加热炉烧火间可燃气体检测报警系统设计若干问题探讨

潘永东，刘玉祥，王颖瑞

1.中国石油华北油田公司技术监督检验处，河北任丘 062552

2.中国石油华北油田公司合作开发项目部，河北任丘 062552

加热炉烧火间可燃气体检测报警系统设计若干问题探讨

潘永东1，刘玉祥1，王颖瑞2

1.中国石油华北油田公司技术监督检验处，河北任丘 062552

2.中国石油华北油田公司合作开发项目部，河北任丘 062552

油田加热炉多以原油和天然气为燃料，一旦发生燃料泄漏，极易被炉膛内的明火所引燃，引发加热炉烧火间火灾。烧火间内可燃气体释放源分布、室内气流分布规律以及其特有明火场所特征与其他油气生产场所具有明显区别，简单按照国家及行业标准设置可燃气体检测报警系统，并未消除或降低烧火间火灾风险。分析了烧火间火灾事故危害、加热炉燃料的火灾危险特性，探讨了烧火间火灾事故的形成与发展，在此基础上，介绍了烧火间设置可燃气体检测装置引发的争议，提出了合理布置检测装置的方式，最后指出设置可燃气体检测联锁控制系统是消除点火源、降低火灾风险的充分保障等。

加热炉烧火间；火灾爆炸；可燃气体；报警设计

随着相变加热炉和自动燃烧器的普遍应用，油田加热炉本体火灾爆炸风险已得到大幅度削减。另一方面，由于油田加热炉多以原油和天然气为燃料，一旦发生油气泄漏，极易被炉膛内的明火所引燃，引发加热炉烧火间火灾，甚至导致烧火间爆炸，因此，企业安全管理部门已经把加热炉列为重点火灾防控部位。本文从油田加热炉烧火间（以下简称烧火间） 火灾事故危害的分析入手，浅探油田加热炉的运行方式和火灾爆炸事故的形成与发展规律，并尝试提出了烧火间可燃气体的检测控制方案。

1 烧火间设置可燃气体检测装置的争议

加热炉燃料系统主要由自动燃烧器、油（气）管道、阀门、管件及连接件、换热器（加热器）、计量仪表等组成。由于加热炉燃料系统设置在封闭的烧火间内部，当发生油气泄漏后，无法及时扩散至加热炉系统外部，极易在这一封闭空间内形成可燃气体积聚，这种情况符合SY6503-2016《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》中的要求设置可燃气体检测报警系统的规定。该规范第4.2条规定：“可能积聚可燃气体的石油天然气站场和储运设施，应按本标准设置固定式可燃气体检测报警系统，并按巡检人员数量配置便携式可燃气体检测报警器”[1-2]。基于这一点，在烧火间内设置可燃气体检测器，完全符合SY6503-2016标准的要求，也是及时发现油气泄漏的有效手段。但是，个别已经设置可燃气体检测报警系统的烧火间所发生的火灾事故却让这一措施备受争议，人们甚至怀疑标准的可靠性。

在现实中，对于已经设置可燃气体检测器的烧火间，当发生燃料泄漏时，可燃气体检测报警系统将会及时发出报警。但在岗位员工采取处置措施之前，燃料系统将会继续泄漏，加热炉燃烧器仍在运行，引发烧火间火灾事故的点火源依然存在，原油蒸气或天然气继续在向加热炉供风入口处扩散，此时，若不及时关闭燃烧器，泄漏的油气将进入加热炉炉膛，引发烧火间火灾。由于这一过程非常短暂，单纯靠岗位员工手工处置，无法及时消除系统中的点火源，因此，单纯设置可燃气体检测报警系统并不能有效降低烧火间火灾风险，只有采取联锁控制，才是预防烧火间火灾事故的关键。

2 完善检测装置设置的意见

2.1 合理布置检测装置的方式

SY6503-2016《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》第5.3.2条规定：“可燃气体检测器设置应遵照如下规定：第一，检测器与释放源的距离不宜大于7.5 m；第二，检测器的安装高度应根据气体的密度而定。当比空气重时，其安装高度应距地面0.3～0.6 m；当比空气轻时，检测器安装高度应高出释放源0.5～2.0 m，且应在无强制通风设备的场所内，最高点气体易于积聚处设置检测器”。基于这一规定，可燃气体检测器水平覆盖半径不得超过7.5 m。而检测器的安装高度，应根据加热炉燃料种类区别对待。针对燃油加热炉，由于其泄漏原油产生的发散气（原油蒸气）气相组成大多数为C2以上组分，在环境温度条件下的相对密度大于1.0，其安装高度应为距离地面以上0.3～0.6 m之间；而针对燃气加热炉，考虑到燃料气气相组成中的C1比例一般均在80%以上，检测器安装高度应高出释放源0.5～2.0 m。同时，考虑到燃烧器送风系统的运行将强行改变烧火间内气流运动分布规律，已经具备强制通风特征，可不考虑烧火间最高点的检测器设置问题。针对油气混烧或双燃料系统加热炉，则应同时考虑和满足上述两种情况。

另外，SY6503-2016第5.1.1条规定：“可燃气体检测点应根据地理条件、环境气候、站场总体布局、气体理化性质、释放源特性和操作巡检路线等条件，选择气体易于积聚、便于采样和适于安装的位置布置”。基于这一规定，考虑到加热炉运行的备用要求（定期倒炉）以及由此导致的室内气流运动变化不规则问题，在满足检测器依照标准正常设置的基础上，可在靠近燃烧器送风系统进风口位置同时设置可燃气体检测器，实时监测进入炉膛气流的可燃气体浓度。

2.2 设置检测联锁控制系统

上述检测器设置原则只能保证及时发现油气泄漏，而不能消除引发火灾事故的起因物以及最重要的触发条件，为此，应考虑设置可燃气体检测联锁控制系统。其具体方案是：将可燃气体检测报警系统分别与烧火间强制通风和燃烧器控制系统联锁。当烧火间内任何一点可燃气体浓度达到一级报警限值时，自动启动强制通风系统，同时发出报警，提醒岗位员工现场核查；当达到二级报警时，联锁控制系统紧急停运该烧火间内所有加热炉的燃烧器，同时切断加热炉燃料控制总阀，为员工提供更为充足的应急处置时间。设计人员应综合考虑燃料供给方式及控制问题，诸如：在燃料油泵房设置自动回流装置，实现超压保护等。

3 结束语

完善烧火间可燃气体检测报警联锁控制系统是降低烧火间火灾风险的有效途径之一，但仅有这些是远远不够的。预防烧火间火灾事故的发生，必须从源头控制，从工程质量抓起，通过强化加热炉完整性管理，堵塞管理漏洞，提升系统本质安全性，才是预防加热炉火灾事故的根本所在。

[1]潘永东.陆上油（气）田油气集输系统安全风险与控制[M].北京：中国石化出版社，2009：85-87.

[2]SY6503-2016，石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范[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

潘永东（1962-），男，江苏南京人，高级工程师，1983年毕业于华东石油学院化工机械专业，长期从事油气田工程建设及油气安全生产管理工作。Email：jjj_pyd@petrochina.com.cn

2016-12-29