火筒式結(jié)構(gòu)加熱爐損壞原因和防護(hù)技術(shù)

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1、火筒式結(jié)構(gòu)加熱爐損壞原因和防護(hù)技術(shù)　　摘要：分析了火筒式加熱爐損壞的主要原因，研究火筒爐燒損機(jī)理及試驗(yàn)效果。相變真空加熱爐使用中存在結(jié)垢、維修困難等制約生產(chǎn)管理的難題，采取了防護(hù)技術(shù)措施，并提出了生產(chǎn)管理方面的建議。關(guān)鍵詞：火筒爐；真空爐；損壞；除垢中圖分類號(hào)：TE963文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：一、原因分析（1）由于火管局部高溫造成的火管鼓包燒損。因火管鼓包燒損大修最大，因煙火管等構(gòu)件腐蝕維修較少，因煙火管或封頭結(jié)合部開裂等其它原因維修最少。轉(zhuǎn)油站摻水、熱洗二合一爐管燒損頻繁，有的加熱爐陸續(xù)出現(xiàn)火管鼓包現(xiàn)象，均為火筒耐火磚出口內(nèi)外

2、燒損。統(tǒng)計(jì)A油田脫水外輸系統(tǒng)（加熱低含水原油）運(yùn)行加熱爐，多數(shù)為火筒式結(jié)構(gòu)，其中運(yùn)行時(shí)間較長，爐體已嚴(yán)重老化。由于火筒爐是爐體正壓爐，被加熱原油與火源只有火筒筒壁間隔，一旦發(fā)生筒體損壞，原油直接向火筒內(nèi)泄漏接觸火源，極易造成著火或爆炸事故。（2）由于硫酸露點(diǎn)腐蝕、高腐蝕性污水腐蝕、垢下腐蝕等造成的煙火管內(nèi)外壁腐蝕損壞。（3）由于焊縫未焊好或腐蝕造成的構(gòu)件結(jié)合部開裂。7針對(duì)二合一火管燒損問題，進(jìn)行了深入分析研究，并對(duì)損壞火筒材質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)，排除了鋼材質(zhì)量問題；與燃燒器生產(chǎn)廠家進(jìn)行結(jié)合，研究了解燃燒器基本結(jié)構(gòu)、火焰燃燒形狀、火筒受熱狀

3、態(tài)等。火管燒損破裂是因?yàn)檩^長時(shí)間的過熱運(yùn)行，使材料的熱強(qiáng)性能降低發(fā)生蠕變引起破裂。（一般低碳鋼在315℃以上就達(dá)到屈服點(diǎn)，450℃以上就開始蠕變，根據(jù)GB713和GB6654，火筒材質(zhì)普遍采用的20G和20R鋼材，其最高允許使用溫度上限分別為450℃和475℃。）加熱爐火管耐火磚出口處最易造成燒損，此處爐管屈服強(qiáng)度最小，鋼材力學(xué)性能衰減最大，分析主要有兩方面原因造成損壞：首先新型燃燒器與原火管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不配套，火筒式加熱爐爐管長徑比大，目前A油田普遍使用的新型高效燃燒器火焰組織長度較短，燃燒放熱集中，火焰中心溫度過高，造成爐管局部熱

4、流密度過高。其次是加熱爐加熱過程中在火管壁上沉積大量的垢和泥沙等懸浮物，形成隔熱層，使火管受熱面局部位置超溫。試驗(yàn)一：對(duì)某站進(jìn)行了火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況及錄取數(shù)據(jù)。試驗(yàn)條件：加熱爐進(jìn)口溫度35℃，加熱介質(zhì)流量40m3/h（現(xiàn)場(chǎng)摻水流量計(jì)計(jì)量，單臺(tái)加熱爐運(yùn)行），試驗(yàn)時(shí)間3小時(shí)。7測(cè)試點(diǎn)：A點(diǎn)—左側(cè)火筒耐火磚內(nèi)0.2m內(nèi)壁溫度（℃）；B點(diǎn)—左側(cè)火筒耐火磚外0.2m內(nèi)壁溫度（℃）。見圖1和表1。圖1某站加熱爐火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試點(diǎn)分布示意圖表1火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表實(shí)驗(yàn)表明，加熱介質(zhì)流量穩(wěn)定運(yùn)行工況下，火筒內(nèi)壁高溫測(cè)試點(diǎn)

5、溫度接近鋼材許用溫度上限時(shí)（465.4℃），爐出水溫度較低，證實(shí)此類燃燒器火焰短、粗特點(diǎn)與爐管不匹配，燃燒過于集中造成局部高溫。試驗(yàn)二為充分對(duì)比驗(yàn)證，于同站同爐更換了老式燃燒器，并增加測(cè)溫點(diǎn)1處，進(jìn)行了火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況及錄取數(shù)據(jù)。試驗(yàn)條件：加熱爐進(jìn)口溫度35℃，加熱介質(zhì)流量40m3/h，試驗(yàn)時(shí)間3小時(shí)。測(cè)試點(diǎn)：A點(diǎn)—左側(cè)火筒耐火磚內(nèi)0.2m內(nèi)壁溫度（℃）；B點(diǎn)—左側(cè)火筒耐火磚外0.2m內(nèi)壁溫度（℃）；C點(diǎn)—左側(cè)火筒耐火磚外1.1m內(nèi)壁溫度（℃）；見圖2和表2。7圖2某站加熱爐火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試點(diǎn)分布示意圖表2加熱爐

6、火筒內(nèi)壁溫度測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表對(duì)比表明，相同加熱介質(zhì)流量工況下，安裝老式燃燒器后，火筒內(nèi)壁高溫測(cè)試點(diǎn)溫度接近鋼材許用溫度上限時(shí)（444.6℃），爐出水溫度高于高效節(jié)能燃燒器。證實(shí)老式加熱爐燃燒器的長、細(xì)火焰特點(diǎn)更適用于二合一火筒結(jié)構(gòu)。二、真空相變加熱爐運(yùn)行問題分析A油田真空相變加熱爐有一體式和分體式，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，運(yùn)行問題主要有四個(gè)方面：（1）因加熱污水水質(zhì)差，換熱管程結(jié)垢嚴(yán)重，爐效、爐溫不滿足生產(chǎn)需要。目前油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)用真空爐主要為外輸爐、熱洗爐和摻水爐，其中熱洗爐問題突出，進(jìn)行酸洗除垢后出口溫度可達(dá)80℃以上，但短期運(yùn)行后爐

7、出口溫度下降幅度較大，甚至低至70℃以下，達(dá)不到生產(chǎn)要求。（2）因設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)，附屬自控系統(tǒng)易出故障，需由廠家專業(yè)人員進(jìn)行維修，依賴性較強(qiáng)。7（3）按照真空爐的構(gòu)造特點(diǎn)，每年應(yīng)由專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行一次系統(tǒng)檢修，但由于檢修費(fèi)用及廠家服務(wù)原因，做不到一年檢修一次；（4）真空爐對(duì)氣源質(zhì)量要求高，使用濕氣時(shí)附屬元件易損壞，更新費(fèi)用高。三、加熱爐防護(hù)技術(shù)（1）防燒損技術(shù)。針對(duì)油田加熱爐的運(yùn)行狀況及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)了引射式輻射管，并對(duì)其熱工特性進(jìn)行了試驗(yàn)。安裝使用引射式輻射管后，加熱爐火筒壁面熱流密度的分布明顯均勻，局部熱負(fù)荷最高值顯著降低，緩

8、解了熱量集中于上部釋放的現(xiàn)象，降低了火管燒損鼓包的可能性。此外，經(jīng)測(cè)試，使用輻射管后，加熱爐排煙溫度平均下降20-30℃，加熱爐爐效提高5％以上，降低火筒爐爐管燒損幾率。（2）防腐蝕技術(shù)。優(yōu)選了高品質(zhì)涂料，利用防護(hù)涂層的化學(xué)惰性和抗結(jié)垢性能，起到高