油田井场加热炉风险因素分析及防范措施

油田井场加热炉风险因素分析及防范措施
作者：杨晓东
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第06期
摘要：本文对油田现有井场加热炉进行了分类简介，梳理分析了加热炉常见风险因素产生的根源，并提出了在加热炉设计、制造、使用、维护、检验全过程中应采取技术手段、管理手段两方面的安全防范措施。

关键词：加热炉；风险因素；防范措施
井场加热炉是油田采油井场不可缺少的野外生产设备，能够有效地利用油井伴生气，节约工程投资（均为撬装式，功率不大于200kW）。

随着油田对加热炉安全生产要求的提高，以及加热炉安全技术的发展，有必要对井场加热炉存在的风险因素进行梳理并采取消减防范措施。

1 井场加热炉简介
1.1 按功能用途分类
①井口产出液加热；②井口回掺污水加热；③站点采暖水加热。

1.2 按加热方式分类
①管道加热器；②水套加热炉；③真空相变加热炉。

2 常见风险因素分析
按油田历史上现场发生的事件概率大小排序，井场加热炉常见风险因素依次为盘管穿孔、烟管穿孔、烟筒减薄、火筒烧损、燃气闪爆和压力爆炸。

2.1 盘管穿孔
盘管穿孔是加热炉失效的常见形式之一，表现形式为加热炉安全阀打开排液。

主要由于盘管内被加热介质具有腐蚀性，长期使用造成盘管腐蚀穿孔。

部分真空相变加热炉在设计时偏面追求热效率，采用多管程、小管径提高换热面积，薄管壁很容易造成腐蚀穿孔提前发生。

2.2 烟管穿孔
由于伴生天然气中含硫等杂质，燃烧后与水汽形成含酸性物质的灰份附在烟管内壁，造成对管壁的腐蚀，表现为大面积均匀腐蚀和点蚀。

此外，烟管清灰冲洗作业也会对内壁产生腐蚀。

2.3 烟筒减薄
由于加热炉负荷小、烟管不畅等原因造成排烟温度较低，烟筒中产生的含酸性露水无法及时排出，沿烟筒内壁淌下形成腐蚀作用，长期使用造成烟筒壁厚减薄、透孔，甚至倒塌。

2.4 火筒烧损
火筒烧损是使用过程中较常见的问题，表现形式为火筒近火焰处的鼓包变形，随着变形的进一步加大，导致变形部位的金属厚度减薄，加上压力作用导致火筒产生裂纹及穿孔。

对于象管道加热器这样的直接式加热炉，如果介质为含水原油，则可能引发着火事故。

①被加热介质的影响：由于加热炉被加热介质（无论产出液还是回掺污水）是从地下采出，具有高矿化度及机杂，高温作用下在盘管或及壳体内壁结垢、沉积，形成致密隔热层，造成筒壁传热不良而烧损；②中间介质的影响：加热炉壳体失水，中间介质液位低于规定下限，会造成火筒干烧而损坏；③加热火焰的影响：目前井场加热炉配套的火嘴采用自然配风，形成的火焰存在过短、过长等不成型现象，火焰偏烧造成火筒烧损。

2.5 燃气闪爆
由于烟管积灰形成烟气流通受限、燃气泄漏及员工操作不当等原因，多个偶发因素叠加造成燃气闪爆事故，在有人地区具有很大的危险性。

2.6 压力爆炸
在安全阀失灵情况下，由于运行中盘管断流，造成炉内介质高温汽化，壳体承受超压产生物理性爆炸，加热炉解体具有很大的危险性。

3 安全防范措施
上述风险因素的存在，既有设计制造方面的问题，也有使用维护方面的问题，在实践中应采取技术手段、管理手段有针对性的进行防范消减。

加热炉的设计、制造、安装、使用、维护、检验应严格执行SY0031《石油工业用加热炉安全规程》的有关规定，必要时形成本单位的加热炉管理规范。

3.1优化加热炉前期设计制造环节
①加热炉的设计应结合现场生产历史和实际需求，设计上具有针对性。

具备条件的加热炉燃烧室应设置泄爆装置，壳体应设置可靠的安全泄放装置。

加热炉尾部受热面应采用耐低温腐蚀的材料。

②逐步淘汰简易火嘴。

针对不利的管理环境，具备条件的加热炉应配套自动燃烧器，燃烧器具备自动吹扫、自动点火、熄火报警自动切断燃料供给、低液位报警、超温报警等必备功能，以技术手段提升设备本质安全。

③加热炉燃烧器应与炉型相匹配，且安装合理，保证正常运行时不使火筒偏烧、过烧。

3.2强化加热炉后期安全使用管理
①高度重视用气安全，必要时做到一人操作、一人监控。

对于配套简易火嘴的加热炉，启停要执行“三先三后”的原则，即先通风后点火、先点火后开气、先关气后停炉。

②加热炉运行时，操作人员应严格遵守安全操作规程和岗位职责，定时、定点进行巡回检查。

使用过程中不应超温、超压、断流运行，不应频繁或突然升温降温。

③伴生气应采取必要的油水分离或过滤措施，被加热介质应采取必要的过滤措施。

同时应加强液位计的维护管理，防止假液位干扰。

④应摸索、掌握加热炉火筒、烟管、盘管的积灰结垢规律，定期组织清灰除垢作业。

⑤严格落实安全附件定期校（检）验工作。

安全附件应包括安全阀、压力表、液位计、测温仪表、报警装置和燃烧系统安全设施等。

4 结束语
随着当前加热炉安全技术的发展以及油田对加热炉安全生产的要求，通过采取技术、管理手段加强加热炉全生命周期管理，对加热炉存在的风险因素进行消减防范是非常必要的，有助于提升加热设备本质安全。