浅谈海洋平台热介质锅炉调试检验

2019-11-28朱开斌梁伟邵然王亮鹿随

商品与质量 2019年29期

朱开斌梁伟邵然王亮鹿随

海洋石油工程（青岛）有限公司山东青岛 266520

1 引言

随着我国石油行业的快速发展，热介质锅炉在海洋石油工业中起着举足轻重的作用，它直接关系到整个石油平台是否能顺利投产。本文以卧式热介质炉（燃烧器为德国RAY旋转式燃烧器,燃料为柴油/原油双燃料）为例，对热介质加热炉首次运行前及运行中的相关检查做一介绍。

2 组成及原理

热介质加热系统，由热介质加热炉（附有安全保护及流量监测系统），控制柜，自动控制系统，温度控制器，燃烧系统及燃料油输送系统等部分组成。其工作原理为：燃料（原油或柴油双燃料）在加热炉炉膛内燃烧，燃烧产生热量，分别以辐射和对流的形式将热量经盘管传递给中间载热体（热介质——导热油Therminal55），由热介质循环泵建立导热油系统循环，被加热的高温导热油在用户换热设备中与用热工质进行换热，从而将燃烧产生的热量，间接传给用热工质，实现加热的目的。换热后的导热油再返回到加热炉进行再加热，如此循环往复，实现连续加热用热工质的目的。

3 锅炉装置外观检查

3.1 机械结构方面检查

检查橇块外观是否整洁完好，没有因运输或装卸造成的破损；确认用于运输用的附加件已清除，所有螺栓紧固可靠，所有阀门性能良好，无锈蚀。对照设备安装图、工艺流程（PID）图等有关图纸，检查整个锅炉装置现场施工是否已完成，确认安装无误。检查放空口是否在系统的最高点，排污口是否在系统的最低点。主要负荷传递点是否可靠连接，如烟囱底座，对流段的壁框架，对流段到辐射段的交接处及辐射段的基础部分。检查所有膨胀节安装无误，表面无划伤，活动元件无卡死或被限制其活动范围的现象，并确认所有用于运输的保护装置，如运输拉杆，运输固定板已拆除。用目视检查风门是否处在全开还是全关位置，风门的运动必须自如无障碍，风门能否置于全开位置。检查风门气动动作器、定位器是否以正确方向在驱动风门叶片从全开至全关，执行机构的指示器应正确的指示风门的位置，这项工作不但在控制室要做，而且在现场的手动控制站也要做。

3.2 电气仪表方面检查

检查电气、仪表设备的接线是否完好、规范；所有仪表是否有因运输或装卸造成的破损；现场控制柜、各电机、电加热器等是否可靠接地；电气设备防爆及防护等级是否满足要求（至少为IP56）。在锅炉运行之前，应检查所有的流量控制器、记录仪、热电偶、通风压力表和安全关断装置，所有记录仪应该正确的校正到零。热电偶引线传送的出口温度有时是反向的，这样将不可能对锅炉进行正确的调节，因此对引线要仔细检查。在锅炉运行之前还应对高温或低流量等关断装置进行测试，火焰故障指示装置应采用模拟危险情况发生来进行检查。

4 锅炉装置主要部件检查

4.1 炉管清扫检查

在启动之前，必须对炉管进行检查，看是否清洁，有无积聚物存留，在完成液压试验之后，有可能有一些实验用水存积在里面。因此可采用具有足够高的压力和足够容量的压缩空气或氮气强制通风炉管，以保证获得满意的流通量。另外，还应检查锅炉装置的制造记录资料，以便确定用在炉管上的液压试验是否合适，一切特殊的试验是否已进行，包括NDT检查。

4.2 燃烧器安装的检查

（1）根据供货商印制的说明，再次检查燃烧器的定位情况，应该让燃烧器的轴保持绝对水平，雾化器和主空气入口必须保持同心，否则将导致雾化空气的不规则，使燃烧器结焦。

（2）用压缩空气或氮气彻底吹除所有的燃烧器管路，此项工作对于燃烧液体燃料更为重要，并将燃烧器的安装末端和混合用的孔板拆下来，以便对燃烧器的管线进行彻底吹除。

4.3 风机的检查

（1）对照制造商的图纸，对测试风机压力的压力表安装位置进行检查。

（2）检查风机的轴承是否符合制造商的图纸要求。在运行期间还应检查风机轴承是否过热。

（3）一般来说，如果关闭风机吸口的风门，便给风机卸载，电动机的负荷（以安培表示）便下降：如果关闭风机出口的风门，便给风机加载，电动机的负荷（安培）便上升，风机能否引起波动取决于风机的特性曲线。如果运行时风机出现波动，应检查风机的出口侧是否堵塞。当起动风机时，如果出现高电流值则应按下列情况进行检查。

a)电动机上的电压是否正确。

b)进气风门是否已关上。

c)风门叶片的转动方向是否正确。

4）通过转动风机的办法来核对风机的转动方向。做法是按下起动按钮，然后立即按下停止按钮，检查转子是否始终朝着排出的方向转动。

5）转动方向检查之后，按设定的转速检查风机轴的振动情况，做法是关闭进气风门，使风机在空负荷下运转。在风机主体结构上测试振动情况，测得值不应该大于厂家规定值或相关的标准。

4.4 耐火材料的检查

1）锅炉的几个大件组装起来之后，若要检查所有的耐火材料区域就不可能了，因此这种检查必须在大件组装之前完成。如有可能，对于指定用目视检查之处，可利用烟囱上设置的入口门，并将位于对流段的炉壁打开进行检查。

2）核查辐射段耐火材料的完好性，确保所有的构件结合处已经包扎好、无裸露的结构。

5 锅炉启动前的检查

5.1 系统完工状态检查

（1）锅炉整个系统机械完工状态，直接关系到锅炉能否正常启动。因此，启炉前必须作好系统的完工状态检查。

（2）对于锅炉橇块本体：确认上述外观检查无误，且内部具备完工状态，即内部所有电缆的接线、校线工作已完成；锅炉内部控制逻辑的程序编写和测试已完成；锅炉内部燃油泵的测试已完成；锅炉内部伺服机构调整的测试已完成；锅炉内部转杯电机及其它设备运转部件润滑油、润滑脂加注完好；锅炉CO2消防系统的测试已完成；锅炉橇块内部燃油管线电伴热和保温工作已完成；锅炉橇块油漆喷涂工作已完成。

（3）确认热介质循环泵橇的安装就位以及单机调试工作已完成。确认相关热介质管线及燃油管线的连接、吹扫、试压、气密试验、伴热、保温等工作已完成。

（4）确认配电盘与锅炉动力电缆、控制电缆的连接、校线等工作已完成。

（5）确认热介质膨胀罐的安装、单机调试工作已完成。

（6）确认燃油日用罐/原油日用罐的安装就位和单机调试已完成。

（7）确认燃油传输泵橇的安装就位、单机调试工作已完成。

5.2 启炉前的测试工作

为保证下一步锅炉的安全、正常运行，启动前的一些测试工作是必不可少的。在确认完上述启炉条件具备后，方可做启动前的一些测试工作。

1）锅炉橇块上所有电机的冷态绝缘测试

对于电机冷态绝缘标准为：新安装的或停用三个月以上的电动机，用兆欧表测量电动机各项绕组之间及每项绕组与地（机壳）之间的绝缘电阻，测试前应拆除电动机出线端子上的所有外部接线。通常对500V以下的电动机用500V兆欧表测量，对500～3000V电动机用1000V兆欧表测量其绝缘电阻，按要求，电动机每1kV工作电压，绝缘电阻不得低于1兆欧，电压在1k伏以下、容量为了1000千瓦及以下的电动机，其绝缘电阻应不低于0.5兆欧。如绝缘电阻较低，则应先将电动机进行烘干处理，然后再测绝缘电阻，合格后才可通电使用。

2）对静态报警点模拟测试

由厂家设定锅炉系统各报警参数，使之满足锅炉正常的运行要求，并在厂家配合下对各报警参数进行现场模拟测试，且每一报警点应在中控正确显示。需注意的是：做完每一个报警点测试后必须恢复设定值。

5.3 启炉前的燃油加注及冷态循环检查

确信燃油加注完成，相关管线和罐体的电伴热已正常送电工作，电伴热的伴热温度符合正常的温度要求。因在原油（重油）模式调试时，为了避免原油（重油）在燃油管线和燃油储罐内凝结而导致再次启炉时燃油无法流动，所以加注量要适当，以便于调试结束后用柴油对管线内的原油（重油）进行冲洗置换。

加注完燃油后，同时需要对整个系统进行冷态循环。冷态循环的主要目的有三个：一是使热介质系统充满热介质；二是将热介质系统管线中的气体通过循环排放；三是将管线内的杂质过滤。其基本方法是，通过热介质循环泵，向热介质膨胀罐内加注热介质油（THERMINAL55），直到罐内液位和压力稳定不变。最终保持膨胀罐内热介质油液位在1/3～1/2范围之内。记录热介质系统内加注的热介质油容积，并与系统管线容积核算值比较。该过程主要检查所有阀门、仪表是否处于正常的工作状态，系统管线、阀门是否存在泄漏。如果热介质油循环泵入口压力指示在0位以下，表明此时循环泵入口滤器已经堵塞较严重，需要对该滤器拆卸并清洗滤网。

6 锅炉启动的相关检查

确认上述所有检查项和测试等准备工作都完成无误后，方可启动锅炉，对运行的功能及性能进行检查。

6.1 点火装置简介

该套热介质锅炉有自动点火装置，燃烧器可全自动操作，能实现重油、中油和轻油间的任意转换。当吹扫时间结束后，点火变压器和燃油点火电磁阀从自动控制单元获得一个脉冲信号，在点火电极上产生一个电弧，点火燃油被点燃形成引火火焰，引火火焰被火焰探测器检测到，通过自动控制单元，燃油电磁阀被打开，从而进入燃烧过程。

6.2 点火步骤及相关检查

启炉的检查是最关键的一步，不光要做好数据的记录，还应该对系统安全运行的一些条件作好检查。首先确认已有两台热介质循环泵正在运行且压力正常。然后选择要启动的锅炉，完全打开锅炉进出口管线上的闸阀，建立起充足的循环用热介质油流量，可以通过全面检查流量指示器或者是流量控制器的办法来确保在所有的通道中都有热介质油在循环；确认热介质油的压力、温度正常，管线上的压力表、压力开关正常，连接阀已经打开，放空阀已经关闭，仪表气供气压力正常；确认锅炉风机电源已经供上。锅炉控制盘上的电源开关打至开的位置，使控制盘与电源接通，电源指示灯亮。

在确认系统具备点火条件后，方可启动RAY旋转点火头。并对以下进行逐项检查。

（1）检查燃油罐是否被装满，滤网被清洗过，燃油关断阀打开了，通过窥油镜检查轴承润滑油的液位。

（2）检查锅炉水位且位于“低液位”以上.

（3）检查点火气和点火油是否可用，关断阀是否被打开。

（4）打开主控制器

（5）打开罐内的电加热器，加热筒上的温度调节器必须设定在40-50℃ (对重燃油)

（6）打开日用罐加热器，加热筒的温度设定在70-80℃（对重燃油）

（7）打开辅助燃油电加热器（对重燃油）

（8）启动燃油供给泵，起泵前检查双泵控制台上的选择开关是否打在要求的泵上。

（9）运行开关打到“预加热”位置。

（10）将伺服电机的控制位置达到“微火”,将火炉上的助燃空气风扇负压控制开关从“手动控制”打到“自动控制”。

（11）当达到必要的油温后操作开关打到“运行”位置，油温可以从测量模块的温度表上读出来。

（12）当点火头完成启动后，只要开关打到“微火”位置，燃烧器将保持小火运行。

6.3 热介质管线系统脱水检查

在管线施工中存留于管线内的水分较多，过量的水分混合在热介质管线中，会使热介质系统压力升高，热效率降低，热量损失很大。为此，必须将热介质系统管线中的水分利用锅炉的小火运行将热介质加热，从而使其中混合的水分蒸发排空。热介质系统脱水所要求的温度保持在100～110℃，热介质膨胀罐顶部的放空阀必须打开。由于热介质油系统脱水时间持续较长，需要对几台热介质循环泵轮流运行，以保证整个热介质油系统管线内的水分充分蒸发排空。

6.4 动态报警点（关断）测试

按照设计要求该锅炉系统有以下关断报警点：热油流量低低关断报警、热油出炉管汇温度高高关断报警、热油入炉压力低低关断报警、火焰故障关断报警、烟气温度高高关断报警、助燃风压力低低关断报警、进燃烧器原油温度低低关断报警、进燃烧器原油压力低低关断报警、紧急停关断报警。在厂家和仪表工程师配合下，对各报警参数进行现场模拟测试，且每一报警点应在中控正确显示，现场有声光报警显示。在该过程中，注意检查锅炉的逻辑控制是否有混乱的现象。要求每次启炉时都以“前吹扫”为起始，进行前吹扫→关风门→点火→主油阀→运行→后吹扫→停炉的循环。

6.5 烟气含氧量检查

为了满足环保要求，烟气格林曼系数（黑度）应小于1（参照GB5468-91的规定），即没有黑烟。实际操作中是通过伺服马达开度的调节，从而改变风/油配比，来实现烟气氧含量的调节。炉内燃烧好坏，可以通过燃烧器旁侧的窥火镜来观察炉内火焰和观察烟囱的烟气来判断。若火焰呈金黄色，烟气呈浅灰色，则说明炉内燃烧工况好；反之，如火焰暗红，烟囱冒黑烟，则表明炉内燃烧不好；如果火焰呈刺眼的白色，烟囱里排白烟，说明空气过量，即空气比系数太大，应减少送风量。

6.6 机械性能检查及参数记录

运行锅炉至少两小时。在这过程中，除了检查锅炉运行状态有无异常，整个管路系统有无泄露外，还应该注意一些关键参数的变化，是否存在异常的突增或突减现象，并对运行稳定状态的数据作记录。如：膨胀罐的最高液位和稳定状态的液位；运行正常时的原油出口温度；热介质入口、出口温度；运行正常时原油的压力；各盘管中热介质的温度；投入运行的热介质循环泵的出口压力；热介质流量；烟气出口温度；烟气含氧量；并检查鼓风机、转杯电机、电加热器等的运行电流是否稳定，控制盘上相应电流表量程是否满足要求。所有这些数据需参照厂家资料进行比较，对出入较大者需查找原因。

7 调试完毕的检查

为了避免未燃烧完的重油，在冬季凝固，而堵塞管道影响设备使用。所以调试结束前，需要用柴油置换重油。其做法是，将锅炉转换至柴油模式进行燃烧，直到管线内的重油基本完全燃烧为止，最后停炉断电。在停炉后，为了防止系统中的高温热媒油，积留在管线中，而产生结焦物。所以需要热介质循环泵继续运转30分钟左右。最后方可断开锅炉现场控制盘、公共盘的动力电源和控制电源；断开各泵的电源；断开原油沿程管线的电伴热电源。最后需检查系统流程的相关管线上的阀门是否恢复到试验以前的状态，主要包括燃油输送泵橇出/入口阀门、柴油泵入口阀门、燃油日用罐出口阀门以及柴油日用罐出口阀门等。