，原因是汽旋塞被關(guān)閉或填料堵塞；水旋塞被關(guān)死；水連管被水垢或填料堵死或負(fù)荷增加過決壓力突升?？纱蜷_汽旋塞或另加填料，打開水旋塞，清洗水連管或另加盤根，關(guān)小加熱爐燃料進(jìn)口閥門，

水位表玻璃管爆裂，原因是玻璃管質(zhì)量不好或有裂紋，水位表上下接頭不在同一直線上，更換新管時(shí)沒有預(yù)熱，玻璃管上濺上了冷水或安裝時(shí)未留膨脹間隙或填料壓得太緊。應(yīng)更換玻璃管，調(diào)整上下接頭使其在同一直線上，更換前預(yù)熱玻璃管并在玻璃管上加防護(hù)罩，預(yù)留膨脹間隙及盤根不能加的過緊。

6.加熱爐的安全操作

正確操作和使用加熱爐，也是保證加熱爐安全運(yùn)行的一個(gè)重要措施，因?yàn)榧词辜訜釥t設(shè)計(jì)完全符合要求，制造質(zhì)量優(yōu)良，如果操作不當(dāng)，同樣會(huì)造成事故發(fā)生，某廠1992年10月的一起加熱爐爆炸事故，就是由于操作者違章操作而造成的。所以，正確的操作是加熱爐安全運(yùn)行的又一項(xiàng)重要保證。

（1）加熱爐啟動(dòng)前的檢查與準(zhǔn)備。初次啟用前，必須做水壓試驗(yàn)，以檢查加熱爐的嚴(yán)密性。檢查電控箱及各處申路（尤其是點(diǎn)火變壓器和風(fēng)機(jī)）是否接通，絕緣是否良好，接地是否可靠。檢查點(diǎn)火槍的電極與點(diǎn)火頭的間隙大小是否適宜（間隙過小易積炭，間隙過大不易產(chǎn)生電火花，通常應(yīng)調(diào)至2~3 m m為宜）。

檢查重力式防爆門，壓蓋是否開啟靈活（嚴(yán)防粘住或銹死）。檢查壓力缸至燃燒器的送氣管線是否暢通，有無漏氣現(xiàn)象。將處理好的軟水或溶有阻垢劑的濟(jì)水用泵注入加熱爐，水位線以水位計(jì)的1/2處為準(zhǔn)。

注：水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，補(bǔ)充水懸浮物≤5 g/L，總硬度≤0.7 m g當(dāng)量/L，p H（2 5℃）>7。循環(huán)水，pH（25℃）=8.5～10，溶解氧≤0.1 m g/L。

加熱爐注入水后，應(yīng)檢查本體上人孔，手孔及與本體相連接的各管件，閥件有無漏水等異常情況。將天然氣送到燃燒器前。燃燒器前的天然氣控制閥門在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，必須嚴(yán)密可靠，不允許有漏氣或竄氣現(xiàn)象。上述檢查合格后（一切不安全因素消除完畢），各準(zhǔn)備工作完成后，方可進(jìn)行啟動(dòng)操作。

（2）啟動(dòng)與運(yùn)行。吹掃，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)（或打開煙囪擋板），對(duì)爐膛，煙囪進(jìn)行吹掃（或自吸），吹掃時(shí)間一般應(yīng)為15 m i n。點(diǎn)火，調(diào)小風(fēng)機(jī)風(fēng)量(或擋風(fēng)板開啟度)，按點(diǎn)火按紐，同時(shí)應(yīng)開啟點(diǎn)火用天然氣閥門，當(dāng)護(hù)膛內(nèi)有火焰后，即可開啟正常燃燒供氣閥門（此時(shí)點(diǎn)火用氣閥門便可關(guān)閉），并調(diào)節(jié)天然氣和風(fēng)量配合比例，使燃燒達(dá)到正常（正常燃燒時(shí)，火焰呈橙黃色，煙囪不冒黑煙，排煙溫度低于210℃）。運(yùn)行期間，操作人員應(yīng)堅(jiān)守崗一位，嚴(yán)密監(jiān)視火焰，壓力，溫度，水位（此時(shí)水位應(yīng)液位計(jì)的2/3處）的變化情況。正常運(yùn)行時(shí)，天然氣壓力應(yīng)保持有0.05～0.1MPa。

（3）停爐。逐漸減少至停止供天然氣。爐膛熄火后，風(fēng)機(jī)繼續(xù)吹掃15min。切斷控制箱電源總開關(guān)。

（4）加熱爐運(yùn)行中的安全操作要求。油田加熱爐所用燃料絕大部分為天然氣或伴生氣，由于多種原因易引起爆炸，故燃?xì)饧訜釥t操作時(shí)必須做到：加熱爐的操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守上面提到的安全操作規(guī)程，嚴(yán)守勞動(dòng)紀(jì)律，嚴(yán)禁違章操作。加熱爐使用過程中，不得超溫，超壓運(yùn)行，嚴(yán)禁頻繁升溫，降溫。為保證加熱爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)于加熱爐用水應(yīng)采取必要的防腐，防垢處理措施。

加熱爐運(yùn)行時(shí)，遇有下列情況應(yīng)立即停爐。工作壓力超過0.4MPa，水溫超過151℃時(shí)，采取措施仍不能使之下降。水位低于運(yùn)行規(guī)定水位的下限值，采取措施仍不能使其上升。火筒，煙管發(fā)生裂縫，鼓包，變形，滲漏等危及安全的缺陷。安全裝置失效。出現(xiàn)燃燒設(shè)備損壞，襯里燒塌等嚴(yán)重威脅安全運(yùn)行的情況。發(fā)生火災(zāi)，且直接威脅到加熱爐的安全運(yùn)行。突然停電以及其他異常情況，且超過安全運(yùn)行范圍。

三、加熱爐常見事故預(yù)防與對(duì)策

加熱爐作為一種特殊的油田專用加熱設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)承受較高的溫度和一定的壓力。受壓部件直接接觸火焰，在運(yùn)行過程中又要受到水汽的腐蝕，所以操作不當(dāng)或管理不善就會(huì)發(fā)生事故。加熱爐常見的事故有爆炸；火管和煙管塌癟（鼓包）；前煙箱與爐門之間火筒燒穿事故類型。

（1）爐膛爆炸是由爐膛內(nèi)存有可燃?xì)怏w，在點(diǎn)爐時(shí)可燃?xì)怏w與空氣混合遇火在爐膛內(nèi)發(fā)生的爆燃現(xiàn)象，該現(xiàn)象嚴(yán)重者可使加熱爐火筒變形或前后煙箱發(fā)生變形或撕裂。

加熱爐爆炸是由于加熱爐安全閥失靈，超壓運(yùn)行，其爐內(nèi)壓力超過設(shè)計(jì)壓力0.6MPa時(shí)發(fā)生的水套或火筒受壓撕裂。預(yù)防措施及對(duì)策是加熱爐點(diǎn)爐前，嚴(yán)格執(zhí)行先吹掃爐膛內(nèi)余氣再點(diǎn)火的操作規(guī)程，吹掃時(shí)間必須保證5～10min。經(jīng)常檢查加熱爐壓力表，安全閥，使其完好，齊全，操作人員堅(jiān)守崗位，不擅自離崗;每班安全閥手動(dòng)排汽一次。

（2）火管和煙管塌癟事故原因?；鸸?、煙管塌癟是由于缺水使火管、煙管承受的火焰溫或煙氣溫度，超過其設(shè)計(jì)材料的允許溫度或火管，煙管承受水套內(nèi)介質(zhì)的外壓，超過其材料在高溫下的屈服強(qiáng)度，而使火管、煙管發(fā)生塑性變形。預(yù)防與對(duì)策是使加熱爐在額定工作壓力0.4MP a和額定溫度151℃且水位保持在2/3的條件下工作。

（3）前煙箱與爐門之間火筒燒穿事故原因。由于爐口處火口磚裂縫松散，導(dǎo)致運(yùn)行中竄火燒穿火筒，繼而燒穿前煙箱面板。預(yù)防與對(duì)策是采用整體澆鑄的高鋁質(zhì)火口磚，以及在爐門蓋圈與火口磚，火口磚與襯里磚，襯里磚與火筒之間部分或全部采用耐火度較高，質(zhì)地柔軟的高純硅酸鋁纖維氈加以密封相結(jié)合，防止?fàn)t口竄火燒穿火筒及前煙箱面板。