董海杰

一、前言

海上平臺(tái)以及FPSO（Floating Production Storage&Offloading Unit，浮式生產(chǎn)儲(chǔ)存卸貨裝置）是油氣處理、儲(chǔ)存的生產(chǎn)設(shè)施，原油中油氣水分離的處理過(guò)程需要一定的熱源。一般在海上都配備幾臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐，通過(guò)燃燒燃料來(lái)加熱熱介質(zhì)油，作為生產(chǎn)流程和儲(chǔ)油艙等的加熱源。為了保證熱介質(zhì)鍋爐持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，熱介質(zhì)鍋爐都采用雙燃料形式，柴油/天然氣或柴油/原油。

二、應(yīng)用現(xiàn)狀

1988年在海洋石油友誼號(hào)FPSO上首次將熱油爐成功應(yīng)用，目前熱油鍋爐已廣泛應(yīng)用在海上油田及陸地各油氣處理廠。近幾年在FPSO上采用熱介質(zhì)鍋爐的情況如下：

海洋石油112FPSO配備3臺(tái)由德國(guó)BAY公司制造的三燃料熱介質(zhì)鍋爐，它能夠?qū)崿F(xiàn)在原油、柴油和天然氣燃料之間的切換。海洋石油115FPSO配備3臺(tái)由碧海舟石油化工設(shè)備公司制造的熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的原油和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的原油為主燃料，柴油為啟動(dòng)和備用燃料。海洋石油116FPSO配備3臺(tái)由碧海舟石油化工設(shè)備公司制造的熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的伴生氣為主燃料，柴油為啟動(dòng)和備用燃料。

長(zhǎng)青號(hào)FPSO配備3臺(tái)由德國(guó)BAY公司制造的雙燃料熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的伴生氣為主燃料，柴油為啟動(dòng)和備用燃料。

明珠號(hào)FPSO配備3臺(tái)由美國(guó)ECONO-THERM公司生產(chǎn)的雙燃料熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料。

這些熱油鍋爐燃燒器分別采用德國(guó)的RAY和SAACKE，英國(guó)的HAMWORTHY產(chǎn)品。

在海上使用的這些熱介質(zhì)鍋爐，用于給生產(chǎn)系統(tǒng)和儲(chǔ)油艙等艙室的加熱。一般熱介質(zhì)鍋爐所排出的煙氣，還通過(guò)排氣支管和控制閥門(mén)被引到惰氣發(fā)生裝置，進(jìn)行再次利用生成惰性氣體，作為貨油艙的覆蓋氣，達(dá)到節(jié)約燃料的目的。

三、熱介質(zhì)鍋爐簡(jiǎn)介

熱介質(zhì)系統(tǒng)主要由安全保護(hù)裝置、流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、燃燒器系統(tǒng)、燃料供給橇塊、CO2滅火系統(tǒng)、儀表自控系統(tǒng)和閥組、循環(huán)泵橇(帶旁通過(guò)濾調(diào)節(jié)裝置)、熱介質(zhì)膨脹罐和儲(chǔ)存罐等組成。

燃料在加熱爐爐膛內(nèi)燃燒，產(chǎn)生熱量，并分別以輻射和對(duì)流形式將熱量傳遞給作為中間載熱體的熱介質(zhì)油，由熱介質(zhì)油循環(huán)泵建立熱介質(zhì)油加熱系統(tǒng)的循環(huán)。加熱后的熱油在用戶(hù)換熱設(shè)備中與用熱工質(zhì)進(jìn)行換熱，將燃燒產(chǎn)生的熱量間接傳給用熱工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)加熱的目的。換熱后的介質(zhì)油再返回到加熱爐里進(jìn)行二次加熱。如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)加熱用熱工質(zhì)。介質(zhì)油經(jīng)加熱爐完成介質(zhì)油加熱的目的，可為用熱用戶(hù)提供低壓且壓力及流量穩(wěn)定的高溫?zé)嵩础?/p>

1.燃料系統(tǒng)

熱介質(zhì)鍋爐所使用的燃料包括氣體燃料（天然氣）和液體燃料（柴油或原油）。油田伴生氣經(jīng)過(guò)處理、過(guò)濾、減壓后送給鍋爐的燃燒器燃燒；當(dāng)生產(chǎn)關(guān)斷或天然氣壓力不足時(shí)，通過(guò)供給泵，為鍋爐提供柴油燃料。

2.鍋爐進(jìn)氣系統(tǒng)

進(jìn)氣系統(tǒng)有3個(gè)作用，一是少量的壓縮空氣用來(lái)霧化燃油；二是作為燃料燃燒必不可少的空氣；三是部分空氣可降低爐溫，也可用來(lái)作為爐膛的清掃氣。

3.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由控制柜和現(xiàn)場(chǎng)一次儀表、調(diào)節(jié)閥等組成?？刂乒袷钦麄€(gè)控制系統(tǒng)的核心，也是決定熱介質(zhì)鍋爐能否安全、可靠、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。用來(lái)完成鍋爐的啟動(dòng)和停止以及運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)和應(yīng)急情況下的關(guān)停。

4.惰氣保護(hù)系統(tǒng)

用于防止導(dǎo)熱油在高溫狀態(tài)氧化。膨脹罐壓力＜30kPa時(shí)，膨脹罐惰氣入口管線調(diào)壓閥緩緩打開(kāi)，以允許惰氣補(bǔ)充進(jìn)入膨脹罐內(nèi)；膨脹罐壓力＞50kPa時(shí)，膨脹罐放空管線調(diào)壓閥緩緩打開(kāi)，進(jìn)行卸壓，將膨脹罐壓力穩(wěn)定在30～50kPa。

四、故障與分析

1.點(diǎn)火故障

（1）點(diǎn)火線圈故障。造成點(diǎn)火故障的部分原因多是由點(diǎn)火線圈引起的，應(yīng)具體檢查點(diǎn)火線圈，從燃燒器上取下點(diǎn)火線圈，檢查其火花塞的間隙應(yīng)在4～5mm，如不合適則要調(diào)整。必要時(shí)在安全的情況下讓點(diǎn)火線圈在點(diǎn)火器外（空氣中）點(diǎn)火測(cè)試，觀察點(diǎn)火情況。如不產(chǎn)生火花，則需要更換火花塞或檢查點(diǎn)火控制回路是否有問(wèn)題，如產(chǎn)生火花，則將點(diǎn)火線圈復(fù)位。

（2）點(diǎn)火空氣與燃?xì)獗壤划?dāng)。點(diǎn)火時(shí)空氣與燃?xì)獾谋壤缓线m，是造成不能正常點(diǎn)火的另一主要原因?？諝馀c燃?xì)獾谋壤诂F(xiàn)場(chǎng)到底是多少，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)，目前所使用的點(diǎn)火燃?xì)鈮毫εc空氣壓力的比值，都是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累總結(jié)出來(lái)的。具體檢查時(shí)，可觀察燃?xì)鈮毫εc空氣壓力混合比值的螺栓旋鈕是否在正常位置，如不是，則調(diào)整到正常位置。如螺紋旋鈕在正常位置，則手動(dòng)調(diào)節(jié)點(diǎn)火燃料氣管線入口減壓閥旋鈕，使出口壓力表指示在要求位置試點(diǎn)火，如不成功，則需要再對(duì)減壓閥進(jìn)行微調(diào)，升高或降低減壓閥的出口壓力，直至點(diǎn)火成功。

（3）燃?xì)怅P(guān)斷閥故障。安裝在點(diǎn)火燃?xì)夤芫€上的兩臺(tái)關(guān)斷閥發(fā)生故障的幾率很低，但由于長(zhǎng)時(shí)間的使用，不得不將它們發(fā)生故障造成不能正常點(diǎn)火的原因考慮在內(nèi)。點(diǎn)火時(shí)觀察兩臺(tái)關(guān)斷閥是否動(dòng)作，如不動(dòng)作則需要檢查閥門(mén)的儀表控制回路是否正常，必要時(shí)須將閥門(mén)解體檢修。

2.主燃料氣故障

主燃料氣故障通常指在點(diǎn)火成功之后，鍋爐開(kāi)始正常燃燒或處于正常燃燒中，由于某種原因造成鍋爐燃燒不正常，產(chǎn)生火焰故障報(bào)警致使鍋爐停機(jī)。

（1）檢查主燃料氣管線的入口壓力是否正常，如不在正常范圍內(nèi)，則要檢查生產(chǎn)流程。

（2）檢查主燃料氣管線上的兩臺(tái)關(guān)斷閥是否有故障現(xiàn)象，同時(shí)檢查關(guān)斷閥的控制回路，是否功能正常。必要時(shí)將閥門(mén)拆下解體進(jìn)行維修。

（3）檢查主燃料氣管線上的壓力開(kāi)關(guān)是否誤動(dòng)作，假如它們產(chǎn)生燃?xì)獾?，低壓誤報(bào)警，也會(huì)造成鍋爐停爐。必要時(shí)對(duì)設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整或更換壓力開(kāi)關(guān)。

3.空氣回路故障

空氣回路是為鍋爐穩(wěn)定的燃燒提供充足氧氣的保障，此回路出現(xiàn)問(wèn)題，將直接影響鍋爐的燃燒質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成停爐?？諝饣芈分饕伤惋L(fēng)機(jī)和管線組成，因此，當(dāng)判斷由于空氣回路故障導(dǎo)致鍋爐產(chǎn)生火焰故障關(guān)斷后，要從送風(fēng)機(jī)和控制閥入手。熱油爐送風(fēng)機(jī)為離心式風(fēng)機(jī)，其功用是為熱油爐的燃燒提供充足的空氣。

（1）風(fēng)量不夠與增大。其原因很多，如進(jìn)出口管道過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)、轉(zhuǎn)彎過(guò)多；管道、閘門(mén)和網(wǎng)罩被煙灰、塵土、雜物堵塞，管道系統(tǒng)中閘門(mén)開(kāi)度過(guò)小。另一個(gè)原因是泄漏損失增大，即葉輪與進(jìn)風(fēng)口的間隙過(guò)大（其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于離心泵葉輪的口環(huán)與阻漏環(huán)），增大了內(nèi)漏，或是進(jìn)出口管道破裂、管道法蘭不嚴(yán)，造成嚴(yán)重漏氣等。

（2）風(fēng)壓不夠與過(guò)高。風(fēng)壓達(dá)不到要求或過(guò)高時(shí)，有可能是風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于或高于風(fēng)機(jī)原來(lái)規(guī)定的轉(zhuǎn)速。

（3）風(fēng)機(jī)振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡，葉片因腐蝕、磨損、臟污或平衡配重脫落等原因失去平衡；葉輪或轉(zhuǎn)軸在運(yùn)輸，安裝或長(zhǎng)期停用期間變形。機(jī)座、管路安裝不當(dāng)或剛度不足引起共振。軸承損壞或間隙過(guò)大。聯(lián)軸器對(duì)中找正不當(dāng)，同軸度和平行度偏差太大。固定在軸上的葉輪等部件松動(dòng)或變形，與機(jī)殼或進(jìn)氣口等碰擦。管路阻力大，工況點(diǎn)落入不穩(wěn)定區(qū)導(dǎo)致喘振。

（4）軸承過(guò)熱。風(fēng)機(jī)大部分采用滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承的正常溫度應(yīng)≤70℃，運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)軸承溫度超過(guò)正常值3～5℃但能穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)查明原因并采取措施。如溫度繼續(xù)上升超過(guò)允許值時(shí)應(yīng)立即停機(jī)檢查。

常見(jiàn)原因有：潤(rùn)滑油（脂）過(guò)少或過(guò)多（應(yīng)不超過(guò)軸承座空間的1/3～1/2），質(zhì)量不良或變質(zhì)（如黏度不合適、雜質(zhì)或水分過(guò)多、抗乳化性差）。軸承損壞或安裝不良：例如軸承外圈與軸承座間隙過(guò)大或過(guò)小，軸承內(nèi)圈與軸配合間隙過(guò)大或過(guò)盈量太大，前后軸承不同軸，軸承歪斜，軸承蓋壓得太緊。

4.控制系統(tǒng)故障

（1）安裝在燃燒器上的火焰監(jiān)測(cè)器鏡頭臟污或故障，不能探測(cè)到火焰而造成停爐。解決方法是將監(jiān)測(cè)器拆下，清潔鏡頭表面，必要時(shí)對(duì)火焰監(jiān)測(cè)器進(jìn)行更換。

（2）自動(dòng)程序控制器出現(xiàn)問(wèn)題，點(diǎn)火成功后不能發(fā)出打開(kāi)主燃料氣管線上的兩臺(tái)關(guān)斷閥的命令，造成鍋爐燃燒器由于缺少燃料而熄火，產(chǎn)生火焰故障報(bào)警。解決方法是對(duì)程序控制器進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)更換。

5.燃燒不充分

鍋爐運(yùn)行時(shí)，由于燃燒用的空氣不充足會(huì)導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，從爐外部觀察，明顯的跡象是排氣管溫度迅速增加，排煙處冒黑煙。由于鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)件過(guò)熱，有可能引起永久性損壞和對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的永久破壞，所以在操作過(guò)程中要盡量避免這種現(xiàn)象。操作上行之有效的辦法是降低燃料的供給或加大風(fēng)門(mén)。假如增加了它所能接受的空氣量（風(fēng)門(mén)處于最大位置）后仍不足以消除，就必須將燃燒率進(jìn)行臨時(shí)減小，黑煙會(huì)有較大緩解。

產(chǎn)生黑煙現(xiàn)象的原因除操作原因外，還有可能是主燃料供給管路上的兩臺(tái)自立式調(diào)節(jié)閥失靈或卡死在某一較大位置，造成較大壓力的燃料氣供給到燃燒器，使控制閥全部打開(kāi)后仍不能使燃料氣進(jìn)行充分燃燒。解決方法是手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力自控閥使燃料氣壓力降低，降低燃燒率。如壓力調(diào)節(jié)無(wú)效，則需要將閥體進(jìn)行解體檢查，必要時(shí)進(jìn)行更換。

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