化工管式加熱爐安全運(yùn)行探討

王崇剛（金陵石化烷基苯廠,南京210046）

化工管式加熱爐安全運(yùn)行探討

王崇剛
（金陵石化烷基苯廠,南京210046）

根據(jù)化工管式加熱爐的特點(diǎn)和操作，結(jié)合某裝置以往發(fā)生的加熱爐事故和多年的加熱爐操作經(jīng)驗(yàn)，探討引發(fā)加熱爐事故的原因，提出加熱爐安全運(yùn)行的方法。

管式加熱爐；事故；安全運(yùn)行

1　前言

管式加熱爐是石油化工裝置普遍采用的一種加熱設(shè)備，其作用是將爐管中通過的物料加熱至所需要的溫度然后進(jìn)入下一工藝設(shè)備進(jìn)行分餾、裂解或反應(yīng)等工藝過程使用。管式加熱爐的主要特點(diǎn)有：

（1）被加熱物質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)，故僅限于加熱氣體或液體。而且，這些氣體或液體通常都是易燃易爆的烴類物質(zhì)，同鍋爐加熱水或蒸汽相比，危險(xiǎn)性更大，操作條件要苛刻得多。

（2）加熱方式主要為直接受明火輻射傳熱的方式。

（3）只燒液體或氣體燃料。

（4）長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，不間斷操作[1]。

加熱爐在石油化工廠建設(shè)和生產(chǎn)上占有重要的地位，生產(chǎn)中如果加熱爐操作不良或工藝指標(biāo)超過了規(guī)定的要求，就可能會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生。

某生產(chǎn)裝置共有8臺(tái)化工管式加熱爐，有的加熱爐已運(yùn)行30余年。自投運(yùn)以來，發(fā)生過3次加熱爐事故，均造成了裝置長(zhǎng)期停工搶修，嚴(yán)重影響了全裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。本文結(jié)合某裝置加熱爐以往發(fā)生的事故以及某裝置在加熱爐方面多年的操作經(jīng)驗(yàn)對(duì)化工管式加熱爐的安全運(yùn)行進(jìn)行探討，提出安全運(yùn)行的方法。

2　某裝置管式加熱爐簡(jiǎn)介

某裝置的8臺(tái)加熱爐均為管式加熱爐，有3臺(tái)為載熱體加熱爐，4臺(tái)為反應(yīng)進(jìn)料加熱爐，1臺(tái)為催化劑還原加熱爐，類型有圓筒爐和箱式爐兩種。加熱爐主要有五個(gè)部分組成，分別是輻射室、對(duì)流室、余熱回收系統(tǒng)、燃燒器和通風(fēng)系統(tǒng)。

3　管式加熱爐安全運(yùn)行探討及控制措施

3.1爐管超溫及控制措施

爐管超溫很容易導(dǎo)致爐管破裂，從而造成物料泄漏引起火災(zāi)或爆炸，是造成管式加熱爐安全事故的主要原因之一。造成爐管超溫的因素非常多，具體情況也各部相同，下面結(jié)合某裝置加熱爐的運(yùn)行情況對(duì)造成爐管超溫的因素進(jìn)行具體分析。

3.1.1物料偏流導(dǎo)致爐管超溫

（1）物料偏流的原因。

物料偏流是導(dǎo)致爐管超溫重要原因之一，某裝置加熱爐發(fā)生的2次事故與次有關(guān)。管式加熱爐往往有多管程，物料分幾路通過加熱爐，這就存在物料偏流的可能。特別是在裝置開停工期間，某根爐管可能會(huì)因氣阻（爐管走液相物料）或液阻（爐管走氣相物料）導(dǎo)致物料發(fā)生偏流，從而導(dǎo)致爐管超溫破裂，發(fā)生火災(zāi)爆炸。

（2）控制措施[2]。

1）對(duì)于爐管走液相物料的多管程加熱爐，在開工期間要加強(qiáng)排氣，如某裝置的載熱體加熱爐，有8管程。該載熱體加熱爐的排氣方法是：物料在總管循環(huán)一段時(shí)間后，降低其中7組爐管流量，剩余一組使其流量最大，進(jìn)行趕氣，趕氣時(shí)間不少于5分鐘，其余各組依次進(jìn)行。氣體趕完后，各個(gè)管程之間的流量分配應(yīng)調(diào)節(jié)得盡可能接近，否則在流量較低的管程可能發(fā)生過量氣化，從而產(chǎn)生高的壓力降而限制了流動(dòng)，使?fàn)t管局部過熱為了防止加熱爐出現(xiàn)氣阻或偏流現(xiàn)象發(fā)生；

2）對(duì)于多管程加熱爐，要加強(qiáng)對(duì)各組流量和各組出口溫度的監(jiān)控。對(duì)于多管程加熱爐，建議設(shè)有每組流量監(jiān)控和出口溫度監(jiān)控，并且要對(duì)各組流量偏差和出口溫度偏差設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，以確保出現(xiàn)偏流時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整。如某裝置的載熱體加熱爐，要求8組爐管流量偏差≤5%，8組出口溫度偏差≤5℃。

3.1.2進(jìn)料中斷導(dǎo)致爐管超溫

（1）進(jìn)料中斷導(dǎo)致爐管超溫的原因。進(jìn)料中斷，如果加熱爐燃料未及時(shí)切斷，會(huì)造成爐管干燒，導(dǎo)致爐管破裂引發(fā)火災(zāi)爆炸。一般加熱爐都設(shè)有進(jìn)料中斷聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)料中斷時(shí)聯(lián)鎖切斷加熱爐燃料，保證爐管安全。有些加熱爐的進(jìn)料由兩種物料或多種物料混合進(jìn)加熱爐，當(dāng)其中一種物料中斷時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致加熱爐聯(lián)鎖，但會(huì)引起爐管溫度快速升高，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)燒壞爐管，特別是在裝置晃電時(shí)，很可能出現(xiàn)一種進(jìn)料中斷又沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)的情況，如某裝置的某臺(tái)反應(yīng)進(jìn)料加熱爐就在裝置晃電時(shí)發(fā)生了類似情況，導(dǎo)致爐管超溫，幸好沒有釀成事故。

（2）控制措施。對(duì)于進(jìn)料由兩種物料或多種物料混合的加熱爐，當(dāng)其中一種物料中斷不會(huì)聯(lián)鎖切斷加熱爐燃料時(shí)，可設(shè)置加熱爐出口高溫報(bào)警聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)加熱爐出口溫度達(dá)到危險(xiǎn)值以前聯(lián)鎖切斷加熱爐燃料。這樣，就可以在裝置晃電或遇到其他緊急情況時(shí)保證加熱爐的安全。

3.1.3爐管局部超溫

（1）爐管局部超溫的原因。爐管都有一定的使用溫度，超過其使用溫度就會(huì)對(duì)爐管的安全造成威脅，僅憑加熱爐物料出口溫度無法判斷爐管表面局部溫度。特別是當(dāng)爐膛火焰不均或爐管內(nèi)有結(jié)焦、積碳現(xiàn)象造成傳熱不良時(shí)，即使在各組爐管流量和出口溫度都正常的情況下，爐管的局部溫度可能已經(jīng)超過了其使用溫度，就可能導(dǎo)致爐管變形破裂，從而引發(fā)事故。

（2）控制措施。在爐管表面溫度最高的地方增加監(jiān)控?zé)犭娕?，爐管表面溫度最高的地方可根據(jù)實(shí)際情況判斷，也可根據(jù)紅外成像儀測(cè)定。這樣，就可以對(duì)爐管表面溫度最高的地方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)超溫能夠及時(shí)進(jìn)行處理。

3.2爐膛爆炸及控制措施

爐膛爆炸是加熱爐非常容易發(fā)生的事故，造成的危害很大，除了上述爐管超溫破裂導(dǎo)致爐膛發(fā)生爆炸外，燃料的原因也會(huì)導(dǎo)致爐膛發(fā)生爆炸，下面進(jìn)行具體分析。

3.2.1點(diǎn)爐前爐膛內(nèi)形成爆炸性混合物

（1）形成原因[3]。開工點(diǎn)爐階段，燃料管道的燃料漏進(jìn)爐膛或是加熱爐多次未點(diǎn)燃導(dǎo)致燃料進(jìn)入爐膛，可能與空氣形成爆炸性混合物達(dá)到爆炸極限濃度，特別是燃燒氣體燃料的加熱爐（如燃燒天然氣、煉油廠干氣、瓦斯氣等），點(diǎn)火時(shí)違反操作規(guī)程，未進(jìn)行測(cè)爆就點(diǎn)爐，導(dǎo)致爐膛發(fā)生爆炸。

（2）控制措施。開工點(diǎn)爐階段爐膛一定要測(cè)爆合格，如果發(fā)生加熱爐多次（一般為3次）未點(diǎn)燃的情況，爐膛要重新測(cè)爆合格后方能點(diǎn)爐。

3.2.2火嘴熄滅導(dǎo)致膛內(nèi)形成爆炸性混合物

（1）形成原因。

燃燒器的火焰突然熄滅未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，而燃料繼續(xù)供應(yīng)時(shí)與空氣形成爆炸性混合物達(dá)到爆炸極限濃度發(fā)生爆炸。造成火嘴熄滅的主要原因有（燃料為氣體的加熱爐）：

1）爐膛負(fù)壓過大；

2）燃料氣壓力波動(dòng)大；

3）燃料氣帶水；

4）鼓風(fēng)機(jī)故障，供風(fēng)不足；

（2）控制措施。

1）對(duì)于爐膛負(fù)壓過大，要及時(shí)調(diào)整加熱爐引風(fēng)機(jī)，將加熱爐負(fù)壓控制在合理范圍內(nèi)，一般簡(jiǎn)單爐型輻射爐膛頂部的負(fù)壓值應(yīng)控制在-20～-30Pa之間。多爐膛聯(lián)合，或多爐共用煙道的爐型，其輻射爐膛頂部負(fù)壓值可適當(dāng)放寬至-50～-60Pa，但不得超過-80Pa；

2）燃料氣壓力波動(dòng)大，在調(diào)整加熱爐燃料氣用量時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，不易大幅度調(diào)整；

3）燃料氣帶水是造成加熱爐火嘴熄滅的常見原因，對(duì)于燃料氣帶水有兩種常用的解決辦法，一種是設(shè)置燃料氣切水罐，將燃料氣中的水去除后再進(jìn)加熱爐燃燒；另一種方法是對(duì)帶水的燃料氣進(jìn)行加熱爐處理，將其中的水份汽化后送至加熱爐燃燒；

4）鼓風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)會(huì)出現(xiàn)加熱爐供風(fēng)不足，導(dǎo)致火嘴熄滅，可設(shè)置快開風(fēng)門。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)時(shí)，快開風(fēng)門會(huì)自動(dòng)打開，這樣就能在鼓風(fēng)機(jī)故障時(shí)保證供風(fēng)。

4　總結(jié)

本文簡(jiǎn)要介紹了化工管式加熱爐的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，主要結(jié)合某裝置以往發(fā)生的加熱爐事故和多年的加熱爐操作經(jīng)驗(yàn)，探討了引發(fā)加熱爐事故的多種常見原因，提出加熱爐安全運(yùn)行的控制措施。

[1]錢家麟等.管式加熱爐，第二版[M].北京：中國(guó)石化出版杜,2003.

[2]蔡吉鄉(xiāng).載熱體加熱爐安全運(yùn)行探討[J].健康、安全和環(huán)境,2005,5(04):29.

[3]高月禮.管式加熱爐火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及其預(yù)防對(duì)策[J].化工安全與環(huán)境,2004(45).