于浩

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459）

熱介質(zhì)鍋爐為海上油田的原油處理及儲(chǔ)存、輔助設(shè)備運(yùn)行、空間加熱等提供熱源，促進(jìn)原油中的油、氣、水三相分離，維持輔助設(shè)備正常運(yùn)行的介質(zhì)溫度，確?？臻g始終維持在設(shè)定溫度，在油田的開(kāi)采運(yùn)營(yíng)階段起到了重要作用。渤海油田某平臺(tái)3臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐投入運(yùn)行至今已達(dá)152000h，熱負(fù)荷僅能達(dá)到額定負(fù)荷的60%，對(duì)油田的正常運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生了較大影響。綜合分析問(wèn)題的原因并采取措施提高鍋爐的熱效率是確保油田正常生產(chǎn)的重要舉措。

1 熱介質(zhì)鍋爐熱負(fù)荷低故障分析

本平臺(tái)有3臺(tái)德國(guó)AURA公司生產(chǎn)的額定負(fù)荷為10MW的直燃式熱介質(zhì)鍋爐，運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際最大負(fù)荷僅能達(dá)到6.1MW，此時(shí)熱介質(zhì)油出口溫度為210℃，排煙溫度為235℃，熱介質(zhì)油的進(jìn)出口溫差為37℃，煙氣含氧量為7.70%。根據(jù)此鍋爐的原始計(jì)算書(shū)，分析認(rèn)為該鍋爐沒(méi)有達(dá)到最佳運(yùn)行效率，有40%左右的負(fù)荷提升空間。

結(jié)合熱介質(zhì)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行原理，分析原因如下：(1)熱介質(zhì)油變質(zhì)后粘度增大，使殘?zhí)己可撸瑢?dǎo)致傳熱效率下降；(2）熱介質(zhì)油使用時(shí)間超過(guò)15年，受熱分解、碳聚合形成盤(pán)管結(jié)焦，影響換熱；(3）鍋爐長(zhǎng)時(shí)間使用，盤(pán)管表面積灰較厚，影響換熱；(4）燃燒器風(fēng)氣配比不當(dāng)，燃燒不充分；(5）爐體密封不嚴(yán)，熱量散失。為了徹底解決該問(wèn)題，對(duì)以上5方面進(jìn)行詳細(xì)排查及處理。

2 故障診斷及排除

2.1 熱介質(zhì)油化驗(yàn)及凈化

2.1.1 熱介質(zhì)油化驗(yàn)

化驗(yàn)結(jié)果顯示，其丙酮不溶物的含量達(dá)到3742mg/100ml（遠(yuǎn)超首諾導(dǎo)熱油有限公司的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值：125mg/100ml和GB24747—2009有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件——?dú)執(zhí)亢啃∮?%），反映出熱介質(zhì)油變質(zhì)嚴(yán)重，影響換熱。

2.1.2 熱介質(zhì)油在線凈化

熱介質(zhì)油整體更換以及在線凈化是應(yīng)對(duì)熱介質(zhì)油變質(zhì)的主要方法。本平臺(tái)熱介質(zhì)系統(tǒng)總量約400m3，整體更換熱介質(zhì)油存在如下問(wèn)題：(1）費(fèi)用高；(2）需要系統(tǒng)停止運(yùn)行，整體泄放、補(bǔ)充。考慮到降低操作成本、油田在生產(chǎn)不允許停止熱介質(zhì)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，平臺(tái)采用熱介質(zhì)油在線凈化技術(shù)完成整體凈化工作。

在線凈化系統(tǒng)由冷卻降溫模塊、循環(huán)處理模塊、高頻振動(dòng)膜模塊3大模塊組成。冷卻降溫模塊負(fù)責(zé)將系統(tǒng)內(nèi)180℃的熱介質(zhì)油降至85℃達(dá)到凈化設(shè)備的操作溫度，循環(huán)處理模塊負(fù)責(zé)熱介質(zhì)油的初級(jí)過(guò)濾，高頻振動(dòng)膜模塊負(fù)責(zé)熱介質(zhì)油的二級(jí)精細(xì)過(guò)濾。凈化步驟如下：（1）向冷卻模塊冷卻水槽內(nèi)添加約200L淡水、打開(kāi)熱介質(zhì)油進(jìn)口閥門，待冷卻模塊熱介質(zhì)罐液位達(dá)到200L左右關(guān)閉閥門停止進(jìn)液，打開(kāi)冷卻循壞泵及冷卻風(fēng)扇，對(duì)熱介質(zhì)進(jìn)行降溫，待溫度降低到85℃左右關(guān)閉冷卻風(fēng)扇；（2）開(kāi)啟粗濾增壓泵，使熱介質(zhì)通過(guò)循環(huán)處理模塊的袋式過(guò)濾器過(guò)濾后進(jìn)入熱介質(zhì)中間儲(chǔ)罐、待熱介質(zhì)全部進(jìn)入中間儲(chǔ)罐后關(guān)閉粗濾增壓泵；（3）打開(kāi)振動(dòng)膜處理主機(jī)和細(xì)濾增壓泵對(duì)熱介質(zhì)進(jìn)行細(xì)濾，觀察清液罐液位，當(dāng)清液罐液位上升非常緩慢時(shí)關(guān)閉振動(dòng)膜主機(jī)及細(xì)濾增壓泵、開(kāi)啟熱介質(zhì)油進(jìn)油循環(huán)泵，將清液罐內(nèi)的熱介質(zhì)排入原熱介質(zhì)系統(tǒng)；（4）開(kāi)啟循環(huán)處理模塊的中間罐底部閥門，將罐內(nèi)雜質(zhì)排出至廢液桶內(nèi)。不斷重復(fù)以上操作對(duì)熱介質(zhì)進(jìn)行在線凈化。

該套凈化設(shè)備每天的處理量大約為15m3左右（因雜質(zhì)含量較高，前期處理量只能達(dá)到每天7～8m3，后期處理速度會(huì)越來(lái)越快），熱介質(zhì)油凈化共耗時(shí)78天，循環(huán)凈化熱介質(zhì)油1047.98m3，濾除廢油54.96m3。最終使熱介質(zhì)油達(dá)到首諾公司標(biāo)準(zhǔn)（丙酮不溶物含量小于125mg/100ml；水分含量小于360ppm）和GB24747—2009有機(jī)熱載體安全技術(shù)條件（殘?zhí)亢∮?%；水分含量小于500mg/kg）。

2.2 盤(pán)管竄洗

考慮到平臺(tái)3臺(tái)熱介質(zhì)鍋爐投入運(yùn)行已達(dá)152000h，而且熱介質(zhì)油沒(méi)有整體更換過(guò)，受熱分解、碳聚合等因素影響，熱介質(zhì)在盤(pán)管內(nèi)壁必定存在不同程度的結(jié)焦物影響換熱。為此使用藥劑溶解循環(huán)凈化設(shè)備來(lái)達(dá)到去除結(jié)焦物的目的。該類型藥劑將鍋爐盤(pán)管內(nèi)壁覆蓋的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、碳化質(zhì)等結(jié)焦物溶入清洗液中，然后通過(guò)濾網(wǎng)去除，以達(dá)到清洗效果,提高傳熱效率，延長(zhǎng)鍋爐盤(pán)管的使用壽命。

建立清洗循環(huán)流程：清洗循環(huán)過(guò)濾流程建立前，熱介質(zhì)系統(tǒng)降溫，停車，拆除熱介質(zhì)盤(pán)管進(jìn)出口的閥門，隔離加裝盲板，將鍋爐盤(pán)管內(nèi)的熱介質(zhì)油吹掃到熱介質(zhì)泄放艙；連接臨時(shí)閥門、管線、過(guò)濾系統(tǒng)，建立清洗循環(huán)回路；在過(guò)濾器內(nèi)安裝150～250目的濾網(wǎng)；拆卸盤(pán)管進(jìn)出口閥門前，提前做好防污染措施。

熱介質(zhì)鍋爐藥劑量的加入為盤(pán)管熱介質(zhì)循環(huán)量的10～15%，循環(huán)清洗前期添加10%的藥劑，循環(huán)清洗10h左右，觀察濾網(wǎng)出來(lái)的垢樣情況，判斷是否繼續(xù)添加藥劑原液。

清洗步驟：在清洗槽內(nèi)加入清水，打開(kāi)相關(guān)臨時(shí)閥門，啟動(dòng)循環(huán)泵向鍋爐盤(pán)管內(nèi)注水，注水前期將置換出來(lái)的熱介質(zhì)油單獨(dú)存放在潔凈的污油罐內(nèi)，置換出來(lái)的熱介質(zhì)以備沉降分離后再使用，水置換過(guò)程中觀察所有連接是否滲漏，及時(shí)緊固；置換作業(yè)結(jié)束后一切正常，按10%的比例在泵站的藥劑槽內(nèi)加入清洗藥劑，啟泵將藥劑注入到循環(huán)流程中開(kāi)始循環(huán)清洗；清洗過(guò)程中需要給鍋爐盤(pán)管加熱升溫（90±5℃），中溫清洗24～36h，清洗過(guò)程中打開(kāi)過(guò)濾器旁路閥(過(guò)濾器副線全開(kāi))，每2h清理過(guò)濾網(wǎng)一次，直至沒(méi)有明顯積碳和結(jié)焦物出現(xiàn)；藥劑清洗結(jié)束后，在清洗槽內(nèi)加清水將清洗液置換到污油艙。

吹掃鍋爐盤(pán)管殘留的清水：將大型空壓機(jī)與鍋爐盤(pán)管一端法蘭對(duì)接，另一端法蘭用軟管接到清洗槽內(nèi)；使用隔膜泵將清洗槽內(nèi)吹掃出來(lái)的水抽排到污油艙內(nèi)；啟動(dòng)空壓機(jī)吹掃鍋爐盤(pán)管內(nèi)的水，排水口無(wú)明顯出水后，用干凈的棉布放在排水口處，5min后棉布沒(méi)有明顯水漬，說(shuō)明吹掃完畢，停止空壓機(jī)。

2.3 吹灰

爐內(nèi)清灰的主要目的是保持熱介質(zhì)盤(pán)管表面的清潔，提高熱介質(zhì)換熱率，本次爐內(nèi)清灰作業(yè)除進(jìn)行鍋爐年檢期間要開(kāi)展的第一層盤(pán)管表面清灰作業(yè)外，重點(diǎn)針對(duì)以往未曾涉及到的第一層盤(pán)管和第二層盤(pán)管之間灰塵和第二層盤(pán)管與爐膛內(nèi)壁之間灰塵進(jìn)行徹底清掃。

2.4 風(fēng)氣配比調(diào)節(jié)

在調(diào)節(jié)前，對(duì)鍋爐參數(shù)進(jìn)行了檢查和記錄，鍋爐燃燒不好，尾氣含氧量太高。在燃燒器各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)對(duì)風(fēng)氣配比曲線帶進(jìn)行了調(diào)節(jié)，達(dá)到了最佳的燃燒尾氣，在最小負(fù)荷氧含量是7.6%，中間負(fù)荷氧含量是4.0%，最大負(fù)荷氧含量控制在2.4%。在調(diào)節(jié)之前，鍋爐發(fā)出最大6100kW熱量(熱介質(zhì)進(jìn)出口溫差37℃)，調(diào)節(jié)后鍋爐發(fā)出最大7500kW熱量(熱介質(zhì)進(jìn)出口溫差45℃)，負(fù)荷提升14%。關(guān)于鍋爐發(fā)熱功率計(jì)算反平衡公式：鍋爐實(shí)際發(fā)熱功率(kW)=（熱介質(zhì)出口溫度-熱介質(zhì)回油溫度)/60×10000kW

2.5 爐體密封不嚴(yán)，熱量散失

在對(duì)鍋爐完成以上4項(xiàng)工作后，鍋爐發(fā)出最大負(fù)荷7500kW熱量(熱介質(zhì)進(jìn)出口溫差45℃)，此時(shí)在熱介質(zhì)出口溫度210℃時(shí)，排煙溫度235℃，根據(jù)此鍋爐的原始計(jì)算書(shū)，在最佳效率時(shí)，排煙溫度和熱介質(zhì)出口溫度應(yīng)該相同，甚至排煙溫度會(huì)低于熱介質(zhì)出口溫度，根據(jù)目前的工況，溫差25℃的煙氣熱量被損失。

對(duì)爐前端蓋使用點(diǎn)溫槍進(jìn)行外邊緣溫度檢測(cè)，檢測(cè)的溫度大約都在70～80℃，證明爐前端蓋沒(méi)有漏煙。對(duì)燃燒器的燃燒頭出氣口進(jìn)行了吹掃和檢查，一切正常。使用塞尺對(duì)內(nèi)部盤(pán)管的間隙進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)管間有縫隙。發(fā)現(xiàn)底部加熱區(qū)的密封繩4個(gè)點(diǎn)從內(nèi)部的卡槽中脫離。

據(jù)此分析認(rèn)為爐體內(nèi)底部加熱區(qū)密封繩漏煙是造成煙氣短路的主要原因。密封繩的更換工作，日后擇機(jī)開(kāi)展。

3 結(jié)語(yǔ)

影響鍋爐熱效率的因素很多，在日常運(yùn)行維護(hù)中，應(yīng)該采用RCA（根本原因分析法）逐項(xiàng)列出影響因素，逐項(xiàng)印證排除，最終找到主要原因。另外.在日常運(yùn)行中應(yīng)該注重如下工作：①避免鍋爐超溫、熱介質(zhì)低流量、火焰偏火運(yùn)行，以防止熱介質(zhì)油熱劣化，盤(pán)管內(nèi)壁結(jié)焦；②始終保持熱介質(zhì)油在密閉空間運(yùn)行，做好熱介質(zhì)油膨脹罐的氮?dú)馓畛浞雷o(hù)工作，防止熱介質(zhì)油的氧化劣化；③定期對(duì)熱介質(zhì)油取樣化驗(yàn)，做好熱介質(zhì)油的在線凈化工作，防止熱介質(zhì)油品質(zhì)的進(jìn)一步惡化；④做好熱介質(zhì)油的在線過(guò)濾工作，及時(shí)有效清除系統(tǒng)中的異物，防止異物劣化；⑤在鍋爐年檢期間做好爐內(nèi)的清灰作業(yè)，管壁壁厚的測(cè)量，尾端密封條的檢查，爐膛耐火磚、燃燒器以及可能影響到爐膛密封的裝置等的檢查工作；⑥時(shí)刻關(guān)注火焰的狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整風(fēng)氣配比，始終保持燃燒器運(yùn)行在最佳狀態(tài)。