張連峰(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司, 黑龍江 大慶 163000)

原油穩(wěn)定加熱爐爆管原因及預(yù)防措施

張連峰(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司, 黑龍江 大慶 163000)

原油穩(wěn)定作為油田地面工藝之中一項重要的原油處理工藝，其目的在于將原油中溶解的烴類氣體組分脫除，如甲烷、乙烷以及丙烷等，并預(yù)防其在揮發(fā)過程中帶走大量的液烴，最終降低儲運過程中原油的蒸發(fā)損耗。原油穩(wěn)定的主要方法包括正壓閃蒸、分餾穩(wěn)定、多級分離、以及負壓分離等，而在正壓閃蒸工藝之中，作為加熱設(shè)備，原油穩(wěn)定加熱爐發(fā)揮著十分重要的作用。本篇論文中，筆者主要對原油穩(wěn)定加熱爐爆管的原因進行了分析，并以此為根據(jù)，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

原油穩(wěn)定加熱爐；爆管；原因；預(yù)防措施

0 引言

在正壓閃蒸工藝之中，作為加熱設(shè)備，原油穩(wěn)定加熱爐發(fā)揮著十分重要的作用。下文中，筆者將某油氣處理廠之中發(fā)生爆管的原油穩(wěn)定加熱爐當(dāng)作研究對象，分析爆管的原因，并以此為根據(jù)，提出了幾點預(yù)防對策。

1 原油穩(wěn)定加熱爐爆管事故調(diào)查

在對該油氣處理廠的原油穩(wěn)定加熱爐進行停工檢查的時候，打開入孔之后發(fā)現(xiàn)，原油穩(wěn)定加熱爐對流室八管程爐管中，五個存在壁厚減薄以及鼓包等問題，在這五個爐管的鼓出位置，出現(xiàn)了不同程度的管壁變形現(xiàn)象，有的存在表面氧化層脫落、裂紋的問題，最為嚴重的是一根完全爆裂。仔細檢查爆裂的爐管，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這一爐管被完全堵塞，堵塞物是一種焦碳狀的物質(zhì)。通過對這一根完全爆裂的爐管進行分析，我們初步判斷其原因在于，原油在其中結(jié)焦，產(chǎn)生鼓包。仔細分析原油穩(wěn)定加熱爐的實際情況，從而確定，爆管事故的主要原因是原油結(jié)焦，同時存在多個因素的共同作用。爐管的損壞過程主要是，原油出現(xiàn)結(jié)焦，使管壁溫度在一定程度上得到了提高，加劇了爐管表面的氧化，氧化使管壁減薄，再加上爐管同時受到內(nèi)壓、熱輻射的影響，導(dǎo)致爐管減薄處鼓出，在結(jié)焦現(xiàn)象逐漸加劇的過程中，爐管堵塞越來越嚴重，最終導(dǎo)致爐管破裂現(xiàn)象的發(fā)生。

2 原油穩(wěn)定加熱爐爆管原因分析及預(yù)防措施

2.1 爐管流速設(shè)計

根據(jù)相關(guān)規(guī)范標準，為預(yù)防偏流，一般最小流量的時候，流管內(nèi)冷油流速應(yīng)當(dāng)保持在每秒1～1.2米的范圍之內(nèi)，在超過四管程的時候，流管內(nèi)冷油流速應(yīng)當(dāng)為每秒1.2米[1]。通過對該油氣處理廠的原油穩(wěn)定加熱爐進行觀察，發(fā)現(xiàn)，其對流室爐管所采用的正是四管程設(shè)計，如果按照最小設(shè)計流量每小時180立方米進行計算，設(shè)計冷油流速為每秒0.83米，遠遠小于規(guī)范要求的每秒1.2米。這樣的情況下，就會導(dǎo)致偏流問題的出現(xiàn)，最終造成爐管結(jié)焦。與此同時，分析該使用單位的實際原油物性參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其成分十分復(fù)雜，只有流體在爐管內(nèi)具有足夠的流速，才不會被流體動能帶走，因此，要預(yù)防因其在管壁內(nèi)形成厚邊界層而導(dǎo)致的傳熱惡化問題[2]。與此同時，若是加熱爐的實際負荷為設(shè)計負荷的一半、實際運行參數(shù)比設(shè)計參數(shù)低，這種運行工況下，極易出現(xiàn)局部過熱的問題，進而導(dǎo)致結(jié)焦。

為有效預(yù)防這一問題的出現(xiàn)，原油穩(wěn)定加熱爐的設(shè)計過程中，必須對這一設(shè)計參數(shù)“膠質(zhì)+瀝青質(zhì)百分數(shù)含量”給予重點關(guān)注，當(dāng)膠質(zhì)+瀝青質(zhì)分數(shù)含量超過15%的時候，管程的冷油流速必須符合《管式加熱爐規(guī)范》之中允許流速上限，即每秒1.2米，這樣的情況下，內(nèi)膜傳熱系數(shù)會相應(yīng)的有所提高，從而能夠降低管壁溫度，在一定程度上緩解爐管結(jié)焦問題。

2.2 運行管理

原油穩(wěn)定加熱爐運行管理中，應(yīng)重點關(guān)注出口溫度參數(shù)的變化情況[3]。其主要影響因素有組分、熱值以及流量等，在一般情況下，局部過熱到結(jié)焦，再從結(jié)焦到爆管，需要經(jīng)歷一段較長的時間，而在這一段時間之中，排煙溫度會持續(xù)高于出口設(shè)計溫度，流量參數(shù)也會低于其設(shè)計值。因為傳熱惡化，加熱爐的燃料耗量異常偏大，而導(dǎo)致爐管損壞。基于此，若加強對原油穩(wěn)定加熱爐運行監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況的重視，盡可能地減少出口溫度測量的滯后性，盡早發(fā)現(xiàn)原因，并及時對原油穩(wěn)定加熱爐的運行工況進行調(diào)整，就可以有效避免事故的出現(xiàn)。

為有效預(yù)防這一問題的出現(xiàn)，原油穩(wěn)定加熱爐的設(shè)計過程中，必須要明確指出原油穩(wěn)定加熱爐的操作、維護、檢修說明以及操作注意事項、運行參數(shù)參考范圍等要求，將其提供給運營單位、加熱爐的實際操作人員，并要向運行單位指出，必須密切關(guān)注原油穩(wěn)定加熱爐燃料消耗量、原油流量、出口排煙溫度的異常變化情況，以便于及時對各運行參數(shù)進行調(diào)整，確保原油穩(wěn)定加熱爐能夠在設(shè)計要求下得到安全、穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語

綜上所述，原油穩(wěn)定加熱爐爆管，主要原因是原油結(jié)焦，同時存在多個因素的共同作用。為避免爆管問題的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)從設(shè)計方面、設(shè)備的運行管理方面采取相應(yīng)的預(yù)防措施，在設(shè)計方面，應(yīng)重點關(guān)注膠質(zhì)+瀝青質(zhì)百分數(shù)含量；在運行管理方面，應(yīng)重點關(guān)注出口溫度參數(shù)的變化情況。

[1]王吉勝,吳新建,黃永輝,張建華,王群英.淺談加熱爐結(jié)垢的危害及預(yù)防措施[J].電子制作,2016,18:91.

[2]杜茂敏,萬里,李向陽.原油穩(wěn)定加熱爐爆管原因及預(yù)防措施[J].油氣田地面工程,2011,10:65-66.

[3]周世剛.油田地面集輸系統(tǒng)常用加熱爐適應(yīng)性分析[J].油氣儲運,2014,07:786-790.

張連峰(1990-)，男 山東聊城人，本科學(xué)歷，主要從事天然氣油氣初加工裝置操作工作。