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    燃氣導熱油爐供熱系統的安全問題分析研究

    發布日期:2020-12-12

      1安全問題研究的重要性

      導熱油爐供熱系統具有節能、高效、管理方便等優點,在石油天然氣行業中得到廣泛應用。導熱油有高比熱和低粘度,傳熱均勻,熱穩定性好及優良導熱特性,且導熱油對普通碳鋼設備和管道基本無腐蝕作用,因此在高溫傳熱的條件下,實現高溫低壓。導熱油爐供熱系統同樣存在一定的火災爆炸危險性。爆炸主要發生在燃燒系統的化學性及物理性爆炸。

      2危險性分析

      2.1導熱油的火災危險性分析

      (1)油中殘炭指標超標

      導熱油在儲存、運輸中水分、雜質或其他油污等混入油中,當導熱油工作升溫到100C時,會引起噴油并著火,或者水分受熱汽化產生高壓,引起設備的超壓爆炸。當油中殘炭指標超標,導熱油在加熱運行過程中會發生化學變化而生成少量高聚合物,同時也會因局部過熱生成焦炭,這些高聚合物和殘炭不溶于油而懸浮在油中,運行中這些物質會沉積在鍋筒底部而過熱鼓包,或沉積在管壁而過熱爆管。

      (2)出口溫度超溫和流速過低

      只提高出口溫度來保證供熱量,會使出口溫度接近甚至超過熱載體的最高允許使用溫度,從而加重結焦、結垢程度,而使散熱器傳熱效率更低,形成惡性循環,直到爐管爆破。過低流速會造成受熱而中的大部或局部管內壁溫度高于允許油膜溫度,而縮短導熱油的正常使用壽命,導致過熱引起鼓包、爆管。

      (3)導熱油泄漏引起火災

      由于焊接質量問題,導熱油輸送主管焊縫部分脫落或超溫情況下大量汽化,引起管道振動,甚至損壞而致使大量導熱油外漏,導熱油滲透性較強,特別是法蘭墊片處較為嚴重,泄漏后遇火源引起火災。

      2.2燃燒系統危險性分析

      2.2.1點火過程中 的爆燃

      天然氣是高度易燃易爆的氣體,天然氣的爆炸下限為5.3%,極易發生爆炸事故。

      2.2.2爐膛爆炸、 火災危險性分析

      爐膛爆炸是由于可燃氣體漏入并與空氣混合形成爆炸性混合物,當達到爆炸極限范圍時,一旦接觸到點火源,就會發生爆炸事故。爐膛爆炸主要由以下因素造成:

      (1)點火不當點火時,若啟動操作不當,出現熄火而又未及時切斷氣源;供氣管進行可燃氣體吹掃不徹底;打開閥門時噴嘴點不著火,或者被吹滅;或其他可能使爐膛中存積大量高濃度可燃氣體并處于爆炸極限范圍內的情況,再次點火時易引起爆炸。

      (2)火焰不穩定而熄滅

      燃燒器出力過大,就會發生脫火現象,出力過小,發生回火現象,使爐膛火焰不穩定而熄滅。由于爐膛呈熾熱狀態,高濃度可燃氣體與空氣的混合物達到爆炸極限,就有可能發生爆炸。

      (3)設備不完善

      因閥門漏氣或設備不完善,無點火滅火保護裝置和火焰檢測裝置,可燃氣體充滿爐內,點火發生爆炸。

      (4)爐體質量

      由于爐體材料質量問題,受壓元件強度不夠,持續加熱等因素造成的爆炸事故。

      2.3其它

      (1)導熱油供回油管線之間無連通線,導致導熱油爐壓力超壓。當熱用戶不需要熱源供給時,將供油管線入口閥關閉,如果供回油管線之間無連通線,將導致供油線不能回油,而導熱油爐是一種強制循環的熱媒爐,導致爐內超壓而過熱爆管,引發火災事故。

      (2)輸氣管道泄漏引起火災

      由于管道老化、腐蝕,若維護和檢修不到位,或管道上的閥門操作不當、失效等因素,在輸氣過程中容易發生可燃氣體泄露,引起火災或爆炸事故。

      3安全措施

      3.1 工藝系統采取的防泄漏、防火、防爆等措施

      (1)防泄漏

      a.采取相應的密封措施加強管道、設備密封,防止介質泄漏。

      b.管道穿越處采用非燃燒材料嚴密填實。

      c.膨脹槽設溢流口,當膨脹槽液位過高時,通過溢流口進入儲油槽。

      (2)防火

      a.在熱媒循環泵及注油泵入口設置過濾器,及時清除導熱油中殘炭等雜質。

      b.在運行中嚴格控制熱媒循環油泵流量,使導熱油在導熱油爐中保持必要流速。受熱面管內的導熱油流不宜太低,以防止產生殘炭、堵塞管徑、造成管壁過熱等事故。

      c.選用熱穩定性好、熱容量大、無毒、無刺激性氣味、不易揮發、閃點高、燃點高、蒸發傾向小、凝固點低、餾程高、安全性好的導熱油作為熱載體。

      d.導熱油爐的最高出口油溫應比熱載體的最高允許工作溫度低,以防止熱媒油在使用過程中過熱分解變質。

      e.儲油槽周圍設圍堰,防止溢出的導熱油流散,阻止火災事故迅速蔓延和擴大。

      f.燃氣管線上的放散管引至膨脹槽平臺高點放空,防止放散燃氣在平臺聚集。

      g.在燃氣管線靠近燃燒器前增設阻火器,防止回火事故。

      (3)防爆

      a.熱媒循環泵采用防爆電機。

      b.動力柜及控制柜均選用防爆型的。

      c.在導熱油爐間內設置可燃氣體報警器,并與燃氣緊急切斷閥和通風機連鎖。

      d.燃燒器能保證燃料充分燃燒,熱效率高。當點火不成功則自動切斷燃料的供給,并報警:點火成功則燃燒器進入正常運行,當系統發出停機信號時,燃燒器自動關機,并切斷燃料的供給。

      e.設置火焰檢測裝置和氧含量分析儀。監測導熱油爐燃燒狀況及煙氣中的氧含量,使氣體中可燃成分低于爆炸下限。

      f.導熱油爐爐管材質強度高,耐高溫。

      g.在導熱油爐出口,上設安全閥,防止導熱油爐超壓,并將卸放的導熱油泄放到儲油槽內。

      h.爐膛內配備氮氣滅火系統。

      i.在膨脹槽和儲油槽設置氮封系統,可防止導熱油氧化和揮發,延長導熱油壽命。

      3.2儀控安全措施

      (1)主要連鎖保護

      a.循環泵與燃燒器連鎖。

      b.導熱油爐出口導熱油溫度超過設定限制值報警并停爐。

      c.火焰熄滅與燃燒器、鼓風機連鎖。

      d.供油管線出口壓力與連通線上的壓力調節閥連鎖。

      e.可燃氣體報警與緊急切斷閥、軸流通風機連鎖。可燃氣體檢測報警裝置與通風機、緊急切斷閥聯動設計,當可燃氣體濃度達到爆炸下限的20%時,報警并啟動通風機,當可燃氣體濃度達到爆炸下線的40%時,應自動關閉緊急切斷閥,并切斷控制柜電源。

      f.導熱油爐導熱油流量低于設定限制值時。

      g.運行系統主裝置連鎖停運時。

      h.導熱油爐出口導熱油溫度超過設定限制值和煙溫超過設定值二者同時發生時。

      (2)主要故障報警

      a.導熱油爐煙氣出口設置煙氣超溫以及氧含量分析遠傳報警。

      b.膨脹槽設置高低液位報警。

      c.燃氣泄漏。

      d.導熱油爐排煙超溫。

      e.導熱油爐出口設置超壓、超溫、低流量和低壓的報警。

      3.3平面布置

      可將導熱油爐和熱媒循環泵布置于導熱油爐間或者導熱油爐棚內,膨脹罐框架區上面布置膨脹槽,下面布置儲油槽和注油泵,將油氣分離器、調節閥組等布置在中間操作平臺上。

      3.4電氣

      電氣設備選型嚴格依照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》(GB50085-92)執行。用于爆炸性氣體環境的電氣設備和燈具的防爆、防護等級與所在區域的級別相適應。用電設備配電電纜采用阻燃交聯金屬鎧裝型電力電纜和控制電纜。爆炸危險環境范圍內的電纜溝、電纜井應充砂。

      3.4.1防雷、 防靜電接地設施

      導熱油站按第二類防雷建構筑物設置防雷及接地設施。建筑物的防雷利用金屬棚頂及金屬屋架作為接閃器,金屬立柱作為防雷引下線。電氣設備不帶電的金屬外殼、電纜橋架、能產生靜電的設備、管道、平臺、構架、爬梯等均應進行防靜電接地。輸送易燃易爆工藝物料的管線,在閥門和法蘭兩端應進行防靜電接地跨接;工藝管道在進出裝置區處、分岔處應進行防靜電接地。

      4綜述

      燃氣導熱油爐供熱系統采用的強制循環工藝技術,是液相方式的導熱油供熱系統,是國內比較成熟的工藝技術,應配置完善的自控系統、安全防護系統及消防設施。在預防事故、控制事故、減少與消除事故方面,采取相應的安全設施,滿足國家法律、法規的要求,可有效防止安全事故的發生。


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