油田注汽锅炉炉管过热分析及处理.docx

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1、油田注汽锅炉炉管过热分析及处理摘要：油田注汽锅炉在实际运行中，往往会因为供给锅炉的燃油（气）突然压力升高等因素；导致火量过大而造成蒸汽温度过高，锅炉炉管过热。锅炉火量绝对过大长时间持续后，最终会形成二类传热恶化，直接导致炉管过热而爆管。在注汽井出现串层等突发状况时，注汽压力突然下降，导致炉管内产生过热蒸汽，锅炉给水中所含的杂质析出并粘附在炉管内壁上，最终形成炉管结垢。通过对炉管过热现象的研究，采取相应的措施减少炉管过热现象的发生频率，可有效地避免注汽锅炉爆管事故的发生。关键词：油田；汽锅锅炉；炉管过热；研究从热注锅炉到井口是一个封闭的高温高压系统，并且大部分高温高压管线都暴露在伸手可及的范围内

2、，管道的正常工作压力达15Mpa、蒸汽温度在335左右，每臺锅炉的高压流程上的压力表、阀门、安全阀等多达50余处，高压连接部位十分集中。而随注汽锅炉使用年限的延长，设备整体老化，炉管结垢增加，注汽锅炉炉管过热现象频发，由此而造成的注汽锅炉爆管事故也偶有发生，所以有必要对注汽锅炉炉管过热现象及其危害进行全面分析，在此基础上，采取相应的防范措施。1注汽锅炉炉管过热原因分析造成注汽锅炉炉管过热的直接原因是蒸汽温度过高（蒸汽过热），而导致蒸汽过热的原因则有以下几个方面：1.1火量过大造成蒸汽过热供给锅炉的燃油（气）压力升高；锅炉供燃油（气）量增加，会导致火量过大；炉管结垢、锅炉对流段严重积灰导致蒸汽干

3、度烧不上去时，持续增加锅炉燃油（气）量，会导致火量过大；蒸汽干度、注汽量计量仪表显示值偏低，锅炉运行工发生误判，增加锅炉燃料供给量，造成火量过大。1.2蒸汽压力降低造成蒸汽温度过高在油田注汽锅炉实际运行中，以下情况皆可造成蒸汽压力骤降：注汽井突然出现串层后压力突然下降；注汽管线或者高压部件连接处断裂，管道内压力瞬间释放；生产工艺要求造成。如不停炉开放空投球、直接转注衔接井、利用管网蒸汽给新接管线试压、相邻注汽站利用固定管网串汽加热燃油等等，以上原因均可造成不等时间的压力下降。2注汽锅炉炉管过热的危害2.1锅炉火量绝对过大造成炉管传热恶化由于水从液态到汽态是一个逐渐变化的过程，首先经过泡态沸腾到

4、第一类膜态沸腾，称为一类传热恶化；再到第二类膜态沸腾，称为二类传热恶化。在这个过程中炉管的吸热能力逐渐降低。蒸气干度过高出现第二类膜态沸腾时的最小热负荷称为临界热负荷，临界热负荷的数值随着压力的升高而升高，达到最大值后，随着压力的升高而下降，当升至临界压力时，临界热负荷为零。也就是说，随火量绝对过大持续，单位质量的水变成蒸汽需要的热量少了，并且水的临界热负荷在不断降低，如果这一过程没有监控调整，燃烧火量保持不变，最后将产生严重的二类传热恶化，直接导致炉管过热而爆管。2.2锅炉蒸汽压力降低造成蒸汽温度过高，导致炉管结垢从饱和水蒸汽的温度压力对照表可以看出，不同压力下所对应的饱和温度不同，在压力稳

5、定的状态下饱和蒸汽温度不变，但压力突然降低后，其对应的饱和温度会同时降低，由此将导致炉管内蒸汽干度迅速上升，并且实际蒸汽温度高于饱和温度，产生过热蒸汽。而当炉管内产生过热蒸汽后，炉水中所含的杂质必然析出，析出的杂质就粘附在炉管内壁上。虽然每次干度超标的时间和过热度不等，但最终累计形成炉管结垢。也就是蒸汽过热必然产生结垢。水垢对锅炉受热面的传热影响相当严重，由于水垢的导热系数很小，它的导热热阻相当于受热面金属导热热阻的61000倍，在锅炉结垢后其总传热系数下降的情况下，要保证蒸汽干度不变，就要保持锅炉吸收的传热量不变，根据传热学理论的传热关系式：Q=FK（t1t-t），（Q单位时间内锅炉受热面的

6、传热量W；F锅炉受热面面积m2；K总传热系数kw/m2；t1t，t分别为锅炉和水（或水蒸汽）的温度，），因此只有增加受热面的温差（t1t-t）了。炉管内部需要的温度是一定的，那就必须提高外部温度，因此就提高了燃料量，同时提高了烟气的温度，也增加了炉体散热损失，其结果一方面浪费燃料，另一方面炉管在每次不同时间不同过热度的情况下逐渐蠕变，致使炉管强度降低。而火量增大，势必造成新的过热，多次往复后将使结垢增加，炉管的老化速度加快，致使结垢部位的炉管产生高温蠕变，最终发生炉管脆性爆裂。3控制减少注汽锅炉炉管过热措施定期校验温度、压力、流量、干度检测等注汽锅炉在用计量仪表，保证其在检定期内运行，避免因其示值偏差，造成锅炉运行工发生误判；注汽锅炉定期检炉洗管，定期吹灰，减少炉管结垢、对流段积灰；对运行中的注汽锅炉炉管温度和蒸汽压力实行自动化监控，在温度和压力出现波动时及时报警提示。4措施实施效果以某采油厂7号站2#炉为例，采取上述措施后，10个月内共发生蒸汽温度高预报警39次，发生蒸汽压力波动预报警13次。全厂40台在用注汽锅炉2年来没有出过一次爆管事故。