原油外輸超導(dǎo)加熱爐防爆門超溫問題的探討

朱慶華

（中國(guó)石化勝利油田分公司銷售事業(yè)部，山東 東營(yíng) 257000）

原油外輸超導(dǎo)加熱爐防爆門超溫問題的探討

朱慶華

（中國(guó)石化勝利油田分公司銷售事業(yè)部，山東 東營(yíng) 257000）

近年來(lái)，隨著DX輸油管線增輸計(jì)劃的實(shí)施，外輸量的增加，超導(dǎo)爐的燃燒負(fù)荷也隨之增加。本文通過對(duì)YFCDL型超導(dǎo)爐防爆門溫度過高問題的深入論述，制定了解決方案，進(jìn)行了分步實(shí)施和驗(yàn)證，消除了設(shè)備運(yùn)行中的安全隱患，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

超導(dǎo)爐防爆門；超溫；油氣管道；原油集輸

0 前言

DX輸油管線沿線3家站庫(kù)配備有6臺(tái)YFCDL型超導(dǎo)爐，擔(dān)負(fù)著SL輸油管線原油加熱輸送的生產(chǎn)任務(wù)。近年來(lái)，隨著DX輸油管線增輸計(jì)劃的實(shí)施，外輸量的增加，超導(dǎo)爐的燃燒負(fù)荷也隨之增加，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了防爆門及其彎脖表面超溫的現(xiàn)象，表面溫度450℃左右，表層高溫漆脫落，并伴有漏風(fēng)的聲音，從而很大程度上增加了設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，是一個(gè)急需解決的生產(chǎn)難題，也是油田輸油站庫(kù)普遍存在的問題。

1 超導(dǎo)加熱爐防爆門溫度過高的危害

一般防爆門都是有一定傾斜角度的，靠重力作用壓住防爆口。它是防止?fàn)t膛正壓過高，特別是爐內(nèi)受熱面爆管時(shí)引起的瞬時(shí)高正壓，保護(hù)爐膛的一種機(jī)械保護(hù)。防爆門表面超溫給生產(chǎn)的安全管理帶來(lái)一定的難度，如果煙氣溫度過高，會(huì)造成外殼變形，而防爆門密封不嚴(yán)、漏風(fēng)的現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)對(duì)超導(dǎo)爐煙氣流程造成一定的影響，不利于節(jié)能減排和安全生產(chǎn)，對(duì)室外場(chǎng)地、設(shè)備造成煙灰污染，降低加熱爐熱效率，造成能源浪費(fèi)。

2 超導(dǎo)爐防爆門超溫原因分析

2.1 防爆門自身的影響

常用的防爆門有翻板式和爆破膜式兩種形式，DX輸油站庫(kù)加熱爐防爆門采用的是翻板式結(jié)構(gòu)，翻板式防爆門又稱旋啟式防爆門，一般安裝在燃燒室的爐墻上，由于安裝位置不同，又分為傾斜式和垂直式兩種，都由門框、門蓋和鉸鏈等部件組成，門框和門蓋用鑄鐵制成圓形或方形，相互接觸面寬度一般為1—2mm，要保證嚴(yán)密，門蓋內(nèi)面涂有耐熱混凝土，厚度應(yīng)根據(jù)限制壓力數(shù)值（經(jīng)計(jì)算或試驗(yàn)）確定，當(dāng)爐膛或煙道內(nèi)發(fā)生氣體爆炸時(shí)，門蓋即自動(dòng)繞軸開啟泄壓，然后自行開閉。

2.2 超導(dǎo)爐的運(yùn)行狀況的影響

防爆門處煙道正常運(yùn)行時(shí)為2.0mmH2O微正壓，如果正壓過大也會(huì)造成密封不好就會(huì)冒煙，運(yùn)行上應(yīng)控制好爐膛壓力，避免正壓過大。

負(fù)荷增加的影響：超導(dǎo)爐的燃燒負(fù)荷增加，燃油增加配風(fēng)隨之增加，配風(fēng)量過大，部分高溫?zé)煔獠荒芗皶r(shí)進(jìn)入煙管向煙囪匯集，造成后煙箱內(nèi)壓力偏高，將防爆門板頂開一條縫隙，從而造成漏風(fēng)，高溫?zé)煔馔ㄟ^縫隙不斷溢出，造成防爆門超溫。由于DX管線輸量的增加，要求沿線站庫(kù)超導(dǎo)爐提高加熱溫度，超導(dǎo)爐負(fù)荷隨之增加，燃油量的增加導(dǎo)致燃油壓力的增加，配風(fēng)隨之增加，風(fēng)門伺服調(diào)節(jié)由原來(lái)的6-4調(diào)制7-7，風(fēng)門擋板開至三分之二，直接導(dǎo)致空氣過剩系數(shù)超過正常值，使?fàn)t內(nèi)負(fù)壓降低，防爆門處于正壓過大的狀態(tài)。

燃燒狀況的影響：YFCDL超導(dǎo)爐燃燒器采用的是壓力霧化噴嘴，在沿線3家輸油站庫(kù)運(yùn)行中，超導(dǎo)爐一直出現(xiàn)爐口結(jié)焦的現(xiàn)象，因此分別對(duì)3家輸油站庫(kù)的超導(dǎo)爐結(jié)焦周期及相關(guān)數(shù)據(jù)做了調(diào)查。DYK油庫(kù)：1＃爐清焦周期15天，燃油溫度130，燃油壓力1.2；2＃爐清焦17天，燃油溫度130，燃油壓力1.2，燃油來(lái)源均為海洋來(lái)油。HG輸油站：1＃爐清焦周期3天，燃油溫度125，燃油壓力1.1；2＃爐清焦4天，燃油溫度125，燃油壓力1.1，燃油來(lái)源均為清河混合。GR輸油站：1＃爐清焦周期5天，燃油溫度128，燃油壓力1.0；2＃爐清焦4天，燃油溫度127，燃油壓力1.15，燃油來(lái)源均為清河草橋混合。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象大部分出現(xiàn)在爐口，由于燃燒火焰掃到爐口下沿，造成爐口堆積結(jié)焦，出現(xiàn)結(jié)焦后，崗位操作人員往往會(huì)提高風(fēng)量，試圖減少火焰對(duì)爐口下沿的沖刷，這樣反而造成了火焰發(fā)散，結(jié)焦越發(fā)嚴(yán)重。

煙囪高度的影響：煙囪高度不夠，即爐膛正壓值偏高，煙囪抽吸力不夠，是造成部分高溫?zé)煔獠荒芗皶r(shí)進(jìn)入煙管向煙囪匯集，造成后煙箱內(nèi)壓力偏高的主要原因，也導(dǎo)致爐內(nèi)正壓過大，使防爆門張開，造成高溫?zé)煔庑孤瑫r(shí)導(dǎo)致防爆門溫度過高，防爆門變形，密封不嚴(yán)，從而形成惡性循環(huán)，影響生產(chǎn)。煙囪里面的高溫?zé)煔獾拿芏认鄬?duì)于周圍環(huán)境中的空氣的密度要小，因此產(chǎn)生壓力差，形成抽力，致使高溫度氣體一直上升到煙囪的頂部冒出來(lái)，這樣的壓力差就等于煙囪的高度乘上四周的空氣和煙囪里面高溫度氣體的密度差。因此，加熱爐負(fù)壓是因?yàn)闊煔饷芏缺瓤諝饷芏鹊投鸬模瑹熗苍礁哓?fù)壓越大。爐膛負(fù)壓一般在2-5mm水柱，即為20-50Pa。

3 超導(dǎo)爐防爆門超溫的解決措施

（1）防爆門密封的解決措施：考慮到防爆門板的配重是經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算的，不能擅自改變其自身配重。在密封方面，由于溫度環(huán)境高，同時(shí)還要保證其活動(dòng)的余地，不對(duì)其進(jìn)行增加密封的改進(jìn)。具體方案為：將防爆門板的頂部雙耳的長(zhǎng)軸拆掉，改為各自的短軸，保證軸的活動(dòng)靈活，同時(shí)改善防爆門密封。針對(duì)該方案我們進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明防爆門板活動(dòng)靈活、能夠自動(dòng)復(fù)位，滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

（2）爐膛負(fù)壓的解決措施。燃燒影響的解決措施：燃燒不完全，爐口結(jié)焦，通過增加配風(fēng)量，達(dá)不到任何效果。我們通過論證，采取了改變風(fēng)筒結(jié)構(gòu)的措施，將風(fēng)筒的平流直通式改為文丘里式，從而使一次風(fēng)速高，穿透力強(qiáng)，擾動(dòng)強(qiáng)烈；噴嘴圓周氣流速度減慢，使火焰射程加長(zhǎng)，后期混合充分。通過風(fēng)筒的改進(jìn)，燃燒效果明顯增強(qiáng)，火焰不掃邊。以HG輸油站超導(dǎo)爐為試點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)后，基本消除了爐口結(jié)焦的現(xiàn)象，同時(shí)配風(fēng)量降至最低，空氣過剩系數(shù)趨于合理，之后進(jìn)行了一周的試驗(yàn)，數(shù)據(jù)顯示防爆門外表溫度明顯降低，由原來(lái)450℃以上降至250℃以下。

（3）煙囪高度不夠的解決措施。煙囪設(shè)計(jì)時(shí)，煙囪高度需要滿足兩方面的要求：一是煙囪及對(duì)流室的有效抽力足以克服煙氣通道中的各部分阻力；二是從煙囪內(nèi)排出的煙氣對(duì)周圍環(huán)境的污染不超過規(guī)定值。

根據(jù)煙囪直徑、煙囪高度、爐膛負(fù)壓的計(jì)算，根據(jù)加熱爐運(yùn)行條件及負(fù)荷不同，在煙囪中增加風(fēng)量控制擋板，以適應(yīng)不同狀態(tài)下的自由調(diào)節(jié)。

（4）現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)：12月9日-18日，對(duì)改進(jìn)后運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)查，通過增加6m直管段，防爆門表溫降至210℃以下，超導(dǎo)爐各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)正常。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

通過技術(shù)改進(jìn)，使壓力霧化噴嘴在燃燒原油的油風(fēng)比趨于合理，降低了空氣過剩系數(shù)，制約超導(dǎo)爐連續(xù)運(yùn)行的爐口結(jié)焦現(xiàn)象得到了解決，消除了冬季運(yùn)行的一大難題，目前該項(xiàng)措施備在HG輸油站1、2號(hào)超導(dǎo)爐應(yīng)用，防爆門外表溫度降至210℃以下，爐口不結(jié)焦，運(yùn)行良好，工作平穩(wěn)，達(dá)到了長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的要求，同時(shí)爐效大幅提高，同工況下比改造前出口溫度上升3-4℃，節(jié)能效果顯著，為解決其他輸油站庫(kù)的超導(dǎo)爐燃燒結(jié)焦情況提供了經(jīng)驗(yàn)。