董海杰

一、前言

海上平臺以及FPSO（Floating Production Storage&Offloading Unit，浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置）是油氣處理、儲存的生產(chǎn)設(shè)施，原油中油氣水分離的處理過程需要一定的熱源。一般在海上都配備幾臺熱介質(zhì)鍋爐，通過燃燒燃料來加熱熱介質(zhì)油，作為生產(chǎn)流程和儲油艙等的加熱源。為了保證熱介質(zhì)鍋爐持續(xù)運轉(zhuǎn)，熱介質(zhì)鍋爐都采用雙燃料形式，柴油/天然氣或柴油/原油。

二、應(yīng)用現(xiàn)狀

1988年在海洋石油友誼號FPSO上首次將熱油爐成功應(yīng)用，目前熱油鍋爐已廣泛應(yīng)用在海上油田及陸地各油氣處理廠。近幾年在FPSO上采用熱介質(zhì)鍋爐的情況如下：

海洋石油112FPSO配備3臺由德國BAY公司制造的三燃料熱介質(zhì)鍋爐，它能夠?qū)崿F(xiàn)在原油、柴油和天然氣燃料之間的切換。海洋石油115FPSO配備3臺由碧海舟石油化工設(shè)備公司制造的熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的原油和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的原油為主燃料，柴油為啟動和備用燃料。海洋石油116FPSO配備3臺由碧海舟石油化工設(shè)備公司制造的熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的伴生氣為主燃料，柴油為啟動和備用燃料。

長青號FPSO配備3臺由德國BAY公司制造的雙燃料熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料，其中，油田生產(chǎn)的伴生氣為主燃料，柴油為啟動和備用燃料。

明珠號FPSO配備3臺由美國ECONO-THERM公司生產(chǎn)的雙燃料熱介質(zhì)鍋爐，以油田生產(chǎn)的伴生氣和柴油為燃料。

這些熱油鍋爐燃燒器分別采用德國的RAY和SAACKE，英國的HAMWORTHY產(chǎn)品。

在海上使用的這些熱介質(zhì)鍋爐，用于給生產(chǎn)系統(tǒng)和儲油艙等艙室的加熱。一般熱介質(zhì)鍋爐所排出的煙氣，還通過排氣支管和控制閥門被引到惰氣發(fā)生裝置，進行再次利用生成惰性氣體，作為貨油艙的覆蓋氣，達(dá)到節(jié)約燃料的目的。

三、熱介質(zhì)鍋爐簡介

熱介質(zhì)系統(tǒng)主要由安全保護裝置、流量監(jiān)測系統(tǒng)、燃燒器系統(tǒng)、燃料供給橇塊、CO2滅火系統(tǒng)、儀表自控系統(tǒng)和閥組、循環(huán)泵橇(帶旁通過濾調(diào)節(jié)裝置)、熱介質(zhì)膨脹罐和儲存罐等組成。

燃料在加熱爐爐膛內(nèi)燃燒，產(chǎn)生熱量，并分別以輻射和對流形式將熱量傳遞給作為中間載熱體的熱介質(zhì)油，由熱介質(zhì)油循環(huán)泵建立熱介質(zhì)油加熱系統(tǒng)的循環(huán)。加熱后的熱油在用戶換熱設(shè)備中與用熱工質(zhì)進行換熱，將燃燒產(chǎn)生的熱量間接傳給用熱工質(zhì)，實現(xiàn)加熱的目的。換熱后的介質(zhì)油再返回到加熱爐里進行二次加熱。如此循環(huán)往復(fù)，實現(xiàn)連續(xù)加熱用熱工質(zhì)。介質(zhì)油經(jīng)加熱爐完成介質(zhì)油加熱的目的，可為用熱用戶提供低壓且壓力及流量穩(wěn)定的高溫?zé)嵩础?/p>

1.燃料系統(tǒng)

熱介質(zhì)鍋爐所使用的燃料包括氣體燃料（天然氣）和液體燃料（柴油或原油）。油田伴生氣經(jīng)過處理、過濾、減壓后送給鍋爐的燃燒器燃燒；當(dāng)生產(chǎn)關(guān)斷或天然氣壓力不足時，通過供給泵，為鍋爐提供柴油燃料。

2.鍋爐進氣系統(tǒng)

進氣系統(tǒng)有3個作用，一是少量的壓縮空氣用來霧化燃油；二是作為燃料燃燒必不可少的空氣；三是部分空氣可降低爐溫，也可用來作為爐膛的清掃氣。

3.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由控制柜和現(xiàn)場一次儀表、調(diào)節(jié)閥等組成。控制柜是整個控制系統(tǒng)的核心，也是決定熱介質(zhì)鍋爐能否安全、可靠、高效運行的關(guān)鍵。用來完成鍋爐的啟動和停止以及運行參數(shù)的監(jiān)測和應(yīng)急情況下的關(guān)停。

4.惰氣保護系統(tǒng)

用于防止導(dǎo)熱油在高溫狀態(tài)氧化。膨脹罐壓力＜30kPa時，膨脹罐惰氣入口管線調(diào)壓閥緩緩打開，以允許惰氣補充進入膨脹罐內(nèi)；膨脹罐壓力＞50kPa時，膨脹罐放空管線調(diào)壓閥緩緩打開，進行卸壓，將膨脹罐壓力穩(wěn)定在30～50kPa。

四、故障與分析

1.點火故障

（1）點火線圈故障。造成點火故障的部分原因多是由點火線圈引起的，應(yīng)具體檢查點火線圈，從燃燒器上取下點火線圈，檢查其火花塞的間隙應(yīng)在4～5mm，如不合適則要調(diào)整。必要時在安全的情況下讓點火線圈在點火器外（空氣中）點火測試，觀察點火情況。如不產(chǎn)生火花，則需要更換火花塞或檢查點火控制回路是否有問題，如產(chǎn)生火花，則將點火線圈復(fù)位。

（2）點火空氣與燃?xì)獗壤划?dāng)。點火時空氣與燃?xì)獾谋壤缓线m，是造成不能正常點火的另一主要原因?？諝馀c燃?xì)獾谋壤诂F(xiàn)場到底是多少，無法準(zhǔn)確測量出來，目前所使用的點火燃?xì)鈮毫εc空氣壓力的比值，都是通過經(jīng)驗積累總結(jié)出來的。具體檢查時，可觀察燃?xì)鈮毫εc空氣壓力混合比值的螺栓旋鈕是否在正常位置，如不是，則調(diào)整到正常位置。如螺紋旋鈕在正常位置，則手動調(diào)節(jié)點火燃料氣管線入口減壓閥旋鈕，使出口壓力表指示在要求位置試點火，如不成功，則需要再對減壓閥進行微調(diào)，升高或降低減壓閥的出口壓力，直至點火成功。

（3）燃?xì)怅P(guān)斷閥故障。安裝在點火燃?xì)夤芫€上的兩臺關(guān)斷閥發(fā)生故障的幾率很低，但由于長時間的使用，不得不將它們發(fā)生故障造成不能正常點火的原因考慮在內(nèi)。點火時觀察兩臺關(guān)斷閥是否動作，如不動作則需要檢查閥門的儀表控制回路是否正常，必要時須將閥門解體檢修。

2.主燃料氣故障

主燃料氣故障通常指在點火成功之后，鍋爐開始正常燃燒或處于正常燃燒中，由于某種原因造成鍋爐燃燒不正常，產(chǎn)生火焰故障報警致使鍋爐停機。

（1）檢查主燃料氣管線的入口壓力是否正常，如不在正常范圍內(nèi)，則要檢查生產(chǎn)流程。

（2）檢查主燃料氣管線上的兩臺關(guān)斷閥是否有故障現(xiàn)象，同時檢查關(guān)斷閥的控制回路，是否功能正常。必要時將閥門拆下解體進行維修。

（3）檢查主燃料氣管線上的壓力開關(guān)是否誤動作，假如它們產(chǎn)生燃?xì)獾?，低壓誤報警，也會造成鍋爐停爐。必要時對設(shè)定值進行調(diào)整或更換壓力開關(guān)。

3.空氣回路故障

空氣回路是為鍋爐穩(wěn)定的燃燒提供充足氧氣的保障，此回路出現(xiàn)問題，將直接影響鍋爐的燃燒質(zhì)量，嚴(yán)重時會造成停爐?？諝饣芈分饕伤惋L(fēng)機和管線組成，因此，當(dāng)判斷由于空氣回路故障導(dǎo)致鍋爐產(chǎn)生火焰故障關(guān)斷后，要從送風(fēng)機和控制閥入手。熱油爐送風(fēng)機為離心式風(fēng)機，其功用是為熱油爐的燃燒提供充足的空氣。

（1）風(fēng)量不夠與增大。其原因很多，如進出口管道過長、過細(xì)、轉(zhuǎn)彎過多；管道、閘門和網(wǎng)罩被煙灰、塵土、雜物堵塞，管道系統(tǒng)中閘門開度過小。另一個原因是泄漏損失增大，即葉輪與進風(fēng)口的間隙過大（其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于離心泵葉輪的口環(huán)與阻漏環(huán)），增大了內(nèi)漏，或是進出口管道破裂、管道法蘭不嚴(yán)，造成嚴(yán)重漏氣等。

（2）風(fēng)壓不夠與過高。風(fēng)壓達(dá)不到要求或過高時，有可能是風(fēng)機的轉(zhuǎn)速低于或高于風(fēng)機原來規(guī)定的轉(zhuǎn)速。

（3）風(fēng)機振動。轉(zhuǎn)子不平衡，葉片因腐蝕、磨損、臟污或平衡配重脫落等原因失去平衡；葉輪或轉(zhuǎn)軸在運輸，安裝或長期停用期間變形。機座、管路安裝不當(dāng)或剛度不足引起共振。軸承損壞或間隙過大。聯(lián)軸器對中找正不當(dāng)，同軸度和平行度偏差太大。固定在軸上的葉輪等部件松動或變形，與機殼或進氣口等碰擦。管路阻力大，工況點落入不穩(wěn)定區(qū)導(dǎo)致喘振。

（4）軸承過熱。風(fēng)機大部分采用滾動軸承，滾動軸承的正常溫度應(yīng)≤70℃，運轉(zhuǎn)中發(fā)現(xiàn)軸承溫度超過正常值3～5℃但能穩(wěn)定時，應(yīng)查明原因并采取措施。如溫度繼續(xù)上升超過允許值時應(yīng)立即停機檢查。

常見原因有：潤滑油（脂）過少或過多（應(yīng)不超過軸承座空間的1/3～1/2），質(zhì)量不良或變質(zhì)（如黏度不合適、雜質(zhì)或水分過多、抗乳化性差）。軸承損壞或安裝不良：例如軸承外圈與軸承座間隙過大或過小，軸承內(nèi)圈與軸配合間隙過大或過盈量太大，前后軸承不同軸，軸承歪斜，軸承蓋壓得太緊。

4.控制系統(tǒng)故障

（1）安裝在燃燒器上的火焰監(jiān)測器鏡頭臟污或故障，不能探測到火焰而造成停爐。解決方法是將監(jiān)測器拆下，清潔鏡頭表面，必要時對火焰監(jiān)測器進行更換。

（2）自動程序控制器出現(xiàn)問題，點火成功后不能發(fā)出打開主燃料氣管線上的兩臺關(guān)斷閥的命令，造成鍋爐燃燒器由于缺少燃料而熄火，產(chǎn)生火焰故障報警。解決方法是對程序控制器進行檢測，必要時更換。

5.燃燒不充分

鍋爐運行時，由于燃燒用的空氣不充足會導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，從爐外部觀察，明顯的跡象是排氣管溫度迅速增加，排煙處冒黑煙。由于鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)件過熱，有可能引起永久性損壞和對結(jié)構(gòu)鋼的永久破壞，所以在操作過程中要盡量避免這種現(xiàn)象。操作上行之有效的辦法是降低燃料的供給或加大風(fēng)門。假如增加了它所能接受的空氣量（風(fēng)門處于最大位置）后仍不足以消除，就必須將燃燒率進行臨時減小，黑煙會有較大緩解。

產(chǎn)生黑煙現(xiàn)象的原因除操作原因外，還有可能是主燃料供給管路上的兩臺自立式調(diào)節(jié)閥失靈或卡死在某一較大位置，造成較大壓力的燃料氣供給到燃燒器，使控制閥全部打開后仍不能使燃料氣進行充分燃燒。解決方法是手動調(diào)節(jié)壓力自控閥使燃料氣壓力降低，降低燃燒率。如壓力調(diào)節(jié)無效，則需要將閥體進行解體檢查，必要時進行更換。

W11.12-17