方箱式加熱爐爆破原因及其預(yù)防措施

【摘要】大慶部分油田廣泛運用的方箱式加熱爐是一種負(fù)壓燃?xì)饧訜釥t。由于在生產(chǎn)管理、施工與設(shè)計方面都存在著一定問題，所以常發(fā)生爆破事故。

【關(guān)鍵詞】方箱式加熱爐；事故原因；建議

本文結(jié)合生產(chǎn)實踐，就事故原因及所采取和應(yīng)采取的措施，進(jìn)行分析和討論。

一、方箱式加熱爐爆破的原因

1.生產(chǎn)管理方面

（1）點火方法不當(dāng)。在生產(chǎn)中，有的操作工人不是在火嘴前面而是在調(diào)風(fēng)板處點火。這種點火方式很危險，因為它是靠天然氣流將火從引風(fēng)段帶進(jìn)混合室而在噴頭處燃燒的。如果操作不當(dāng)，兩三次點不著，大量的氣體就會進(jìn)入爐膛。當(dāng)天然氣與空氣的混合比達(dá)到爐膛內(nèi)容積的4.8～14.9%時，就可能發(fā)生爆炸。另外，違犯操作規(guī)程，先開氣后點火，這也是爐子常發(fā)生爆破事故的一個原因。

（2）氣管線充油放空不當(dāng)。在生產(chǎn)中，當(dāng)氣管線充油時，有的操作工人不是用排水器放空，而是斷斷續(xù)續(xù)地向爐膛內(nèi)放空，放空后又不很好地通風(fēng)就點火，這是爐子爆破的又一個原因。

（3）氣體燃燒不完全。有的操作工怕爆爐子，不敢同時點三個火嘴（怕一個熄滅引起爆炸），只點一個或兩個。這樣，反而造成火焰分布不均，爐膛內(nèi)有死角。同時，在需要提火時，往往又把閥門開得很大，造成空氣與天然氣的配合比失調(diào)，產(chǎn)生不完全燃燒氣體。在這種情況下，是很難避免不發(fā)生爆破事故的。

（4）脫火引爆?；鹱斓墓鈮毫?.2公斤/厘米2，最大流速為98米/秒。有的操作工人不了解這些參數(shù)，在爐子需要升溫時，隨意提高供氣壓力，增大供氣量。當(dāng)流速超過允許流速時，就會產(chǎn)生脫火現(xiàn)象。在高溫與火源的作用下，發(fā)生爆爐事故。

2.設(shè)計、施工方面

（1）加熱爐的座落方位問題。大慶喇二、喇三聯(lián)合站所屬地區(qū)，爐子的燒火間都是面北背南座落的。爐子的施工質(zhì)量不好時，爐膛就會漏風(fēng)。而大慶的春天，盛行東南風(fēng)，因此，爐內(nèi)漏風(fēng)量的80%都是由南而進(jìn)入爐膛的。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到4～5級時，由于煙囪的抽力失去作用，往往發(fā)生倒火、熄滅、以及回火，從而產(chǎn)生爆破事故。

（2）爐膛內(nèi)的花墻問題。為了使燃料更好地燃燒，都要在爐膛內(nèi)增設(shè)一道花墻，以強(qiáng)化燃燒作用。而設(shè)計圖紙上沒有這道花墻，只在距火嘴出口3.2米處有一道擋火墻。這道墻只能起有效利用熱負(fù)荷的作用，起不到助燃作用（因它與火嘴的距離太遠(yuǎn)，達(dá)不到1000℃以上的高溫，就起不到強(qiáng)化燃燒的作用）。這樣，在斷流后就可能發(fā)生爆爐子的事故。

（3）緩沖室的緩沖量問題。煙囪基礎(chǔ)緩沖室的直徑為600毫米，深度為400毫米，整個容風(fēng)量只有0.11立方米。有風(fēng)天或冬季，冷風(fēng)在這里停留的時間很短，排煙困難，未完全燃燒的余氣不能很好地被帶走。這是爐子爆破的又一個因素。

（4）引射火嘴所引起的回火問題。混合氣體進(jìn)入擴(kuò)散管后速度不斷下降，壓力不斷升高。由于紊流程度的增加，使混合氣中天然氣的濃度更加均勻。但是，因為管壁處有渦流和摩擦阻力，出口斷面上氣流速度仍不均勻，尤其是在管壁處速度較低，容易發(fā)生回火（風(fēng)稍一大就回火，甚至熄滅），在這種情況下，也是容易發(fā)生爆爐事故的。

3.其它方面

（1）火嘴處出現(xiàn)間歇水封。當(dāng)氣管線充油或氣中含油、氣、水的混合物時，在管線中容易形成一段段的塞柱流。如果氣壓不穩(wěn)或需要提火，加大供氣排量時，則氣中的水就會被帶到火嘴，出現(xiàn)封死火嘴的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為“水封”。水封后的氣與水封前的火焰接不上而形成斷流，使大量的氣體進(jìn)入爐膛。當(dāng)溫度適合又有火源時，就會發(fā)生爆炸。水封現(xiàn)象還可發(fā)生在倒錯流程時。例如，在生產(chǎn)中往往要用緩沖罐的氣吹掃單井管線，掃線的污油進(jìn)分離器后放空。如果忘掉打開分離器的放空閥或單井進(jìn)分離器的閥門，就先打開掃線閥與單熱洗閥，則在單井管線內(nèi)的余壓作用下，管線內(nèi)的油就會倒進(jìn)氣管線，使火嘴形成水封而引爆。

（2）供氣閥不嚴(yán)。在生產(chǎn)中經(jīng)常使用的閥門往往不嚴(yán)，產(chǎn)生漏氣，而在點火時又不注意通風(fēng)，這是使?fàn)t子爆破的又一個原因。再有是一個火嘴在燃燒，而另一個火嘴卻漏氣（盡管漏氣量相當(dāng)?。r間一長，就會因爐內(nèi)氣體達(dá)到爆炸界限而發(fā)生事故。

（3）爐外因素。有時一臺爐子的幾個火嘴都滅了，但在同一個燒火間里的其它爐子還在燃燒，這時會由于燒火間充滿了氣，使滅火的這臺爐子發(fā)生爆炸。

二、預(yù)防方箱式加熱爐爆破的措施

1.將火嘴由引射式改為撞擊引射式

要使?fàn)t子不發(fā)生爆破事故，必須強(qiáng)化燃燒。撞擊引射式火嘴就是本著這一原則，根據(jù)射流和紊流的擴(kuò)散原理設(shè)計成功的。經(jīng)實測，熱效率由原引射式火嘴的70%提高到79.6%。一個火嘴每天可節(jié)約400立方米的天然氣。投產(chǎn)四年多來，經(jīng)過七級南風(fēng)的考驗，證明完全達(dá)到了設(shè)計要求。據(jù)統(tǒng)計，四年來使用該火嘴的加熱爐沒有一臺因火嘴有問題而發(fā)生爆破的。這種火嘴，目前正在喇嘛甸油田推廣應(yīng)用。

2.采用順橢式花墻

花墻對防止回火、脫火以及二次助燃有重要作用?！绊槞E式花墻”其底部略成橢圓形，以防止正面漏風(fēng)沖擊火嘴，發(fā)生回火現(xiàn)象。同時，可使沒有燃燒的碳粒在此連續(xù)撞擊燃燒，從而達(dá)到完全燃燒的目的。順橢式花墻克服了橫式花墻停留時間短、火焰與花墻接觸面積小等缺點，達(dá)到了強(qiáng)化燃燒的目的。同時，結(jié)構(gòu)簡單，用料僅是橫式花墻的三分之一。

3.其它措施

（1）減小過?？諝庀禂?shù)。

（2）提高天然氣與空氣的預(yù)熱溫度。加速燃燒反映。

（3）將天然氣分成多股細(xì)流以增大混合面積，提高供氣壓力以增加流速。

（4）增設(shè)高溫點火源如增加順橢式花墻等，以提高天然氣噴出火嘴后氣柱的溫度。

（5）天然氣與空氣的相遇角越大，火焰越短。因此，可適當(dāng)增大相遇角，但不能大于20度。

（6）注意爐體砌筑質(zhì)量，做到常維護(hù)，常檢修，不漏風(fēng)。

三、幾點改進(jìn)意見

1、實踐表明，加熱爐爆破比較嚴(yán)重的部位是爐子上面的四個角。這正是應(yīng)力集中的地方。建議在加熱爐后面的兩個角上選用Ф529毫米的鋼管做防爆孔，并設(shè)活動式防爆門。

2、加熱爐的煙流由火嘴噴向?qū)α魇沂侵鸩缴鸬摹５?，?dāng)煙流升到1.82米越過擋火墻后就向下運動。由于燃燒完的氣體比重小，使煙流下移有困難。如果風(fēng)稍增大到3～4級，排煙就不暢。為此，建議將加熱爐的擋火墻倒置，煙道用Ф529毫米的鋼管由加熱爐原防爆孔引出。這樣可增加緩沖時的深度，有利于冷空氣的緩沖。

3、推薦在方箱式加熱爐上選用撞擊引射式火嘴，并在火嘴前設(shè)置順橢式花墻。