热采锅炉及水处理系统的故障分析与处理

徐邈峰

（辽河油田金海采油厂，辽宁盘锦 124010）

0 引言

注汽锅炉是稠油开发的主要热采设备，有时又被称为热采注汽锅炉。其锅炉及水处理系统又包含许多子系统（如燃烧、汽水、抽风等），这些子系统又各自包含着许多的次级系统及复杂部件，这些部件之间相互联系、相互影响，一旦其中的某一部分出现故障将会导致锅炉停炉、无法正常运转，影响油田的生产。因此，有必要对油田注汽锅炉及水处理系统的故障进行分析和研究，以尽快修复故障，减少安全事故，保障员工的安全，确保油田生产的持续性。

1 热采锅炉及水处理系统概况

热采锅炉是根据用途进行分类的一种锅炉类型，是石油、天然气开采过程中用到的一种设备。它主要用于对地下难以开采的粘稠原油进行加热而后进行开采（这个过程称为“热采”），在这个过程中所使用的锅炉就称之为热采锅炉。热采锅炉通常以石油开采过程中产生的废气、废油、含油废水做为燃料，应用的针对性很强。

热采锅炉的水处理系统故障处理旨在防止发生不良现象，如水垢形成、腐蚀以及锅炉加热设备的不良发展等。水在锅中被加热后会沸腾、蒸发，为化学反应和水中杂质的形成提供了条件，当这些杂质在锅炉用水中达到饱和状态就会在锅炉内产生大量水垢，不仅导致能源浪费，同时也会腐蚀锅炉。加强锅炉的净水管理可以确保水质符合给水水质标准，保障锅炉的安全、经济、节能、环保运行。

2 热采锅炉及水处理系统的故障分析

2.1 基本分析理论

随着人工智能故障诊断技术不断进步，可以根据故障分析预测时间，分为长期、中期和短期3 个不同时间长度对故障进行分析和预测。其中，长期是指时间在一个月以上，目的是为了延长锅炉的使用寿命和制定长远的维修保养计划；中期的故障分析预测时间约一周，主要是对锅炉未来短时期内的运行状态进行预测，制定维修保养计划；短期就是在一天的时间内对锅炉运行状况的预测。应根据锅炉的运行状况，科学地对锅炉及其水处理系统的故障进行长期、中期和短期的预测分析，并及时做好处理预案，避免影响生产进度，造成经济和人员的损失。

2.2 锅炉运行故障分析方法

2.2.1 线性回归分析

线性回归的分析方法就是通过记录锅炉及水处理系统在日常运行中的一系列工作情况，通过寻找不完全变量间的数据对比，绘制出数据曲线图，再通过数据分析找出锅炉可能存在故障的部位并及时对故障进行处理。通过线性回归分析，可以直观地看到不同阶段的锅炉及水处理系统的工作状态，从而快速有效地预测判断故障原因并及时检修。它是一种非常有效的分析方法，在日常锅炉故障分析预测中使用较为频繁。

2.2.2 时间序列分析

时间序列分析方法是按时间顺序排列锅炉的使用数据，并使用参数模型对数据进行有序分析。在使用时间序列分析预测锅炉问题时，应注意零均值和分离残差平稳的假设，避免出现分析和预测不理想、结果差距大的问题。时间序列分析方法可以从不同的时间点分析锅炉及水处理系统，利用相关数据对锅炉的故障进行预测分析。

2.2.3 灰色模型分析

灰色模型分析方法是根据灰色理论创建模型，并基于灰色微分方程拟合数据序列，以找到微分方程的系数以获得灰色模型。该方法不需要用太多的原始数据进行分析，对于短数据工况的预测准确性更高。灰色模型分析比较速度快、也不需要太多的原始数据，因此减少了分析的时间和精力，快速又便捷，是一种非常不错的故障分析办法。

2.3 水处理系统故障的成因及处理

自然水中会含有悬浮物、胶体等杂质，这些杂质会使锅炉出现结垢、腐蚀的现象，形成严重的安全隐患，影响锅炉的正常使用。腐蚀问题还会导致漏水，不仅增加了维修工作量，同时也浪费了水资源。因此一定要对锅炉水处理系统进行定时的检查维修并及时处理，保障锅炉的安全使用和经济运行。锅炉的水处理系统对其安全经济运行有重要影响，还可以减少对环境的污染，应根据国家规定的锅炉水质标准，结合锅炉的实际情况来选择适合的锅炉水处理系统，并做好水处理系统的故障分析和处理工作。

锅炉水处理系统中最常见的故障是腐蚀问题。在锅炉运行期间，会有大量的空气进入设备系统内部，容易造成锅炉内部的氧化、腐蚀，水处理系统长期运行所形成的水垢和泥垢、水中的氯离子也会腐蚀水处理系统，这将成为严重的安全隐患，如管道爆炸。防腐蚀不仅可以减少安全隐患和故障损失，保障锅炉的正常运行，还可以减少水资源的浪费，节约能源，保护环境。

3 热采锅炉及水处理系统常见故障的预防及处理

3.1 完善锅炉管理队伍，落实管理工作

（1）为保障锅炉的使用和维护，需要建立完善的锅炉管理队伍，确保每台锅炉都有专业的人员负责。同时还要有专人从事锅炉的操作和管理工作，记录好锅炉的运行情况和基础资料以及对锅炉的其他维护保养、检测记录、工作状况运行等。

（2）企业要落实锅炉管理队伍人员的管理工作责任和具体的工作内容，完善锅炉管理维护的相关制度，如编写安全作业指导书，完善应急预案、操作流程和制度标准等，将锅炉的安全维护工作真正落到实处。

（3）落实对锅炉专业人员的管理工作，明确锅炉专业人员的工作内容和职责，做到事事落实、责任明确，减少出现问题后员工之间推卸责任的现象，从制度和机构方面落实锅炉及水处理系统的故障处理。完善的锅炉管理队伍管理可以最大限度保障锅炉维护人员的人员配置，减少维修处理不及时的情况。

（4）除了落实管理制度，还要强化制度的执行力度，要明确责任追究的条款，并且可以利用绩效考核保障锅炉及水处理管理和故障处理工作的质量、效率，提高工作效率。

3.2 加强现场管理，保障设备正常使用

（1）锅炉的故障预防和处理一定要从现场管理做起，对设备要做到例行保养与间歇性保养相结合，对锅炉安全运行的状况进行按时检测，确保锅炉正常运行。这就要求单位建立关于锅炉运行状态的分类账，加强对锅炉使用的现场管理，对各类运行参数进行监督，定期组织专业人员对锅炉的状况进行检查维修，并且及时记录检查的情况，让锅炉的数据时时可查，将锅炉的维护落到实处。例如，加强水汽系统的调节和管理，做好水质的检测工作，保证水质符合使用标准，而合格的水中杂质含量较少，可以有效减少锅炉内因为受热而产生的水垢，减少能源浪费和环境污染。

（2）燃烧不完全，造成极大的燃料损失，不利于锅炉保证单位的经济性。要保证燃烧稳定，做到炉内燃料充分的同时避免炉膛内气体引发爆炸的危险情况。对于风烟系统，要重点做好锅炉鼓风，避免温度较高的火焰伤人。

（3）加强现场管理工作，对锅炉工作时的状态以及工作数据和检查记录的情况进行记录。监测锅炉的运行情况，可以保证锅炉设备的正常使用和问题预测，及时检修处理，确保生产的正常运行。一旦水处理不当则很可能造成锅炉设备的破裂，因此提升作业人员专业技能，做好应对措施，可以保证锅炉设备的安全性和经济性。

（4）除了从锅炉维护的制度方面入手，企业还要提高相关技术人员的操作能力，确保他们的操作符合规范，杜绝违规操作行为。对基层操作人员要进行操作方法的培训，同时制定常见故障的处理办法文件，提高作业人员的技能，减少锅炉出现故障的情况，即使发生也要保证专业人员可以迅速处理解决问题。例如，在针对锅炉安全阀这一安全防护设施的维护和故障处理，专业人员需要根据阀体渗漏的现象判断出现故障部位，如由于螺栓紧力不够、阀体结合面平整度不够等原因。专业人员还需要充分了解这些可能存在故障的部位，以便在出现故障时及时进行排查，尽快找出问题所在并及时处理。同时还要加强专门员工锅炉及水处理的培训：一是定期组织员工接受有关锅炉及水处理结构、工作知识的培训，增加他们关于锅炉及水处理系统的知识；二是培训员工的处理故障能力，通过平时工作中遇到的实际案例分析以及故障实训，提高员工对处理锅炉腐蚀问题的能力。

3.3 采取措施，解决水处理系统腐蚀问题

在锅炉有的使用过程中，由于水质和温度等原因，水处理系统不避免地会产生腐蚀问题。当水处理系统出现腐蚀问题时，一定要及时解决，目前常见的预防措施是脱氧和腐蚀防护。通风和腐蚀保护意味着，如果锅炉中的水温不低于95 ℃则锅炉必须脱氧，以减少设备运行过程中因大量空气被带入系统所造成的腐蚀，否则很可能会使给水系统和零部件受到腐蚀、带来安全隐患。同时，在日常的设备检查和维护中，一定要注意观察水处理系统的腐蚀问题，一旦发现就要及时采取维护措施。另外，还要注意会导致锅炉腐蚀的多种因素并特别留意腐蚀情况，及时除氧和去除水垢，对水处理系统的日常保养一定要做到位，进而减少因保养不当而导致的腐蚀问题，避免出现安全事故。

4 结束语

在稠油开采过程中，热采锅炉是非常重要的设备，一旦出现故障将会导致采油作业暂停。因此，一定要重视热采锅炉及水处理的重要性，提高专业人员对热采锅炉及水处理系统故障分析和处理的专业知识和解决能力。同时，在日常工作中还应注意：加强对热采锅炉的保养和维护，减少故障的出现；在运行中做好故障的分析和预测、现场管理工作，确保锅炉故障的及时修复，保障生产的正常进行。