真空原油加热炉的监控与安全管理技术研究

2010年第24期（总第159期）
NO.24.2010
（CumulativetyNO.159）
摘要：根据目前原油运输中广泛采用真空加热炉的现状，文章对真空原油加热炉目前的安全状况和存在的问题进行了分析，进而提出了解决方案，并对未来真空原油加热炉的发展提出了研究方向。

关键词：真空加热炉；原油加热系统；温度控制系统；安全监控技术
中图分类号：TK175 文献标识码：A
文章编号：1009-2374 （2010）24-0028-02
真空原油加热炉是长输管道主要设备之一，主要对管道内的原油进行加热，起到防凝降粘作用。

管道加热炉既不同于炼化企业的原油加热炉，也不同于油田企业的原油加热炉，这种加热炉必须具备排量大、承压高、压降小、负荷调节范围宽等特性。

因此，对真空加热炉进行安全技术研究尤其重要。

1　原油加热系统
1.1　加热炉本体
加热炉本体由炉体、炉胆、高压盘管、火嘴、防爆门、烟囱、加水包等主要部分组成。

炉体内盛满常压水，通过燃烧器燃烧原油，并经炉胆散热，使水浴升温，进而使浸在水中的高压盘管吸收热量，加热盘管内输送的原油。

如图
1：
图1 加热炉工艺流程简图
1.球阀
2.过滤器
3.调压阀
4.压力表
5.气源调节阀
6.气源压力表
7.气量压力表
8.气量调节阀
9.主火截止阀
10.主火压力表 11.母火针阀
1.2　乳化燃烧装置
掺水乳化燃烧技术是一项成熟的节能技术，通过油包水滴爆喷，降低燃料油的雾化细度，提高火嘴燃烧效率，2002 年开始在中石化管道储运公司范围内推广。

乳化装置主要包括乳化剂水罐、计量泵、乳化器。

乳化剂用量控制在万分之二左右，掺水量控制在60%左右，通过乳化燃烧，节油效果显著。

1.3　管路及温度控制系统
该系统是燃料气供给和加热炉功率调节的控制核心，它将工艺管道2.5kgf/cm2的燃气调节为火嘴燃烧所需的燃气压力，并通过温度控制器控制和调节燃气流量，以达到调节火嘴热负荷的目的，同时该系统还设有母火熄灭保护器，以监测母火状况，当母火熄灭时，系统自动将切断燃料气，确保加热炉运行安全。

1.3.1　母火熄灭保护器的调试　母火熄灭保护器用1`NPT连接到火嘴上，输出管接到总控阀，输入管连接燃气总管。

保护器靠传感元件感受母火是否燃烧来控制总控阀是否打开。

如果母火熄灭，则总控阀关闭，起到安全保护作用。

调试时，点燃母火，20分钟后打开母火保护器控制钮盖，调整控制钮(逆时针旋转为打开总控阀，顺时针旋转为关闭总控阀)，使母火熄灭保护器压力表回零位，如压力表不复零位，应顺时针微调控制旋钮使压力表刚好到零位。

1.3.2　温度控制器的调试　温度控制器的安装是用1/2′管螺纹连接在炉体上的螺纹连接口上，再接上输入和输出控制风管线，输入接口接总燃气管的控制风支管，输出接口直接连接到主控阀的RC1/8′控制口。

将控制旋钮顺时针旋到底为温度上限，逆时针旋一圈为温度下限，具体温度看刻度盘，在炉运行时，调节控制旋钮，设定加热炉工作温度。

1.3.3　管路及温度控制系统的调试　调试前检查燃气供给压力是否正常(
2.5～6kgf/cm2)并将供气管线吹扫干净，加热炉内水位加至正常，管路中所有阀门在关闭状态，打开球阀1，调整减压阀3，使压力表4指示0.1MPa，检查管线无漏气现象后进行点火调试。

1.4　锅炉停火操作
依次关闭阀9和阀11即可。

再次点火时，点着母火，操作阀9点着主火即可。

如遇点火失败，或因故停炉，需等足够时间(至少30分钟)，以使炉内天然气派尽，确保炉膛内无天然气后才能重新点火。

加热炉防暴门应能自由开启，前方严禁站人。

2　加热炉的安全监控
对加热炉的监测数据包括天然气进站压力、进站温度、节流后的压力和温度，以及加热炉内的温度和压力等。

除了安装在管线上的压力表和温度表，同时安装有压力变送器和温
真空原油加热炉的监控与安全管理技术研究
郑向阳，武志刚
（河南南阳油田人力资源开发中心，河南 南阳 473132）
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度变送器将天然气进站压力、进站温度、节流后的压力和温度等数据传送到自控制室，实行实时监控。

3　加热炉危险事故分类
3.1　更换压力表人身伤害事故
3.1.1　事故产生原因　压力表绣死；压力表操作及安装用力过大。

3.1.2　安全措施　要定期校验压力表，严格遵守操作规程；更换压力表后，要进行试压，做到不渗不漏；仔细检查安装的压力表丝扣好坏或表接头扣型是否对应；缓慢操作，确认无压力后方可安全操作。

3.2　加热炉炉管穿孔着火事故
3.2.1　事故产生原因　来液量过低或断流，炉管内液体气化膨胀憋压；炉管焊缝有砂眼或裂缝；炉管高温氧化或低温腐蚀，造成炉管穿孔或开裂、漏油；炉管偏流、偏烧或局部过热使炉管结焦，造成炉管烧穿；倒错流程，炉管憋压。

3.2.2　安全措施　严格执行巡回检查制度，及时调整生产运行参数；定期进行专业检测，发现炉管强度有问题，及时解决；及时调整火嘴，避免偏烧；及时检查加热炉出口温度，杜绝偏流、偏烧或“烧死油”现象；认真检查流程，确认无误后再操作。

3.3　加热炉炉膛爆炸事故
3.3.1　事故产生原因　当加热炉安全附件(安全阀、压力表等)失灵时，会因为炉内气压过高而造成炉体爆炸；同时，当炉内水烧干时或盘管穿孔憋压也会造成炉子爆炸；燃气供应阀门不严密，炉膛内充有余气；突然熄火未及时发现，燃料充满炉膛；电磁阀失灵，大量气体燃料充满炉膛；炉管破裂，大量天然气进入炉膛；炉膛着火应急处理时，未打开紧急放空流程。

3.3.2　安全措施　定期对加热炉进行专业检测，发现问题及时处理；定期对熄火探头及电磁阀等安全附件进行检测，确保连锁装置处于良好状态；按时巡回检查、及时调整火焰，避免偏流、偏烧情况发生；严格执行操作规程，控制好炉火，使水套炉内的压力控制在限压值内，防止水套炉在超压状态下工作；保证水套炉上的安全附件齐全完好，水套炉和安全阀及压力表要定期检验；水套炉爆炸后，及时启动应急预案，并及时采取关井和关集气站的单井进站闸门。

掌握应急处理方法，避免事故扩大；两次点火时间间隔通风时间不少于30min；对岗位工人进行特殊工种培训，做到持整上岗。

3.4　供气管线人身烧伤事故
3.4.1　事故产生原因　使用轻质油或汽油燃烧法解堵；排放时处于上风口，没安排好人员疏散等应急工作。

3.4.2　安全措施　严禁用轻质油或汽油燃烧法解堵；放空时应看好风向，防止火烧伤人的事故发生；含硫化氢的天然气放空时，人员应戴好防毒面具或站在上风口处进行作业。

4　加热炉未来的发展方向
4.1　改善加热炉燃料质量
加热炉燃料就地取用管道干线原油，由于国产原油粘度高，含蜡、无机盐、硫等成分高，使加热炉容易结炭和结盐，对环境造成污染。

目前，在欧美国家已经立法禁止燃用未经处理的原油，中石化股份有限公司炼油生产装置管式加热炉运行管理明确规定“燃料气中总硫量应不大于100 g/ m3，燃料油中总硫含量应不大于1%”，因此，如何改善加热炉燃料质量是今研究工作的重点课题，具体思路如下：
4.1.1　尽可能取用天然气代替燃油　天然气是一种清洁能源，对加热炉设备和环境影响很小，随着西气东输管道工程及东海气田的开发，华东地区主要城市已经形成天然气供气网络，天然气资源丰富，且燃气比燃油成本更低。

4.1.2　研究可靠的燃油乳化燃烧技术　目前，乳化油经过燃烧器一次加热容易破乳，燃料油中的水分易造成燃烧器点火困难或无故灭火。

4.2　增设空气预热器
从加热炉运行状况来看，新建加热炉运行7000h后，排烟温度升高到220℃以上，在加热炉尾部增设空气预热器可以有效的降低排烟温度。

目前，无机热管传热技术比较成熟，具有启动迅速、传热速度快、热阻小、工质寿命长等特点，克服了以水为工质的热管、易爆管及产生气阻等固疾。

可以考虑进行无机热管空气预热器工业性试验。

4.3　安装加热炉工业电视监控系统
电视监控系统包括炉内火焰监视及炉外辅助系统监视，可以在站控及远程调度中心对每台加热炉的燃烧状况、炉管情况及辅机运行情况进行监视，实现加热炉岗位“无人值守有人监控”的目标。

4.4　运用干冰清灰技术
干冰清灰是以压缩空气为动力，以干冰颗粒为被加速粒子，通过清洗机喷射到炉管表面，将炉管表面的积灰、积盐迅速冷冻，使其凝结、脆化、剥离。

与喷沙清灰、水洗清灰相比，干冰清灰可以减少灰尘对环境的污染，确保加热炉保温材料不受破坏。

参考文献
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