火筒加热炉安全平稳运行保障措施分析

朱振江

（大庆油田公司第八采油厂第四油矿，黑龙江 大庆 166400）

1 加热炉的分类、结构以及应用的重要意义

加热炉是油田原油日常生产、集输、分离过程中的重要设备，广泛应用于油田各中转站、联合站，随着油田生产规模的不断扩大，作为油田集输过程中的最主要工艺之一的加热炉作用越来越凸显，加热炉能否安全、平稳、高效运行是确保整个集输过程中安全平稳运行的重要环节，随着设备运行时间逐年增加，保证加热炉的安全运行，做好事故预防措施，无论是对油田的安全环保工作，亦或对油田节能降耗工作都具有重大的实际意义。

加热炉按照工作方式分为正压燃烧和负压燃烧，其中正压燃烧是指燃烧时炉膛内为正压的燃烧方式。燃烧所用空气进入炉膛及烟气排出是靠正压鼓风完成的。负压燃烧是指燃烧时炉膛内为负压的燃烧方式。燃烧所用空气靠较高烟囱产生的负压抽吸方式进入炉膛。

加热炉按照内部构造主要分为真空相变加热炉，水套炉，火筒炉，其中真空相变加热炉以及水套炉在加热方式上，主要为间接加热，在给介质加热过程中，通过中间媒介进行换热，在运行中更加安全。

火筒加热炉燃烧的热量直接通过火筒加热炉壳内的生产介质，火筒位置易发生结垢，受热不均情况下易导致火筒变形，鼓包，破损，导致高温火筒直接同可燃介质接触从而引发安全环保事故。

2 火筒加热炉发生火筒变形原因以及预防措施

通过对火筒加热炉运行状况以及生产实际的不断摸索，导致火筒加热炉发生火筒变形、鼓包、破损的原因主要有以下几个方面：

（1）炉管升降温度的速度过快。火筒在工作过程中升温降温应缓慢进行，加热炉提火和降火时造成耐火砖内部隔热或蓄热,钢板温度差较大，当提火时耐火砖内钢板还没有温度时，其前端20～30cm及其以外的钢板已经存在较高的温度了，随着温度的稳定运行，耐火砖内外钢板的温度达到一致，当降火时，耐火砖内的钢板温度还没有下降时，其前端20～30cm及其以外的钢板已经大幅度的降温度了，这样就造成了耐火砖前端上部最高点20～30cm处的钢板发生蠕变，长期在冷热温度上下变化的状态下运行必将失去应力，加之加热炉内存在一定压力及介质的重力、钢板的重力均为向下，所以造成了火筒钢板“鼓包”。

图1 火筒加热炉内部构造

图2 三维示意图

（2）火嘴清理不及时。火嘴需根据实际情况定期清理，一旦清理不及时，火嘴结焦、堵塞，会导致火嘴偏流，火焰变形，火筒受热不均匀最终会导致火筒变形现象。

（3）炉体清淤不及时。加热炉长时间运行，生产介质中会携带大量杂质，当杂质不断累积，会逐渐在加热炉底端逐渐聚集，一旦淤泥杂质将火筒包裹，会造成火筒干烧，受热不均，发生火筒变形。

（4）气压突然激增。加热炉燃烧过程中气压在相对稳定的情况下，火焰长度，燃烧范围也是一定的，但是若出现气压激增，燃烧介质流量也会增加，导致火焰变长，越过耐火砖，直接燃烧火筒，随之而来就是对火筒的直接损伤，出现火筒变形。

针对上述几种情况，为确保火筒加热炉的安全平稳运行，防止安全环保事故发生，应针对上述情况，有针对性的解决。

①升降温度要平稳。在对火筒加热炉提温、降温、停炉等过程中，要缓慢进行，逐步升降，最大程度减少由于温度变化而导致火筒的应力损伤。

②火嘴清理要及时。每月定期检查清理火嘴，同时可以将火嘴清理频率同加热炉高温报警装置结合起来，在以往加热炉高温报警装置的报警温度设置在400℃左右，因为油田的炉管材质基本上都选用20R碳钢，此钢材根据国家和行业标准，工作温度不能超过475℃，温度设置在400℃理论上可以满足报警要求，但是因为加热炉随着运行时间较长，火筒结垢，火筒发生变形温度也会降低，可根据日常加热炉运行温度降报警值调低，若日常生产中加热炉温度为200℃，将报警温度调整为250～290℃区间较为合理，一旦出现高温报警，马上进行检查火筒以及增加清理火嘴频率。

③炉体清淤要坚持。加热炉做为给生产介质加热的重要装置，生产介质所携带杂质，经过长时间累计会逐渐向火筒底端位置聚集，每年定期进行炉体清淤，定期进行排污是减轻火筒结垢，避免淤泥将火筒包裹、造成火筒干烧的重要手段。

④气压激增要避免。目前在加热炉运行柜处无法设定气压报警，但是可以设定燃气流量报警，如果出现气压波动，必然伴随着流量波动，针对这种情况，可以在燃烧器控制柜处根据日常生产实际流量设定流量上限，一旦出现气压激增情况，岗位员工马上根据流量变化情况进行控制，可以有效避免气压激增而导致火焰变长直接燃烧火筒情况。

3 火筒加热炉安全平稳运行以及发生事故的应急处置措施

3.1 日常生产控制

（1）压力控制：以四合一为例，压力应控制在0.1～0.15MPa为最好。如果压力过高，会增大四合一的进液阻力，使回油压力升高，造成整个循环系统压力都增高。并且压力过高，四合一的气液分离、油水分离效果就会变差；四合一的工作压力不能过低，虽然压力低进液阻力减小但外输泵和掺水泵的进液能力会降低，如果四合一的压力加上静液压力在推动液体流动时，除了克服沿程摩擦阻力和阀门等局部阻力到达离心泵时，剩余压力小于进口饱和蒸汽压离心泵就会发生汽蚀，尤其是外输泵。

（2）液位控制：加热炉液位应控制在1/3～2/3，控制在这个区间，分离效果最好，同时也能保证加热炉最大程度的安全平稳运行，以四合一为例，液位控制过高，随着来液增大易导致气管线进油，引发事故；液位过低易发生泵抽空现象，短时间无法启运。

（3）温度控制：加热炉炉体温度控制要严格执行工作温度标准，不能超过90℃，在火筒安装的高温报警装置，报警温度设定在250～290℃较为合理。

3.2 日常检查部位

火筒加热炉日常检查部位如下：炉体、排污阀、气管线、绷绳、负荷表、火嘴、火管监控点、气压等几项内容，需要结合日常生产实际制定相对应的检查标准以及检查频率，可以最大程度保证火筒加热炉的高效平稳运行。

表1

3.3 发生事故的应急处置

火管发生穿孔应该如何处理？以四合一火筒穿孔为例，正确的处理方式是停炉，关闭气源，如果发现漏进炉膛的是水时千万不要关闭进出口，而是要让四合一正常进液，将加热段油水界面维持在比较高的位置，等待炉膛慢慢冷却到没有发生火灾的危险了再按照常规处理方法关闭进出口，排污，进行更换火筒或者进行挖补作业，在这个降温停炉过程中，为保证安全，必须配备相应的消防设施以及防护措施。

4 结语

（1）通过运用更加科学的运行方式，加热炉运行更加安全。

（2）火筒发生变形情况显著减少，火筒加热炉运行年限增长。

（3）加热炉运行更加优化，利于节能降耗工作。

（4）一旦发生事故，处置更加得当，提高员工安全系数。