管式加熱爐火災(zāi)危險性分析及其預(yù)防對策

管式加熱爐火災(zāi)危險性分析及其預(yù)防對策

引言〔1〕

加熱爐就是利用明火火焰或熱煙道氣加熱物料的設(shè)備，它能將物料加熱到很高的溫度〔最高達1000℃〕，是原油加工、石油產(chǎn)品加工的主要設(shè)備，在煉油，石化生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。然而，在處理可燃物料時，由于是明火直接加熱，因此這種加熱過程危險性很大，是煉油，石化企業(yè)生產(chǎn)過程中防火防爆的重點防護設(shè)備。

加熱爐所使用的燃料有瓦斯、天然氣，液化石油氣、燃料油等。加熱爐主要有管式加熱爐、轉(zhuǎn)筒式加熱爐二種類型。在煉油、石化企業(yè)中主要應(yīng)用管式加熱爐來處理物料。本文對管式加熱爐的火災(zāi)危險性分析及其預(yù)防對策作以下探討。

管式加熱爐〔2〕

管式加熱爐有多種爐型，常用的有立管箱式，臥管立式，圓筒爐和無焰燃燒爐、壓縮式燃燒爐等。加熱爐主要由爐體、輻射室、對流室、加熱爐管、噴嘴〔火嘴〕、通風(fēng)系統(tǒng)〔煙鹵和空氣送入部分〕等組成。爐體四周用耐火磚砌成，爐內(nèi)主要有輻射室和對流室兩部分。燃料經(jīng)噴嘴霧化后在輻射室中燃燒。輻射室邊壁上或頂部裝有爐管，依靠火焰與熾烈火墻的輻射來加熱流經(jīng)爐管內(nèi)的物料。對流室也裝有爐管，用來自輻射室的高溫?zé)煔饧訜峁軆?nèi)物料。一個比較先進的加熱爐還配備煙氣的余熱回收系統(tǒng)，空氣和燃料比的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

火災(zāi)危險性分析〔3〕

用明火火焰和煙道氣處理易燃易爆物料時，溫度控制不當(dāng)，極易造成超溫及局部過熱現(xiàn)象。超溫易導(dǎo)致物料分解和設(shè)備增壓爆炸等危險；局部過熱，輕者可使?fàn)t管內(nèi)壁結(jié)焦，嚴(yán)重者可造成爐管局部燒穿，導(dǎo)致物料泄漏起火。

燃氣、燃油的管式加熱爐，操作，控制不當(dāng)極可能發(fā)生爐膛內(nèi)爆炸。發(fā)生爆炸一般有以下狀況：

一是發(fā)生在加熱爐點火開工階段，燃料管道的燃料或爐管內(nèi)的可燃物料漏進爐膛，尤其是氣體燃料〔瓦斯、天然氣使用比較多〕，可能與空氣形成爆炸性混合物達到爆炸極限濃度；點火時違反操作規(guī)程〔主要是未按規(guī)定用蒸汽吹掃爐膛，可燃氣體沒吹掃干凈〕，氣體燃料集聚形成爆炸性混合物。

二是燃燒器的火焰突然熄滅未及時發(fā)現(xiàn)，而燃料持續(xù)供應(yīng)時與空氣形成爆炸性混合物達到爆炸極限濃度發(fā)生爆炸。造成熄火的原因：

〔1〕燃料油帶水；

〔2〕燃料油溫度低、油量少、霧化蒸氣量大；

〔3〕燃料油壓力波動大；

〔4〕氣體燃料管線中存水或氣體燃料本身帶水；

〔5〕風(fēng)門開度不當(dāng)；

〔6〕臨時中斷進料；

〔7〕引風(fēng)機或鼓風(fēng)機故障。熄火后，進入爐膛的燃料蒸發(fā)，其蒸氣和空氣可形成爆炸性混合物而發(fā)生爆炸。

三是氣體燃料帶油，燃油噴嘴嚴(yán)重漏油、溫度太高燃料油氣化也可能形成爆炸性混合物。

當(dāng)空氣量不夠，不能保證燃料完全燃燒，加熱爐的煙道內(nèi)可能發(fā)生爆炸。因為燃料不完全燃燒的產(chǎn)物含有的可燃氣，與空氣混合達到一定濃度能發(fā)生燃燒爆炸。

管式加熱爐爐管損壞，管內(nèi)物料漏入爐膛發(fā)生火災(zāi)。爐管破裂的原因有：

〔1〕管壁燒穿，管材腐蝕和磨損嚴(yán)重未及時修理；

〔2〕高溫氧化；

〔3〕局部過熱；

〔4〕原料中斷；

〔5〕爐壁壓力高于規(guī)定壓力；

〔6〕爐管質(zhì)量差；

〔7〕操作不當(dāng)，超溫超壓等。

管壁常由于熱交換面局部溫度過高、材料的機械強度降低、金屬出現(xiàn)屈服和不可恢復(fù)的變形、管壁變薄，導(dǎo)致管壁破裂或燒穿。爐管過熱常常發(fā)生在有各種積垢〔焦炭、鹽類等〕或集聚其他熱差的外來雜質(zhì)的管段。

爐管外表面受到空氣中氧的作用和燃燒產(chǎn)物中硫化物的作用而腐蝕，且腐蝕速度隨空氣供給系數(shù)和管表面溫度的升高而升高；爐管內(nèi)表面受到高溫物料及其雜質(zhì)的腐蝕，還會受到流動物料的機械磨蝕。

管內(nèi)結(jié)焦和鹽的積垢，使系統(tǒng)流體阻力增加，導(dǎo)致物料壓力增高。管式加熱爐的回彎頭由于它的特別性極易發(fā)生泄漏?；貜濐^發(fā)生泄漏的狀況有：

〔1〕回彎頭殼體有塞子脫落；

〔2〕爐管和回彎頭連接處焊接質(zhì)量不過關(guān)，沒焊透或有裂縫；

〔3〕回彎頭由于腐蝕、超溫超壓等導(dǎo)致破裂。

燃料管線由于法蘭墊片損壞，閥門出現(xiàn)故障和管道破裂，泄漏出來的液體，氣體或蒸氣會被爐膛燃燒的火焰引燃而著火。

加熱爐的明火、加熱爐高溫表面、高溫爐膛、高溫物料輸送管線都可成為引火源。管式加熱爐爐管冷卻速度較慢，從10000℃冷卻至250℃需3～6h，因此，即使燃燒器熄火之后，加爐仍可能成為著火源。加熱爐煙囪的火星、移出的灰燼，如果處置不當(dāng)，可能引燃鄰近區(qū)域的可燃物。火災(zāi)危險性預(yù)防對策〔4〕

按照《石油化工企業(yè)制定防火規(guī)范》〔GB50160-92〕規(guī)定，加熱爐宜集中布置在裝置的邊緣，并且位于可燃氣體、液體烴、甲B類易燃液體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。加熱爐和相鄰設(shè)備〔裝置〕之間要留有不小于規(guī)范要求的防火間距。在明火加熱爐與露天布置的液化烴設(shè)備之間，設(shè)置非燃燒材料的實體墻時，其防火間距不得小于15m。實體墻的高度不宜小于3m距加熱爐不宜大于5m，并應(yīng)能防止可燃氣體竄入爐體。當(dāng)液化烴設(shè)備的廠房或甲類氣體壓縮機房朝向明火加熱爐一面為封閉墻時，加熱爐與廠房的防火間距不得小于15m。

司爐崗位要嚴(yán)格按照加熱爐安全技術(shù)規(guī)程操作，尤其是嚴(yán)格控制操作溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)，嚴(yán)禁超溫、超壓、超負荷運行。壓力、溫度與流理要盡量采納自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，安裝高，低限自動報警系統(tǒng)，現(xiàn)場一次儀表與遠程控制儀表相結(jié)合，要保證儀器、儀表靈敏好用。開、停工、檢修時要制定安全施工方案，并且嚴(yán)格按照安全方案中的步驟執(zhí)行。

加熱爐要制定完善的事故應(yīng)急預(yù)案，如：火災(zāi)、泄漏、停電等事故的緊急處理，崗位人員要人人熟知，并且定期進行模擬事故演練。

巡回檢查是企業(yè)工藝操作中的一項重要內(nèi)容，對加熱爐也不例外，檢查內(nèi)容主要有：

〔1〕檢查爐進料量、爐出口溫度、爐膛溫度、過熱蒸汽溫度及壓力、燃料油溫度及壓力、瓦斯壓力的變化狀況；

〔2〕爐管是否彎曲、變形、結(jié)焦；

〔3〕火焰是否達到完全燃燒，煙囪冒煙狀況；火焰是否偏斜，有無回火縮火現(xiàn)象；

〔4〕爐內(nèi)花墻、耐火層及爐頂有無裂痕、脫落、倒塌現(xiàn)象；

〔5〕通風(fēng)系統(tǒng)是否正常；

〔6〕燃料氣是否帶水，噴嘴是否結(jié)焦、漏油，爐膛長明燈是否完好等。

〔7〕燃油加熱爐要查看燃油泵運轉(zhuǎn)是否正常，燃油罐的溫度及液位是否正常。

加熱爐的制定要合理，選材制造要嚴(yán)格，安裝加熱爐嚴(yán)格按照《管式爐安裝工程施工及驗收規(guī)范》〔SH3506-2000〕、《石油化工管式爐碳鋼和鉻鉬鋼爐管焊接技術(shù)條件》〔SH3085-1997〕、《石油化工管式爐燃燒器工程技術(shù)條件》〔SH/T3113-2000〕、《石油化工管式爐急彎彎管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔SH/T3065-1994〕、《壓力容器無損檢測》〔JB4730-94〕進行施工。

使用中要定期檢測加熱爐壁厚和耐壓強度，并在加熱爐和管道上加裝壓力表、溫度計和放空閥，依據(jù)壓力凹凸選擇安裝安全閥，保證加熱爐安全附件完好，管式加爐的回彎頭塞子應(yīng)按孔洞磨合好，爐管有過熱、變形、鼓脹等管段時要及時改換。對爐管進行水壓試驗，發(fā)現(xiàn)有缺陷和故障及時修理，做好防腐蝕工作，及時巡檢、維護，防止燃料管線泄漏。

管式加熱爐是明火高溫加熱，因此，加熱爐的外部高溫部件應(yīng)用隔熱材料保護，尤其是爐出口管線。應(yīng)常常清除外部高溫部位的污油，防止因高溫表面引起火災(zāi)?；覡a應(yīng)傾倒在指定的安全地點，傾倒時應(yīng)確認熄滅后再離開。為了防止相鄰工藝裝置發(fā)生事故時產(chǎn)生可燃氣體或蒸氣竄入加熱爐，或加熱爐發(fā)生事故物料蒸汽竄入相鄰工藝裝置，應(yīng)分別在爐外、相鄰工藝裝置相對加熱爐的一面設(shè)置水蒸氣幕，防止事故進一步擴展。

6.避免結(jié)焦、結(jié)垢和及時清除

采用多火焰、齊火苗燃燒，防止火焰過長飄，避免火焰直接接觸爐管，造成爐管局部過熱引起結(jié)焦、結(jié)垢。管式加熱爐操作中，要保證爐管內(nèi)物料的合理流速〔2～3m/s〕；燃燒器要合理布置，選型要合適，避免過大、過小，以保證整個爐管均衡受熱。在燃料消耗不變的狀況下，出現(xiàn)溫度過高現(xiàn)象，說明輻射管熱交換狀況由于結(jié)焦而惡化，應(yīng)馬上采用清管措施，煉油廠廣泛采納的是蒸汽空氣燒焦方法〔蒸汽堅持一定比例，通入空氣自燃燒焦〕進行清焦，此方法方便有用。

對燃油、燃氣的加熱爐，在爐子點火前，應(yīng)檢查供油、供氣閥門的開關(guān)狀況，用蒸汽吹掃爐膛〔至少吹掃5min〕，排除其中可能積存的爆炸性混合氣體，以免點火時發(fā)生爆炸。爐膛內(nèi)的長明燈要堅持不滅，先進的加熱爐應(yīng)設(shè)置自動安全點火控制裝置。強化巡檢，燃燒器的火焰突然熄滅能及時發(fā)現(xiàn)。燃料氣嚴(yán)禁含水，燃料氣應(yīng)設(shè)置分液罐，切除凝析油和水，定期清洗噴嘴，保證燃料供應(yīng)，防止燃料供應(yīng)中斷熄火。

燃料燃燒時，要堅持最正確的空氣供給系數(shù)，注意磚砌墻的完整和嚴(yán)密性，不同意空氣被吸進煙道。

溫度、壓力、液位等報警和安全泄漏裝置要齊全；加熱爐燃料氣調(diào)節(jié)閥前的管道壓力小于0.4Mpa且