油田加热炉的安全管理及事故预防对策

于锦标

长庆油田长实集团质量安全环保科 西安市

一、概述

加热炉是石油矿场加热原油专用设备，用于油气集输系统加热原油、降低黏度、增加原油流动性以及油罐保温，建筑物取暖。原油加热是利用装在炉体内的加热盘管实现。油罐保温及建筑物采暖是利用“微汽化密闭自然循环或管道泵强制循环”采暖系统来实现。

加热炉做为油田生产中的一种专用加热设备，随着油田生产的不断扩大，数量逐年上升。长实集团从1998年开发以来，陇东，小河，镰刀湾，麻黄山油田共有加热炉153台，其中高效加热炉就有56台。

之所以将加热炉作为一种油田专用特殊加热设备，是因为它具有锅炉的特点，比较容易发生事故，运行中加热炉一旦发生爆炸，不仅设备本身遭受破坏，还要波及更大的范围，引起周围的设备或建筑物毁坏，人员烫伤，烧伤等，甚至还导致更为严重的人身伤亡事故。某厂曾在2002年1 0月发生过加热炉因违章操作而引起加热炉超压爆炸，造成设备损坏，操作人受重伤的重大事故。所以，加热炉能否安全运行是直接关系到原油生产能否顺利进行，职工生命财产能否得到保障的大问题，必须加强加热炉的日常安全管理，严格按操作规程办事，只有这样，才能有效的避免加热炉事故的发生，实现原油生产中加热炉运行平稳，安全。

二、加热炉安全管理

1.加热炉的安全技术管理

加热炉的技术档案是安全管理的主要依据，它可以使管理和操作人员全面掌握加热炉的技术状况，了解加热炉安全运行的规律，防止因操作人员操作不当而发生事故。

2.加热炉原始技术资料管理

加热炉原始技术资料包括加热炉的设计资料和加热炉的制造资料。

（1）加热炉设计资料。包括设计任务书；燃烧、热力及流体动力等工艺计算书；强度计算书；总图及零部件图；制造安装技术条件；使用技术说明书。

（2）制造资料。包括加热炉总图及主要受压部件图；质量证明书（包括出厂合格证，金属材料资料，焊接资料和水压试验资料）；安装与使用说明书。

以上资料由加热炉设计和制造单位提供，在加热炉安装完毕投入生产时，由安装单位随加热炉一并移交生产使用单位，由使用单位安全科和机动科保存备查。

（3）安全装置技术资料。安全装置技术资料包括安全装置技术说明书和安全装置的检验更换记录资料。安全装置技术说明书应有装置名称、型号、规格结构简图，技术条件及装置的适用条件等。安全装置检查或更换记录资料应有装置检验校正日期，试验或调整结果，下次试验日期。

3.加热炉安全装置的管理

加热炉的安全装置是指为了使加热炉能够安全运行而装设在加热炉上的一种附属装置，称为安全附件。加热炉的安全装置有安全阀、水位计、压力表和防爆门4类。

加热炉安全阀的选择与定压由于加热炉属油田专用设备，既有锅炉的特点，又有压力容器的特点，所以加热炉安全阀一般常用型号为A27W-1.0T系列或A48Y-1.6C系列。又由于加热炉炉体工作压力一般设计为0.4MPa，则加热炉安全阀定压（调整后的开启压力）为工作压力的1.1倍，即0.44MPa。

（1）安全阀排汽量计算。安全阀作为一种超压后泄压装置，必须具备足够的排放能力，在选择安全阀时安全阀的排气量至关重要。安全阀排汽量，可按式（1）计算。

式中E——安全阀排汽量，kg

P——安全阀入口处的蒸汽压力，MPa

A——安全阀的排汽面积，mm2，一般为A=π/4 d2,d为安全阀喉径。

C——安全阀的排放系数，取决于安全阀的提升高度h。即 h ≥d/40，C=0.048；h ≥d/20，C=0.085；h ≥d/12，C=0.098；h ≥d/4，C=0.235

K——安全阀人口蒸汽比容修正系数，K=1

一般加热炉设计安装两个安全阀，对于加热炉用A27 W-1.0 T和A48Y-1.6C系列的公称直径为40 m m和50 m m，喉径分别为2 5 m n和3 2 m m，因为全启式安全阀，h=d/4故当P=0.44MPa时，排汽量分别为 E1=CA（10.2p+1）K=632.75（k g/h）；E1=CA（10.2 p+1）K=1033.69（kg/h）。加热炉安全阀开启时的排汽量为2 E1（2 E2）。这样就保证了加热炉在超压时能及时泄压而防止炉体超压爆炸事故的发生。

（2）安全阀常见缺陷原因及处理。加热炉压力升至规定值不开启，原因是定压不准，长期不手动而使阀芯和阀座粘住，安全阀弹簧变质。当压力升至规定值不开启，应减弱燃烧，手动放汽降压，然后重新调整安全阀。如安全阀已损坏，应及时更换或修理。

漏汽，原因是阀芯与阀座密封面不严或磨损；阀芯与阀座密封面之间有水垢等污物；弹簧老化；弹性降低或丧失弹性；阀杆弯曲，倾斜造成阀芯与阀座错位。可拆下阀，交检验部门重新调整或清除水垢污物；更换弹簧或更换新安全阀，校正阀杆使其复位。

不到规定压力开启，原因是整定压力不准，弹簧老化。可重新校验或更换弹簧。

排汽后阀芯不回座，原因是弹簧弯曲，阀杆阀芯安装位置不正或被卡住。应更换弹簧，重新安装阀杆使其复位。

（3）安全阀的日常管理要求。在加热炉运行期间，每班由操作工人手动排汽一次，以防锈死或卡死而失灵。安全阀与炉体之间不允许加装阀门。安全阀必须装设排汽管，防止排汽伤人，而且排汽管必须垂直向上，不准水平安装。安全阀经调整或校验后，应加铅封，调整校验结果应填入档案。现场调整安全阀必须由两人操作，一人调整，一人监视压力表变化，调整时加热炉升压应缓慢进行。

4.压力表

压力表是测示加热炉运行压力大小的仪表。严密监视加热炉体实际承受的压力，把它控制在炉体设计工作压力范围之内，是加热炉实现安全运行的基本条件和基本要求，因而压力表是操作人员必不可少的眼睛。否则，安全运行就无法保障和保证。

（1）加热炉压力表的选用要求。压力表精度等级不应低于2.5级；表盘刻度极限值应为工作压力的1.5～3倍，最好选用2倍，即表盘刻度为0～0.8 M P a或0～1.0 M P a；表盘直径≥100mm。

（2）压力表安装要求。压力表应垂直安装在加热炉压力表接头上。防止高温辐射和振动；压力表与加热炉的接管中间应装设旋塞，以利于更换或较验。压力表的接管上要装有弯管，以避免蒸汽直接进入压力表的弹簧管内，致使管内弹簧管受热而产生过热变形影响压力表的精度。

（3）压力表的日常管理要求。加热炉压力表必须用红线标注加热炉工作压力，且红线标注在表盘上，不允许标注在玻璃上；压力表应保持洁净，表盘玻璃应明亮清晰，使表内指针指示的压力值能够清楚易见。表盘玻璃破碎或表盘刻度不清的压力表应停止使用。

压力表的连接管要定期吹洗以免堵塞；经常检查压力表指针的转动与波动情况；表内漏汽或指针跳动应停止使用；压力表必须定期检验，一般为每半年校验一次，严禁压力表超期服役；压力表在无压力时必须落零，不落零的压力表应停止使用。

（4）压力表常见缺陷原因及处理。压力表指针不回零，原因是压力表内弹黄弯管变形过量，已有残余变形；表内传动机构零件磨损松动。表已不准确，不能继续使用，应予更换。指针不动或指针跳动，原因可能是压力表接口，通路有堵塞或有泄漏，也可能表内机件损坏。应冲洗压力表接口；送检验部门检修或更换新表。

5.水位表（液位计）

水位计是显示加热炉内水位（气液交界面）的一种装置，加热炉常用水位计有玻璃管式和平板玻璃式两种型式。

（1）水位计的安全技术要求。玻璃管式水位计连接管内径≥1 8 m m。水位表应标最高，最低安全水位的红色警戒线。且最低可见边缘应比最高安全水位高2 5 m m。加热炉正常运行时水位计与加热炉连接管上的旋塞必须于全开启位置。

（2）水位表常见故障及原因。旋塞泄漏，原因是旋塞材料或加工有缺陷；旋塞芯子磨损、填料不足或变硬。应更换、填加盘根及更换盘根。

虚假水位，原因是汽旋塞被关闭或填料堵塞；水旋塞被关死；水连管被水垢或填料堵死或负荷增加过决压力突升。可打开汽旋塞或另加填料，打开水旋塞，清洗水连管或另加盘根，关小加热炉燃料进口阀门，

水位表玻璃管爆裂，原因是玻璃管质量不好或有裂纹，水位表上下接头不在同一直线上，更换新管时没有预热，玻璃管上溅上了冷水或安装时未留膨胀间隙或填料压得太紧。应更换玻璃管，调整上下接头使其在同一直线上，更换前预热玻璃管并在玻璃管上加防护罩，预留膨胀间隙及盘根不能加的过紧。

6.加热炉的安全操作

正确操作和使用加热炉，也是保证加热炉安全运行的一个重要措施，因为即使加热炉设计完全符合要求，制造质量优良，如果操作不当，同样会造成事故发生，某厂1992年10月的一起加热炉爆炸事故，就是由于操作者违章操作而造成的。所以，正确的操作是加热炉安全运行的又一项重要保证。

（1）加热炉启动前的检查与准备。初次启用前，必须做水压试验，以检查加热炉的严密性。检查电控箱及各处申路（尤其是点火变压器和风机）是否接通，绝缘是否良好，接地是否可靠。检查点火枪的电极与点火头的间隙大小是否适宜（间隙过小易积炭，间隙过大不易产生电火花，通常应调至2~3 m m为宜）。

检查重力式防爆门，压盖是否开启灵活（严防粘住或锈死）。检查压力缸至燃烧器的送气管线是否畅通，有无漏气现象。将处理好的软水或溶有阻垢剂的济水用泵注入加热炉，水位线以水位计的1/2处为准。

注：水质标准，补充水悬浮物≤5 g/L，总硬度≤0.7 m g当量/L，p H（2 5℃）>7。循环水，pH（25℃）=8.5～10，溶解氧≤0.1 m g/L。

加热炉注入水后，应检查本体上人孔，手孔及与本体相连接的各管件，阀件有无漏水等异常情况。将天然气送到燃烧器前。燃烧器前的天然气控制阀门在关闭状态时，必须严密可靠，不允许有漏气或窜气现象。上述检查合格后（一切不安全因素消除完毕），各准备工作完成后，方可进行启动操作。

（2）启动与运行。吹扫，启动风机（或打开烟囱挡板），对炉膛，烟囱进行吹扫（或自吸），吹扫时间一般应为15 m i n。点火，调小风机风量(或挡风板开启度)，按点火按纽，同时应开启点火用天然气阀门，当护膛内有火焰后，即可开启正常燃烧供气阀门（此时点火用气阀门便可关闭），并调节天然气和风量配合比例，使燃烧达到正常（正常燃烧时，火焰呈橙黄色，烟囱不冒黑烟，排烟温度低于210℃）。运行期间，操作人员应坚守岗一位，严密监视火焰，压力，温度，水位（此时水位应液位计的2/3处）的变化情况。正常运行时，天然气压力应保持有0.05～0.1MPa。

（3）停炉。逐渐减少至停止供天然气。炉膛熄火后，风机继续吹扫15min。切断控制箱电源总开关。

（4）加热炉运行中的安全操作要求。油田加热炉所用燃料绝大部分为天然气或伴生气，由于多种原因易引起爆炸，故燃气加热炉操作时必须做到：加热炉的操作人员应严格遵守上面提到的安全操作规程，严守劳动纪律，严禁违章操作。加热炉使用过程中，不得超温，超压运行，严禁频繁升温，降温。为保证加热炉安全经济运行，对于加热炉用水应采取必要的防腐，防垢处理措施。

加热炉运行时，遇有下列情况应立即停炉。工作压力超过0.4MPa，水温超过151℃时，采取措施仍不能使之下降。水位低于运行规定水位的下限值，采取措施仍不能使其上升。火筒，烟管发生裂缝，鼓包，变形，渗漏等危及安全的缺陷。安全装置失效。出现燃烧设备损坏，衬里烧塌等严重威胁安全运行的情况。发生火灾，且直接威胁到加热炉的安全运行。突然停电以及其他异常情况，且超过安全运行范围。

三、加热炉常见事故预防与对策

加热炉作为一种特殊的油田专用加热设备，在运行时承受较高的温度和一定的压力。受压部件直接接触火焰，在运行过程中又要受到水汽的腐蚀，所以操作不当或管理不善就会发生事故。加热炉常见的事故有爆炸；火管和烟管塌瘪（鼓包）；前烟箱与炉门之间火筒烧穿事故类型。

（1）炉膛爆炸是由炉膛内存有可燃气体，在点炉时可燃气体与空气混合遇火在炉膛内发生的爆燃现象，该现象严重者可使加热炉火筒变形或前后烟箱发生变形或撕裂。

加热炉爆炸是由于加热炉安全阀失灵，超压运行，其炉内压力超过设计压力0.6MPa时发生的水套或火筒受压撕裂。预防措施及对策是加热炉点炉前，严格执行先吹扫炉膛内余气再点火的操作规程，吹扫时间必须保证5～10min。经常检查加热炉压力表，安全阀，使其完好，齐全，操作人员坚守岗位，不擅自离岗;每班安全阀手动排汽一次。

（2）火管和烟管塌瘪事故原因。火管、烟管塌瘪是由于缺水使火管、烟管承受的火焰温或烟气温度，超过其设计材料的允许温度或火管，烟管承受水套内介质的外压，超过其材料在高温下的屈服强度，而使火管、烟管发生塑性变形。预防与对策是使加热炉在额定工作压力0.4MP a和额定温度151℃且水位保持在2/3的条件下工作。

（3）前烟箱与炉门之间火筒烧穿事故原因。由于炉口处火口砖裂缝松散，导致运行中窜火烧穿火筒，继而烧穿前烟箱面板。预防与对策是采用整体浇铸的高铝质火口砖，以及在炉门盖圈与火口砖，火口砖与衬里砖，衬里砖与火筒之间部分或全部采用耐火度较高，质地柔软的高纯硅酸铝纤维毡加以密封相结合，防止炉口窜火烧穿火筒及前烟箱面板。