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第23卷第9期
油气储运
加热炉炉管爆管原因分析及预防
彭文辉赵振荣
(中石化管道储运分公司襄樊输油处)(中石化管道储运分公司运销处)
*
彭文辉赵振荣:加热炉炉管爆管原因分析及预防,油气储运,2004,23(9)43~44。
摘要针对滕州输油站发生的一起加热炉对流室炉管爆管事故,依据检测数据,分析了加热炉爆管的原因,根据分析结果,提出了预防加热炉爆管的措施。主题词加热炉炉管爆裂原因分析预防
于处理及时,在较短时间内完成了输油流程切换,避
一、前言
要使原油连续不断地从长输管道首站输至末站,需要给原油以动能和热能。加热炉作为长输管道提供热能的设备,它把燃料的化学能转化成热能,
再将热能通过炉管传递给原油,用来补偿热油向管道外部散失的热量,保持稳定的温度场,从而确保长输管道安全运行。长输管道直接式加热炉在运行过程中,承受高温、高压,受压部件直接接触火焰,各种介质对金属部件会产生腐蚀,具有易爆等危险性。如何加强对加热设备的管理,提高设备安全性能,一直是设备管理工作者探索研究的课题。根据中石化管道储运分公司滕州输油站2003年4月24日发生的一起加热炉对流室炉管爆管事故,对加热炉炉管爆管原因进行分折,并提出了预防措施。
免了事故的进一步扩大。
三、爆管原因
1、炉管老化
滕州站2号加热炉1978年6月投入运行,运行
长达25年,累计运行时间为13104h。该炉为方箱直接式加热炉,设计热负荷为8000kW,辐射室炉管为2198mm20号锅炉钢管,对流室炉管为1528mm20号锅炉钢管。该炉已经过3次维修,但对流管从未更换过。
2、炉管壁厚腐蚀减薄
炉管爆管后对炉管进行了检测,其检测结果见表1。从检测的数据可以看出,炉管壁厚有不同程度的腐蚀减薄,腐蚀比较严重的区域位于对流室第3排至第9排炉管,尤其是第7排腐蚀最重,炉管腐蚀后最小壁厚为2.6mm(标准要求炉管腐蚀余量为3mm)。
炉管腐蚀减薄的主要原因有以下几点。(1)高温氧化。由于炉内温度较高,炉管外表面的金属与烟气中没有充分燃烧的氧发生反应,产生腐蚀。在高温下,炉管表面产生局部过热,加剧了氧化过程,严重时会发生蠕变龟裂,大面积脱皮,造成炉管穿孔或开裂漏油。
(2)点腐蚀。炉管在工作中,内壁会受到原油中的盐分和水的腐蚀,外壁的砂眼和点坑会受到氧的
二、事故发生的经过
2003年4月24日14时33分,根据输油运行需要,滕州输油站运行方式由双泵改为3泵运行。1min后,出站压力上升至3.563MPa(额定值为4.2
MPa),此时,压力突然降至2.693MPa,同时运行的2号加热炉对流室发生炉管爆裂。爆裂位置位于加热炉对流室炉管从上往下数第7排,从前往后数第5根,距炉侧墙管板100mm处。爆裂处炉管裂口向外翻卷,形成直径为130mm的不规则半圆。由
*441104,湖北省襄樊虹路294号;电话:(0710)3217730。
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化学腐蚀,导致炉管产生不均匀的点腐蚀。
油气储运2004年
300以下,所以,一般加热炉炉管腐蚀减薄的主要原因是低温腐蚀。由于该加热炉对流管第3排至第9排位于对流室中部,排烟温度最低,因此造成此区域腐蚀比较严重。
3、加热炉设计缺陷
由于设计原因,加热炉炉管存在检测死区。炉管检测时,只能抽检对流室上部人孔附近部分炉管。全部拆除炉墙后,也只能检测对流室对流管的外部炉管(主要包括对流室上部及两个侧面炉管),内部炉管无法检测,因此,无法及时发现对流室内部炉管存在的缺陷。
(3)低温腐蚀。一般原油中均含有少量的硫,当原油中的硫燃烧后全部生成SO2。由于燃烧室中有过量的氧气存在,少量的SO2在火焰中的高温钒、铁等催化作用下,进一步与氧化合形成SO3。高温烟气中的SO3气体不腐蚀金属,但当烟气温度低于400以下时,SO3将与烟气中的水蒸气化合生成硫酸蒸气,当烟气温度降低到硫酸蒸气露点时,就会在低温受热面上凝结出硫酸液体,从而发生低温硫酸腐蚀。
一般情况下,加热炉对流室排烟温度都在
表1加热炉管壁的测试结果
加热炉管壁的平均厚度(mm)
位置
第1列
第1排第2排第3排第4排第5排第6排第7排第8排第9排第10排第11排第12排第13排
6.36.56.47.06.67.26.16.67.47.27.07.27.8
第2列5.86.46.56.36.85.84.17.56.87.16.87.47.6
第3列6.36.16.26.46.16.54.56.96.87.06.86.87.3
第4列6.26.06.16.36.26.26.36.36.26.86.86.96.9
第5列5.96.06.06.04.56.04.86.46.37.07.06.96.8
第6列6.46.56.76.76.56.76.66.96.96.97.17.17.7
第1列4.94.85.15.35.45.05.74.67.26.05.76.57.6
第2列4.54.56.44.65.94.73.07.25.15.95.87.07.3
第3列5.14.34..65.14.74.16.35.65.75.15.06.5
第4列5.14..85.35.94.25.35.44.44.85.55.35.3
第5列4.34.74.35.23.14.52.65.14.66.56.26.45.3
第6列4.75.15.35.65.45.45.75.65.95.15.95.87.6
加热炉管壁的最小厚度(mm)
备缺陷。
四、预防措施
(1)加强设备管理,完善设备管理制度,特别是临近大修期或长期停用的设备,要严格检验。开展
设备的内在技术质量评定,排除设备可能存在的一切不安全隐患,提高设备的完好率和安全性能。
(2)完善加热炉检验、修理规程。对加热炉对流管加强检验,缩短加热炉对流管更新周期,加快对加热炉对流管更新力度。采取喷镀、粘贴等新工艺,改进加热炉炉管,提高加热炉炉管抗低温腐蚀能力。(3)加大设备更新、改造力度,优化设备性能。选取科学、先进的设计方案,减少因设计而造成的设
(4)严格控制加热炉运行参数,确保加热炉排烟温度高于烟气露点温度。由于烟气露点温度与燃料
的含硫量有关,因此一般情况下加热炉排烟温度不应低于下列数值。
燃料中不含硫、烟囱不保温时,排烟温度为120。
燃料中含硫量为0.05%~1%(体积)、烟囱不保温时,排烟温度为150~210。
烟囱保温时,排烟温度为120~180。
(收稿日期:2003-09-09)
编辑:陈桂明
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作者介绍
赵堂玉工程师,1969年生,1994年毕业于石油大学(山东)石油储运专业,获工学学士学位。现任中国石油
天然气与管道分公司油气调运处副,在读硕士生。蒋方美1974年生,1998年毕业于石油大学(北京)石油工程专业,2003年毕业于石油大学(北京)油气储运
专业,获硕士学位,现在北京华油天然气有限责任公司从事长输管道的优化运行工作。
吴红刚高级工程师,1966年生,1988年毕业于石油大学(山东)石油储运专业,现在中石化管道储运分公司
潍坊输油处从事输理工作。曹旦夫工程师,1971年生,1993年毕业于石油大学(山东)应用化学专业,石油大学(北京)油气储运专业在读工程硕士,徐州华冠石化公司技术部经理,主要从事炼厂和油田化学用剂的研究和应用。
李鸿英讲师,1974年生,2002年毕业于石油大学(北京)油气储运专业,获博士学位。现在石油大学(北京)
油气储运系从事油气储运工程的教学和科研工作。
蔡一全工程师,1968年生,1991年毕业于石油大学(山东)油气储运专业,2000年毕业于石油大学(北京)油气储运专业,获硕士学位,现在石油大学(北京)储运教研室从事油田多相流研究工作。
黄书明工程师,1970年生,1993年毕业于抚顺石油学院石油储运专业,现在福建炼油化工有限公司油品车
间从事生产管理工作。
石永春副教授,19年生,1986年毕业于中国人民空军后勤工程学院油料储运专业,中国矿业大学
安全技术及工程专业在读博士,现任中国人民空军后勤学院四系油库管理教研室主任。马伟平1979年生,2001年毕业于石油大学(山东)石油储运专业和石油工程专业(双学位),现在该校攻读
油气储运专业硕士学位,从事长距离油气管道输送方面的研究。
陈志平工程师,1966年生,19年毕业于抚顺石油学院化工机械专业,现在巴陵石油化工有限责任公司供
销部(原岳阳石油化工总厂供销公司)工程建设室从事设备管理及技术改造工作。王昱工程师,1966年生,1991年毕业于原中国石油天然气管道局职工学院油气储运专业,现在中国石油
天然气股份有限公司管道分公司中原输气处从事输气管道的管理工作。
王军助理员,1970生,1993年毕业于中国人民后勤工程学院油料储运专业,现在中国人民
兰州军区物资油料部从事油库管理工作。彭文辉助理工程师,1962年生,1998年毕业于武汉大学行政管理专业,现在中石化管道储运分公司襄樊输油处从事电器设备管理工作。
曾多礼见本刊2004年第8期作者介绍。
庄福成工程师,1966年生,1995年毕业于天津大学无线电专业,现在河北工业大学电工厂工作。
康勇高级工程师,1957年生,1985年毕业于西南石油学院石油天然气储运专业。1999年毕业罗马尼亚
石油天然气大学研究生院,现在西安石油大学机械工程学院从事油气储运、过程控制与装备方面的教学及科研工作。
刘林工程师,1972年生,1997年毕业于西南石油学院工程专业,现在中国石道工程有限公司线路室从事管道设计工作。
刘乃刚工程师,1969年生,1992年毕业于大庆石油学院机械系,现任中国石道分公司兰州输气处民和
站站长。
胡小芳教授,1956年生,1996年毕业于华南理工大学材料工学专业,获博士学位,现就职于华南理工大学、工业装备与控制工程学院,并任化工机械与环境工程研究所副所长和粉体工程实验室主任。
吴先策副教授,1953年生,1982年毕业于抚顺石油学院油气储运专业,现在中国民航学院交通学院油气储
运工程系从事油气储运专业的教学和科研工作。
West-to-EastGasTransmissionPipeline,OGST,2004,23(9)38~41.
ThispaperintroducesthecomprehensivecommissioningtechnologyfortheEast-sectionPipeline(Shanghai-JingbianPipelineSection)ofWest-to-EastGasTransmissionPipeline,includingtheoperationstepsinvolvedinpigging,calibration,watertestanddewatering.Itisconsideredthatthecomprehensivecommissioningtechnologycanbetakenasanimportantcriterionforotherpipelineconstruction.
SubjectHeadings:West-to-EastGasTransmissionPipeline,watertestmethod,pipelinepigging,technology,application
SAFETY&FIRECONTROL
WANGJunandSONGFachun:AccidentControlforTankCleaninginTankFarm,OGST,2004,23(9)41~42.
Theoperationoftankcleaningisaregularworkinoiltankfarmwithdanger.Thedangerousfactorsincleaningprocessareanalyzed,andcontrolmeasuresforfireaccidentaregiven.
SubjectHeadings:oiltank,cleaningoperation,accident,factor,measures
PENGWenhuiandZHAOZhenrong:AnalysisonTubeBurstofHeaterandBurstControl,OGST,2004,23(9)43~44.
ThispaperintroducesatubeburstaccidentofheaterinTengzhouPumpStationinHubeiProvince.Theburstcauseisanalyzedbasedoninspectdataandmeasurestocontroltheburstisputforward.
SubjectHeadings:heater,tube,burst,cause,analysis,control
ZENGDuoli:ProblemandCountermeasuresforSafetyofProductsPipeline,OGST,2004,23(9)45~47.
ItisconsideredthatGolmud-LhasaProductsPipelinefaceswithproblems,suchasartificialdestructionordamage,badoperationenvironmentandpipelinecorrosion.9solutionsarepresentedtosolvetheproblems.
SubjectHeadings:productspipeline,safetyproblem,countermeasures
ENERGYSAVING&ENVIRONMENTALPROTECTION
ZHUANGFuchengandHUOJingyuan:AnalysisonEnergySavingforTransformerinOilPumpStation,OGST,2004,23(9)48~49.
Thecomprehensiveeconomicloadrateoftransformerinpumpstationisanalyzed.Basedonanalyticalresult,theconditionfordoubletransformerparalleloperationisfirstdetermined,thentheeconomicoperationregion(theoperationregionoftransformerisdividedinto3regions,thebad,economicandimperfect).Itisconsideredthatoperationoftransformershouldbeintheeconomicoperationregionforthelowestenergyconsumption,whichcangreatlyreducetheenergyconsumptiontothegreatextent.
SubjectHeadings:oilpipeline,transformer,energysaving,analysis
QUESTIONDISCUSSION
KANGYong:SomeConsiderationsinOilTankFarmsdesignfortheSloppingTopographies,OGST,2004,23(9)50~52.
Therearemanyoiltankfarmsoroil-gatheringfarmsbuiltinthemountainousregionsorslopping
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