10
科技论文与案例交流
热介质锅炉盘管失效原因分析及改进
彭彬向晶晶
（中海油能源发展采油服务公司曹妃甸ＦＰＳＯ作业公司天津塘沽３００４５１）
热介质锅炉是海上原油生产设施的关键设备摘
要：
之一，作为海上采油平台以及FPSO 原油处理过程中提供热量的唯一来源，锅炉经过长时间运行，管壁出现污垢，结焦问题，影响盘管热传递以及锅炉燃烧运转状态不佳，从而易导致盘管长时间处于过热状态，使得盘管过早的劣化破裂，下面将全面分析造成曹妃甸11-2FPSO 热介质锅炉盘管破裂失效的各种原因，并有针对性的提出和制定整改措施，并对整改结果进行分析论证，以达到热介质锅炉的正常稳定运行的目的。
关键词：热介质锅炉；盘管；结焦；过热
3热介质锅炉流量低
如果锅炉的热介质流量低于标准流量，那么会无法将锅炉盘管上热量尽快带走，会导致盘管过热的情况发生而加速盘管的老化。为了发挥锅炉更好的效率，２０１３年１０月对曹妃甸１＃和２＃两台热介质锅炉进行了盘管清洗作业，清除盘管内部污垢，结焦，以恢复锅炉更好的运行状态，从清洗后的锅炉入口差压流量计观察，流量都有不同的升高，清洗效果明显。
4导热油含水超标
流动速度也不同，由于水汽和热介质油的密度和粘度存在差别，
如果热介质油含水量过高则会出现，在系统运转时水分和热介质油同时循环到锅炉内部的盘管，水分在炉膛内部高温作用下成为汽态致使盘管内部形成段塞流，这样的段塞流不能把盘管的高温有效的冷却，影响热量向外传递，长时间运行导致锅炉盘管水汽聚集处管壁高温及高于正常的膜温造成热介质油过热、结焦、劣化。
导热油炉属于有机热载体炉，又称热介质锅炉，是以导热油
作为传热解介质的热源，导热油（有机热载体）作为一种优良的传热介质，它具有高温低压的传热特点，且热效率高、传热均匀、温度控制准确，又有明显的节能效果。
２０１３年５月某日，曹妃甸１１２ＦＰＳＯ的ＮＯ．３热介质锅炉发生了盘管破裂，其直接原因为盘管材质发生球化，引起强度和蠕变抗力损失，局部过热造成蠕变抗力损失达到一定程度时，盘管发生起鼓减薄，最终在介质油压力作用下爆裂失效，而热介质锅炉盘管过热原因主要有以下几个方面。
5热介质锅炉非正常停炉
热介质锅炉主副循环泵曹妃甸油田由于主机故障而停电时，
停止运转，高温热油停止在炉管内，热量无法带走，这会导致炉管高温，进而引起结焦，加速盘管老化，以前这种情况经常发生。因此，更新了热介质锅炉系统的操作程序，全船失电停炉后，将挂在应急盘上的小循环泵Ｐ－４６７０Ａ和大循环泵Ｐ－４６７０Ｈ启动，同时则手动把三通阀转到大循环状态。让热介质锅炉内热油循环起来，将热介质锅炉内滞留热量尽快带走，防止盘管过热，结焦。
1热介质锅炉火焰偏烧及燃烧状态差
导致盘管局部受热高于盘管其如果锅炉出现火焰偏心燃烧，
它位置，长时间的局部高温会加剧盘管材质的劣化，下图１和图２为对曹妃甸热介质锅炉１＃炉和２＃炉内部检查发现都存在火焰偏心燃烧的现象。
6盘管结焦
曹妃甸油田热介质锅炉所使用的导热油为ＮｅｏＳＫ－ＯＩＬ５００型导热油是盘锦辽河综研化学有限公司生产的有机合成型导热油，它适用于操作温度－３５℃～３１５℃范围内的液相导热油系统。原料烃在裂解过程中，实际上发生着分子的分解和分子的结合这两类反应，生成小分子轻组分产物，使导热油的初馏点及闪点下降，生成大分子的缩合物，使导热油的粘度增高，分子中氢含量愈来愈小，直到结焦生碳。
科
技论文与案例交流
7结语
图11#炉局部过烧现象图22#炉局部过烧现象此外，２＃热介质锅炉后背板还出现了局部高温，其原因为看火孔和防火墙之间出现收缩缝，高温烟气通过膨胀缝吹到后背板；火焰不稳定，火焰形状不规则；排烟温度偏高。而１＃热介质锅炉后背板温度高，容易造成人员烫伤，过高后（２００℃以上）会造成后背板变形；热量损失。经过安全检测技术人员对１＃和２＃热介质锅炉的燃烧器进行了维修，对火焰进行了调整，消除了两台锅炉火焰偏烧和燃烧状态不佳的现象，同时对２号炉进行了负荷试验，并实测了后背板温度。
曹妃甸热介质锅炉在后续运行中做到了以通过上面的分析，
下几方面进行维护：１）按照相关规范对锅炉进行定期检验。２）热介质油取样从一年取样化验一次，更改为一个季度取样化验一次，并且每个月对热介质油进行一次化验含水，如发现油质劣化或含水高及时对热介质油进行再生或脱水处理。３）２０１３年１０月对正常使用的１＃和２＃锅炉盘管内部进行清洗，以去除盘管内部结焦，尽量恢复锅炉额定流量。４）为避免出现超负荷运行的情况，控制热介质锅炉油出口温度不能超过１９５℃。５）对锅炉的燃烧器角度进行调整，避免热介质锅炉出现火焰偏心燃烧的情况，同时增加了点检点，每日从锅炉尾端视窗检查炉膛内部燃烧和结构情况，发现异常尽早处理。６）改造了热介质锅炉的ＣＯ２自动消防系统，增加ＣＯ２瓶头阀解决管线泄露问题，恢复ＣＯ２消防系统的自动
）制定了失电后循环泵的启动程序，防止盘管过热或释放功能。７
结焦发生。８）拆除１＃和２＃锅炉底部的冷凝水排放口塞堵，安装手阀，锅炉运转时关闭，停炉时打开手阀排放炉体冷凝水。９）膨胀罐使用氮气覆盖，并正确使用流程，避免热介质油被氧化。
2热介质锅炉超负荷运转
锅炉在使用过程中如果存在超负荷运行，会导致盘管温度过
高造成盘管过早劣化，曹妃甸热介质锅炉历史运行最高回油温度１５０℃，最高出油温度２００℃，而锅炉的设计运行进口温度１６０℃，设计运行出口温度２２０℃，所以曹妃甸热介质锅炉在热油温度上不存在使用过程中的超负荷运行情况。
《资源节约与环保》２０１４年第８期
10
科技论文与案例交流
热介质锅炉盘管失效原因分析及改进
彭彬向晶晶
（中海油能源发展采油服务公司曹妃甸ＦＰＳＯ作业公司天津塘沽３００４５１）
热介质锅炉是海上原油生产设施的关键设备摘
要：
之一，作为海上采油平台以及FPSO 原油处理过程中提供热量的唯一来源，锅炉经过长时间运行，管壁出现污垢，结焦问题，影响盘管热传递以及锅炉燃烧运转状态不佳，从而易导致盘管长时间处于过热状态，使得盘管过早的劣化破裂，下面将全面分析造成曹妃甸11-2FPSO 热介质锅炉盘管破裂失效的各种原因，并有针对性的提出和制定整改措施，并对整改结果进行分析论证，以达到热介质锅炉的正常稳定运行的目的。
关键词：热介质锅炉；盘管；结焦；过热
3热介质锅炉流量低
如果锅炉的热介质流量低于标准流量，那么会无法将锅炉盘管上热量尽快带走，会导致盘管过热的情况发生而加速盘管的老化。为了发挥锅炉更好的效率，２０１３年１０月对曹妃甸１＃和２＃两台热介质锅炉进行了盘管清洗作业，清除盘管内部污垢，结焦，以恢复锅炉更好的运行状态，从清洗后的锅炉入口差压流量计观察，流量都有不同的升高，清洗效果明显。
4导热油含水超标
流动速度也不同，由于水汽和热介质油的密度和粘度存在差别，
如果热介质油含水量过高则会出现，在系统运转时水分和热介质油同时循环到锅炉内部的盘管，水分在炉膛内部高温作用下成为汽态致使盘管内部形成段塞流，这样的段塞流不能把盘管的高温有效的冷却，影响热量向外传递，长时间运行导致锅炉盘管水汽聚集处管壁高温及高于正常的膜温造成热介质油过热、结焦、劣化。
导热油炉属于有机热载体炉，又称热介质锅炉，是以导热油
作为传热解介质的热源，导热油（有机热载体）作为一种优良的传热介质，它具有高温低压的传热特点，且热效率高、传热均匀、温度控制准确，又有明显的节能效果。
２０１３年５月某日，曹妃甸１１２ＦＰＳＯ的ＮＯ．３热介质锅炉发生了盘管破裂，其直接原因为盘管材质发生球化，引起强度和蠕变抗力损失，局部过热造成蠕变抗力损失达到一定程度时，盘管发生起鼓减薄，最终在介质油压力作用下爆裂失效，而热介质锅炉盘管过热原因主要有以下几个方面。
5热介质锅炉非正常停炉
热介质锅炉主副循环泵曹妃甸油田由于主机故障而停电时，
停止运转，高温热油停止在炉管内，热量无法带走，这会导致炉管高温，进而引起结焦，加速盘管老化，以前这种情况经常发生。因此，更新了热介质锅炉系统的操作程序，全船失电停炉后，将挂在应急盘上的小循环泵Ｐ－４６７０Ａ和大循环泵Ｐ－４６７０Ｈ启动，同时则手动把三通阀转到大循环状态。让热介质锅炉内热油循环起来，将热介质锅炉内滞留热量尽快带走，防止盘管过热，结焦。
1热介质锅炉火焰偏烧及燃烧状态差
导致盘管局部受热高于盘管其如果锅炉出现火焰偏心燃烧，
它位置，长时间的局部高温会加剧盘管材质的劣化，下图１和图２为对曹妃甸热介质锅炉１＃炉和２＃炉内部检查发现都存在火焰偏心燃烧的现象。
6盘管结焦
曹妃甸油田热介质锅炉所使用的导热油为ＮｅｏＳＫ－ＯＩＬ５００型导热油是盘锦辽河综研化学有限公司生产的有机合成型导热油，它适用于操作温度－３５℃～３１５℃范围内的液相导热油系统。原料烃在裂解过程中，实际上发生着分子的分解和分子的结合这两类反应，生成小分子轻组分产物，使导热油的初馏点及闪点下降，生成大分子的缩合物，使导热油的粘度增高，分子中氢含量愈来愈小，直到结焦生碳。
科
技论文与案例交流
7结语
图11#炉局部过烧现象图22#炉局部过烧现象此外，２＃热介质锅炉后背板还出现了局部高温，其原因为看火孔和防火墙之间出现收缩缝，高温烟气通过膨胀缝吹到后背板；火焰不稳定，火焰形状不规则；排烟温度偏高。而１＃热介质锅炉后背板温度高，容易造成人员烫伤，过高后（２００℃以上）会造成后背板变形；热量损失。经过安全检测技术人员对１＃和２＃热介质锅炉的燃烧器进行了维修，对火焰进行了调整，消除了两台锅炉火焰偏烧和燃烧状态不佳的现象，同时对２号炉进行了负荷试验，并实测了后背板温度。
曹妃甸热介质锅炉在后续运行中做到了以通过上面的分析，
下几方面进行维护：１）按照相关规范对锅炉进行定期检验。２）热介质油取样从一年取样化验一次，更改为一个季度取样化验一次，并且每个月对热介质油进行一次化验含水，如发现油质劣化或含水高及时对热介质油进行再生或脱水处理。３）２０１３年１０月对正常使用的１＃和２＃锅炉盘管内部进行清洗，以去除盘管内部结焦，尽量恢复锅炉额定流量。４）为避免出现超负荷运行的情况，控制热介质锅炉油出口温度不能超过１９５℃。５）对锅炉的燃烧器角度进行调整，避免热介质锅炉出现火焰偏心燃烧的情况，同时增加了点检点，每日从锅炉尾端视窗检查炉膛内部燃烧和结构情况，发现异常尽早处理。６）改造了热介质锅炉的ＣＯ２自动消防系统，增加ＣＯ２瓶头阀解决管线泄露问题，恢复ＣＯ２消防系统的自动
）制定了失电后循环泵的启动程序，防止盘管过热或释放功能。７
结焦发生。８）拆除１＃和２＃锅炉底部的冷凝水排放口塞堵，安装手阀，锅炉运转时关闭，停炉时打开手阀排放炉体冷凝水。９）膨胀罐使用氮气覆盖，并正确使用流程，避免热介质油被氧化。
2热介质锅炉超负荷运转
锅炉在使用过程中如果存在超负荷运行，会导致盘管温度过
高造成盘管过早劣化，曹妃甸热介质锅炉历史运行最高回油温度１５０℃，最高出油温度２００℃，而锅炉的设计运行进口温度１６０℃，设计运行出口温度２２０℃，所以曹妃甸热介质锅炉在热油温度上不存在使用过程中的超负荷运行情况。
《资源节约与环保》２０１４年第８期