加熱爐燒火間可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)設(shè)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(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處，河北任丘 062552

2.中國石油華北油田公司合作開發(fā)項目部，河北任丘 062552

加熱爐燒火間可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)設(shè)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(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處，河北任丘 062552

2.中國石油華北油田公司合作開發(fā)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(fā)生燃料泄漏，極易被爐膛內(nèi)的明火所引燃，引發(fā)加熱爐燒火間火災(zāi)。燒火間內(nèi)可燃?xì)怏w釋放源分布、室內(nèi)氣流分布規(guī)律以及其特有明火場所特征與其他油氣生產(chǎn)場所具有明顯區(qū)別，簡單按照國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)，并未消除或降低燒火間火災(zāi)風(fēng)險。分析了燒火間火災(zāi)事故危害、加熱爐燃料的火災(zāi)危險特性，探討了燒火間火災(zāi)事故的形成與發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，介紹了燒火間設(shè)置可燃?xì)怏w檢測裝置引發(fā)的爭議，提出了合理布置檢測裝置的方式，最后指出設(shè)置可燃?xì)怏w檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是消除點(diǎn)火源、降低火災(zāi)風(fēng)險的充分保障等。

加熱爐燒火間；火災(zāi)爆炸；可燃?xì)怏w；報警設(shè)計

隨著相變加熱爐和自動燃燒器的普遍應(yīng)用，油田加熱爐本體火災(zāi)爆炸風(fēng)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(fā)生油氣泄漏，極易被爐膛內(nèi)的明火所引燃，引發(fā)加熱爐燒火間火災(zāi)，甚至導(dǎo)致燒火間爆炸，因此，企業(yè)安全管理部門已經(jīng)把加熱爐列為重點(diǎn)火災(zāi)防控部位。本文從油田加熱爐燒火間（以下簡稱燒火間） 火災(zāi)事故危害的分析入手，淺探油田加熱爐的運(yùn)行方式和火災(zāi)爆炸事故的形成與發(fā)展規(guī)律，并嘗試提出了燒火間可燃?xì)怏w的檢測控制方案。

1 燒火間設(shè)置可燃?xì)怏w檢測裝置的爭議

加熱爐燃料系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)置在封閉的燒火間內(nèi)部，當(dāng)發(fā)生油氣泄漏后，無法及時擴(kuò)散至加熱爐系統(tǒng)外部，極易在這一封閉空間內(nèi)形成可燃?xì)怏w積聚，這種情況符合SY6503-2016《石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)安全規(guī)范》中的要求設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)的規(guī)定。該規(guī)范第4.2條規(guī)定：“可能積聚可燃?xì)怏w的石油天然氣站場和儲運(yùn)設(shè)施，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置固定式可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)，并按巡檢人員數(shù)量配置便攜式可燃?xì)怏w檢測報警器”[1-2]?；谶@一點(diǎn)，在燒火間內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器，完全符合SY6503-2016標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是及時發(fā)現(xiàn)油氣泄漏的有效手段。但是，個別已經(jīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)的燒火間所發(fā)生的火災(zāi)事故卻讓這一措施備受爭議，人們甚至懷疑標(biāo)準(zhǔn)的可靠性。

在現(xiàn)實(shí)中，對于已經(jīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器的燒火間，當(dāng)發(fā)生燃料泄漏時，可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)將會及時發(fā)出報警。但在崗位員工采取處置措施之前，燃料系統(tǒng)將會繼續(xù)泄漏，加熱爐燃燒器仍在運(yùn)行，引發(fā)燒火間火災(zāi)事故的點(diǎn)火源依然存在，原油蒸氣或天然氣繼續(xù)在向加熱爐供風(fēng)入口處擴(kuò)散，此時，若不及時關(guān)閉燃燒器，泄漏的油氣將進(jìn)入加熱爐爐膛，引發(fā)燒火間火災(zāi)。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(tǒng)中的點(diǎn)火源，因此，單純設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)并不能有效降低燒火間火災(zāi)風(fēng)險，只有采取聯(lián)鎖控制，才是預(yù)防燒火間火災(zāi)事故的關(guān)鍵。

2 完善檢測裝置設(shè)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?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)安全規(guī)范》第5.3.2條規(guī)定：“可燃?xì)怏w檢測器設(shè)置應(yīng)遵照如下規(guī)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(yīng)根據(jù)氣體的密度而定。當(dāng)比空氣重時，其安裝高度應(yīng)距地面0.3～0.6 m；當(dāng)比空氣輕時，檢測器安裝高度應(yīng)高出釋放源0.5～2.0 m，且應(yīng)在無強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備的場所內(nèi)，最高點(diǎn)氣體易于積聚處設(shè)置檢測器”?；谶@一規(guī)定，可燃?xì)怏w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(yīng)根據(jù)加熱爐燃料種類區(qū)別對待。針對燃油加熱爐，由于其泄漏原油產(chǎn)生的發(fā)散氣（原油蒸氣）氣相組成大多數(shù)為C2以上組分，在環(huán)境溫度條件下的相對密度大于1.0，其安裝高度應(yīng)為距離地面以上0.3～0.6 m之間；而針對燃?xì)饧訜釥t，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(yīng)高出釋放源0.5～2.0 m。同時，考慮到燃燒器送風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行將強(qiáng)行改變燒火間內(nèi)氣流運(yùn)動分布規(guī)律，已經(jīng)具備強(qiáng)制通風(fēng)特征，可不考慮燒火間最高點(diǎn)的檢測器設(shè)置問題。針對油氣混燒或雙燃料系統(tǒng)加熱爐，則應(yīng)同時考慮和滿足上述兩種情況。

另外，SY6503-2016第5.1.1條規(guī)定：“可燃?xì)怏w檢測點(diǎn)應(yīng)根據(jù)地理條件、環(huán)境氣候、站場總體布局、氣體理化性質(zhì)、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”?；谶@一規(guī)定，考慮到加熱爐運(yùn)行的備用要求（定期倒?fàn)t）以及由此導(dǎo)致的室內(nèi)氣流運(yùn)動變化不規(guī)則問題，在滿足檢測器依照標(biāo)準(zhǔn)正常設(shè)置的基礎(chǔ)上，可在靠近燃燒器送風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口位置同時設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器，實(shí)時監(jiān)測進(jìn)入爐膛氣流的可燃?xì)怏w濃度。

2.2 設(shè)置檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

上述檢測器設(shè)置原則只能保證及時發(fā)現(xiàn)油氣泄漏，而不能消除引發(fā)火災(zāi)事故的起因物以及最重要的觸發(fā)條件，為此，應(yīng)考慮設(shè)置可燃?xì)怏w檢測聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。其具體方案是：將可燃?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)分別與燒火間強(qiáng)制通風(fēng)和燃燒器控制系統(tǒng)聯(lián)鎖。當(dāng)燒火間內(nèi)任何一點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到一級報警限值時，自動啟動強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，同時發(fā)出報警，提醒崗位員工現(xiàn)場核查；當(dāng)達(dá)到二級報警時，聯(lián)鎖控制系統(tǒng)緊急停運(yùn)該燒火間內(nèi)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(yīng)急處置時間。設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮燃料供給方式及控制問題，諸如：在燃料油泵房設(shè)置自動回流裝置，實(shí)現(xiàn)超壓保護(hù)等。

3 結(jié)束語

完善燒火間可燃?xì)怏w檢測報警聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是降低燒火間火災(zāi)風(fēng)險的有效途徑之一，但僅有這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。預(yù)防燒火間火災(zāi)事故的發(fā)生，必須從源頭控制，從工程質(zhì)量抓起，通過強(qiáng)化加熱爐完整性管理，堵塞管理漏洞，提升系統(tǒng)本質(zhì)安全性，才是預(yù)防加熱爐火災(zāi)事故的根本所在。

[1]潘永東.陸上油（氣）田油氣集輸系統(tǒng)安全風(fēng)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?xì)怏w檢測報警系統(tǒng)安全規(guī)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(yè)于華東石油學(xué)院化工機(jī)械專業(yè)，長期從事油氣田工程建設(shè)及油氣安全生產(chǎn)管理工作。Email：jjj_pyd@petrochina.com.cn

2016-12-29