陳相寧 趙長勝
(中海瀝青股份有限公司)
隨著石油化工行業不斷發展,以重沸器為熱源給塔釜加熱的情況越來越多,由于導熱油在較高溫度下飽和蒸氣壓較小,導熱油爐使用范圍越來越廣。除石化行業外,導熱油還廣泛用于制藥、紡織等行業[1-4]。結合工作經驗,總結了導熱油爐調試、注油、煮油、事故應急的工作要點,可為其他使用者提供參考。
導熱油系統是個密閉循環系統,且給、回油管線直徑較大,并帶有不同數量的重沸器。管線吹掃質量影響后期穩定運行,尤其對導熱油性質、導熱油壽命、傳熱效率影響較大。
吹掃時,一般用蒸汽或非凈化風為吹掃介質,先吹掃主管,再逐個吹掃分支。當管線直徑大于DN 150 mm 時,建議分段爆破吹掃。
管線吹掃結束,回裝調節閥、流量計、設備關口等,導通系統流程,投用各就地、遠傳儀表和安全閥,采用凈化風或蒸汽進行氣密性檢查。
導熱油爐一般包括2 個控制系統:燃燒器控制程序和導熱油爐控制程序。燃燒器控制程序主要控制火嘴點火、熄爐、控溫等;導熱油爐控制程序控制燃燒器啟停、工藝聯鎖、火檢選擇、報警記錄等。
系統調試首先是點火。導熱油爐系統點火程序固定,依次為檢測、吹掃、點小火、點大火、正常燃燒。調試的目的是提高點火成功率,其次確保為燃燒狀態,保證0~100%燃燒負荷均能正常燃燒,升降負荷平穩,同時滿足氧含量、氮氧化排放等指標要求。
點火程序受到天氣、季節、燃氣成分等影響,建議進行各種工況點火試驗,保證熄爐后第一時間能夠恢復正常。調試的本質是保證各燃燒負荷下燃氣、空氣、回燒煙氣配比合適。廠家技術人員會通過幾個燃燒點位確定一條燃燒曲線,因此建議調試時盡量多選取燃燒點位。
導熱油系統導通正常循環流程,確保各壓力、溫度、液位等儀表正常投用。按照制定的注水方案給系統上水,直至膨脹槽液位至50%左右。在注水過程中,應檢查、調試各儀表及DSC 控制回路。
系統水運的目的是提前發現設備問題和隱蔽漏點,但水運過后系統水含量較高,延長煮油時間,增加了煮油時沸罐風險。如果管線吹掃質量高,可不進行水運;如果進行水運,應著重注意以下兩個問題,一是水運結束后徹底排空存水,降低明水含量,一是吹掃結束后,第一時間進行氮氣保護,避免管線內壁氧化生銹。
水運過程中,兩臺熱媒循環泵定期切換,同時注意循環量和泵的運行狀態。如果泵抽空或者流量降低,說明入口過濾器堵塞,要及時進行清理。另外,水運結束后,2 臺循環泵入口過濾器務必須進行徹底清理。
注油前,檢查并導通導熱油系統循環流程,關閉所有密排和明排閥門。經化驗合格的導熱油,通過注油泵直接注入膨脹槽,待膨脹槽液位上漲后,間斷點動熱媒循環泵,對系統進行循環排氣。以上操作反復進行,直至膨脹槽液位不再下降,注油至膨脹槽液位1/3~1/2 處。液位穩定后,核對現場和遠傳液位計。若系統含水較多,煮油前膨脹槽須保持低液位,減小沸罐風險,煮油期間逐漸注油。
投用膨脹槽頂部壓控線和安全閥,維持系統壓力,按操作規程啟動熱媒循環泵,觀察膨脹槽液位,液位低時及時補充導熱油。冷油循環過程中,逐臺重沸器循環排氣,直至膨脹槽液位穩定。根據熱媒循環泵出入口壓差和泵的運行狀態,及時清理泵入口過濾器,清理2~3 次后,停止冷油循環。
1.6.1 流程確認
(1)注油前排空儲油罐;
(2)導通膨脹槽至火炬線流程;
(3)打開輔助排氣線;
(4)重沸器另外一程需注入介質并建立循環。
點火升溫前,導熱油系統聯鎖回路應調校完畢,各用戶低點切水。按點火程序啟動導熱油爐,控制升溫速度小于10 ℃/h,升溫至90 ℃恒溫。
1.6.2 脫水排氣
以小于5 ℃/h 的速度緩慢提高導熱油循環溫度。脫水期導熱油循環溫度控制在90~130 ℃。脫水期伴隨發生熱媒循環泵抽空、流量波動、膨脹槽液位波動、膨脹槽劇烈震動等現象。以上現象均消失,繼續恒溫2~3 h,脫水排汽結束。
1.6.3 恒溫脫烴
為了保證安全,200 ℃以下時,以10~15 ℃/h的速度升溫。200 ℃以后,以5 ℃/h 的速率升溫至230 ℃恒溫脫烴。該階段也會伴隨發生熱媒循環泵抽空、流量波動、膨脹槽液位波動等現象。
導熱油爐一般設有手動、自動2 種工作模式。手動狀態下以20~30 ℃/h 的升溫速率升至工作溫度,切換至自動模式,該導熱油系統投用正常。
通過修改導熱油出口溫度設定值或者手動調小燃燒負荷,以20~30 ℃/h速率降低導熱油爐出口溫度。導熱油系統循環降溫較慢,需要用熱系統配合降溫。調整燃燒器無法降低溫度后,熄滅導熱油爐,打開爐體人孔,熱媒循環泵繼續循環持續降溫。導熱油循環溫度降至100 ℃以下,停止熱媒循環泵。
在高溫運行時,如導熱油爐遇漏油、著火特殊情況需要緊急停爐,應先關閉燃燒器,同時關閉燃料氣閥門,盡量保持熱油循環泵運轉(停電、熱油泵故障或漏油除外)。如遇突然停電或熱油泵故障等特殊情況,且導熱油溫度較高,甚至超過許用溫度時,應采用冷油置換處理,避免導熱油的溫度過高產生危險。
燃燒器調試過程主要包括點爐程序和煙氣排放。不同品牌的燃燒器點火程序不同,燃氣適應性也不同,正式開工前,應提前進行點火調試,保證點火成功率。煙氣排放指標主要考慮氮氧化物,應分別對不同燃燒負荷下產生的煙氣進行檢測,避免負荷波動引起氮氧化物超標。
工業生產裝置對導熱油爐運行穩定性要求較高,PLC 柜獨立設置時,異常情況不能及時被發現,也不能及時干預。建議把PLC 柜運行數據通過通訊接入DCS 控制系統,或者在DCS 系統上開發控制程序。
導熱油中水分或輕烴含量高時,煮油過程中易發生沸溢,引發次生事故。煮油過程中,在系統允許的情況下,盡量降低循環量,另外配管設計時減少輔助排氣線彎頭數量,減小管線壓損。
按照GB 24747—2009《有機熱載體安全技術條件》要求,在用導熱油閃點允許使用質量指標為大于等于100 ℃。長期處于高溫狀態下導熱油易發生熱分解,導熱油大分子物質分解成小分子物質,輕組分不及時排出,在用導熱油閃點逐年下降,增大泄漏著火風險。在運行期間,可以通過優化膨脹槽液位和壓控壓力,加速輕組分揮發,保障導熱油閃點合格。
導熱油循環溫度大于200 ℃時,系統各用戶均在吸收熱量,導熱油系統循環降溫較快;循環溫度小于200 ℃時,導熱油系統循環降溫較慢,停工周期延長。建議PLC 系統設置2 套程序,一套正常點火程序,一套循環降溫程序,即熄爐后,熱媒循環泵和鼓風機可同時運轉。
導熱油系統一般與主裝置同時投入使用,同時進行停工檢修、換油等。正常情況下,主裝置每3 年檢修1 次,導熱油系統也是3 年更換1 次。目前,市面上在售的導熱油多以噸桶包裝,內襯塑料薄膜,噸桶重復利用。系統換油時,需用注油泵從噸桶輸送至高處膨脹槽,換桶過程中,離心泵、齒輪泵均會頻繁抽空,影響注油進度。根據實踐經驗,建議選用氣動隔膜泵解決以上問題。
由于導熱油系統具有低壓、高溫等特點,導熱油加熱技術越來越多地應用在石化、精細化工等領域。合理的程序設計、管道布置、開停工步驟對系統安全、穩定運行具有重要意義。