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摘 要：加热炉是长输原油管道不可缺少的加热设备，在实际应用中，常存在积灰、渗水及腐蚀等现象，严重影响加热炉安全高效运行。本文从加热炉常规检查中发现的问题、问题形成原因及改进措施三方面对直接式燃气加热炉运行中存在的问题进行了分析并提出对应措施。
关键词：直接式燃气加热炉 腐蚀 原因分析 对策
加热炉是长输原油管道不可缺少的加热设备，对整个原油输送过程起着至关重要的作用。随着石油工业迅速发展，原油加热炉也从砖混结构方箱式加热炉过度到钢结构立式圆筒加热炉。20世纪90年代中期，由微机控制的直接管式轻型加热炉问世，该加热炉主要由加热炉本体、辅助设备、仪表自动控制等系统组成，具有结构紧凑、占地面积小、综合热效率高，维护及维修方便的特点而被广泛应用。2011年至2012年中我公司在对全线该炉型检测中发现，该炉型通过多年运行仍存在一些问题需要进一步改善，以便更好的服务输油生产。
一、加热炉存在的问题
1.对流室前弯头箱渗水
管道热力系统需要不断进行改造，各站加热炉在运行是均存在对流室前头箱从盖板缝隙处向外渗水的现象，渗出的水成黄褐色，沿前弯头箱前盖板底部的整条缝隙流出，因具有腐蚀性而造成加热炉金属表面腐蚀。有的泵站发现，渗水已造成弯头箱底板腐蚀穿孔，同时又造成辐射室顶板腐蚀穿孔，为此，只好制作接水槽，将渗水导入加热炉两侧。
2.对流室前弯头箱内严重积灰
对加热炉对流室及弯头箱进行检查，可以发现对流室前弯头箱内底部严重积灰，底排对流管下部及弯头底部均被潮湿的积灰所埋没，积灰上半部分是黑色颗粒与铁锈皮，下半部分多为潮湿的黑色颗粒积灰。弯头箱内的弯头及裸露的对流管表面有层层叠叠的锈皮脱落。
3.对流室前弯头箱腐蚀
清除对流室前弯头箱内积灰时，可发现底排弯管及对流管上存在大面积腐蚀。此外，对流室前弯头箱内其它部位的弯管及对流管也存在不同程度的腐蚀，前弯头箱的盖板及侧板腐蚀往往比较严重，底板腐蚀更为严重甚至易出现穿孔，底部积灰及保温衬里呈潮湿状态，保温衬里酸化，保温钉及保温压片酸蚀。而加热炉对流室的后弯头箱内，基本无积灰。
4.保温衬里脱落
管道中间站易出现加热炉辐射室顶部保温层脱落、鼓起等现象，该现象主要是由于保温骨架同钢板的焊接处出现腐蚀而脱离，造成辐射室顶部保温层无支撑而下坠脱落。
二、原因分析
1.渗水原因
含硫的燃料在加热炉中燃烧是，燃料中的硫分几乎全部被氧化成二氧化硫，其中0.5%～2%的二氧化硫被氧化成三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸，当设备受热面温度低于露点温度时，硫酸蒸汽就会凝结在设备受热面上，结露生成含有稀硫酸水的凝结水。加热炉排除的烟气中含有硫酸蒸汽，通过吹灰套管与吹灰管的间隙，进入对流室前弯头箱而结露，并在弯头箱上部低温区的弯管和管板表面不断生成、凝结，露水顺着管板和弯管表面淌落或滴下，在弯头箱的底部逐渐积聚，侵湿积灰并达到饱和，凝结水通过弯头箱与盖板之间的缝隙不断流出，形成渗水现象。
就直接管式加热炉来说，燃料油原油含硫成分燃烧时，硫成分大部分被氧化成二氧化硫，部分被氧化成三氧化硫，硫的氧化物伴随高温烟气从吹灰套管及炉管套管的间隙进入管板与弯头箱门之间，由于箱门空间温度相对对流室较低，烟气中的硫的氧化物、水蒸气在此空间受冷凝结成硫酸附着在炉管弯头表面，由于酸性物质不断生成、凝结，顺着管板和弯管表面淌落或滴下，造成炉管弯头表面酸性腐蚀。当该处间隙原因产生的积灰淹没底排的弯管和炉管时，形成了浓度较高的潮湿含酸积灰使得炉管弯头腐蚀进一步加剧，甚至炉管弯头腐蚀穿孔。
2.积灰原因
加热炉对流室前弯头箱内积灰严重，而后弯头箱内基本无积灰，对比前后弯头箱结构可知，差别在于弯头箱管板有吹灰套管，吹灰套管与吹灰管之间在设计上有一定的间隙，此间隙连通了高温烟气的对流室与相对低温的前弯头箱，带有“灰”的烟气长期从此窜入前弯头箱，形成积灰。
3.腐蚀
结露会首先腐蚀弯头箱上部低温区的弯管和管板金属表面，被腐蚀的金属表面会加剧烟气中灰分的粘结，不断造成上部弯管和管板表面的金属层层修饰、脱落，形成结露腐蚀。积灰和锈皮不断掉落到弯头箱底部，结露水也不断积聚到底部，当积灰淹没底排的弯管和炉管时，形成了浓度较高的潮湿含酸积灰，加剧了弯管和炉管的腐蚀。
4.保温衬里脱落原因
主要原因有三个，一是保温钉的焊接质量和技术要求达不到标准，导致保温钉脱焊；二是保温棉塞不严密，加热炉运行时，烟气窜入造成加热炉外部局部温度过高，严重时出现加热炉鼓起；三是加热炉内部湿气过大，加热炉上部的衬里吸潮后，自身质量加重，而发生造成坍塌。
三、改进措施
1.改进吹灰装置
采用两种方案改进吹灰装置，一是将吹灰套管由弯头管内延伸至炉外，以隔绝烟气进入弯头箱内；而是对吹灰器进行移位改造，即将吹灰器安装于对流室的侧面，避免烟气进入弯头箱，达到吹灰的目的。二是套管处密封不严部位，进行套管改进，增长套管尺寸，增加支撑环，密封石棉绳密封外壁，内外涂抹耐高温硅胶，达到密封效果，完全阻止烟气、灰尘进入弯头箱内。
2.改进保温结构
加强现场保温钉骨架焊接检查工作，一是保证保温骨架之间焊接间距必须小于保温块50mm以上，保温块压缩20%后加紧在骨架之间，再用每块保温块不少于两个的穿钉穿固牢固；二是焊条焊接保温骨架时，分别在骨架及筒体与骨架的连接处必须采用双面焊接，保证骨架节点之间焊点牢固，保证其使用寿命。
四、结语
加热炉是长输原油管道不可缺少的加热设备，弯头腐蚀与弯头箱内渗水、积灰、保温衬里脱落等有着密切的联系，在实际应用当中，要根据实际情况进行客观分析，并依据其分析进行积极的改进，从而避免腐蚀现象的产生。
参考文献
[1]李永强，陈珂，崔惠琴，谭红伟，杨江.加热炉腐蚀检测及原因分析.尤其储运.2005，03.
[2]逯红梅，冯良.燃气加热炉炉内温度场的模拟研究.工业加热，2009，04.
[3]陈宏艳.油田集输系统燃气加热炉综合节能技术研究.东北石油大学，2012，06.
关键词：直接式燃气加热炉 腐蚀 原因分析 对策
加热炉是长输原油管道不可缺少的加热设备，对整个原油输送过程起着至关重要的作用。随着石油工业迅速发展，原油加热炉也从砖混结构方箱式加热炉过度到钢结构立式圆筒加热炉。20世纪90年代中期，由微机控制的直接管式轻型加热炉问世，该加热炉主要由加热炉本体、辅助设备、仪表自动控制等系统组成，具有结构紧凑、占地面积小、综合热效率高，维护及维修方便的特点而被广泛应用。2011年至2012年中我公司在对全线该炉型检测中发现，该炉型通过多年运行仍存在一些问题需要进一步改善，以便更好的服务输油生产。
一、加热炉存在的问题
1.对流室前弯头箱渗水
管道热力系统需要不断进行改造，各站加热炉在运行是均存在对流室前头箱从盖板缝隙处向外渗水的现象，渗出的水成黄褐色，沿前弯头箱前盖板底部的整条缝隙流出，因具有腐蚀性而造成加热炉金属表面腐蚀。有的泵站发现，渗水已造成弯头箱底板腐蚀穿孔，同时又造成辐射室顶板腐蚀穿孔，为此，只好制作接水槽，将渗水导入加热炉两侧。
2.对流室前弯头箱内严重积灰
对加热炉对流室及弯头箱进行检查，可以发现对流室前弯头箱内底部严重积灰，底排对流管下部及弯头底部均被潮湿的积灰所埋没，积灰上半部分是黑色颗粒与铁锈皮，下半部分多为潮湿的黑色颗粒积灰。弯头箱内的弯头及裸露的对流管表面有层层叠叠的锈皮脱落。
3.对流室前弯头箱腐蚀
清除对流室前弯头箱内积灰时，可发现底排弯管及对流管上存在大面积腐蚀。此外，对流室前弯头箱内其它部位的弯管及对流管也存在不同程度的腐蚀，前弯头箱的盖板及侧板腐蚀往往比较严重，底板腐蚀更为严重甚至易出现穿孔，底部积灰及保温衬里呈潮湿状态，保温衬里酸化，保温钉及保温压片酸蚀。而加热炉对流室的后弯头箱内，基本无积灰。
4.保温衬里脱落
管道中间站易出现加热炉辐射室顶部保温层脱落、鼓起等现象，该现象主要是由于保温骨架同钢板的焊接处出现腐蚀而脱离，造成辐射室顶部保温层无支撑而下坠脱落。
二、原因分析
1.渗水原因
含硫的燃料在加热炉中燃烧是，燃料中的硫分几乎全部被氧化成二氧化硫，其中0.5%～2%的二氧化硫被氧化成三氧化硫，三氧化硫与烟气中的水蒸汽结合生成硫酸，当设备受热面温度低于露点温度时，硫酸蒸汽就会凝结在设备受热面上，结露生成含有稀硫酸水的凝结水。加热炉排除的烟气中含有硫酸蒸汽，通过吹灰套管与吹灰管的间隙，进入对流室前弯头箱而结露，并在弯头箱上部低温区的弯管和管板表面不断生成、凝结，露水顺着管板和弯管表面淌落或滴下，在弯头箱的底部逐渐积聚，侵湿积灰并达到饱和，凝结水通过弯头箱与盖板之间的缝隙不断流出，形成渗水现象。
就直接管式加热炉来说，燃料油原油含硫成分燃烧时，硫成分大部分被氧化成二氧化硫，部分被氧化成三氧化硫，硫的氧化物伴随高温烟气从吹灰套管及炉管套管的间隙进入管板与弯头箱门之间，由于箱门空间温度相对对流室较低，烟气中的硫的氧化物、水蒸气在此空间受冷凝结成硫酸附着在炉管弯头表面，由于酸性物质不断生成、凝结，顺着管板和弯管表面淌落或滴下，造成炉管弯头表面酸性腐蚀。当该处间隙原因产生的积灰淹没底排的弯管和炉管时，形成了浓度较高的潮湿含酸积灰使得炉管弯头腐蚀进一步加剧，甚至炉管弯头腐蚀穿孔。
2.积灰原因
加热炉对流室前弯头箱内积灰严重，而后弯头箱内基本无积灰，对比前后弯头箱结构可知，差别在于弯头箱管板有吹灰套管，吹灰套管与吹灰管之间在设计上有一定的间隙，此间隙连通了高温烟气的对流室与相对低温的前弯头箱，带有“灰”的烟气长期从此窜入前弯头箱，形成积灰。
3.腐蚀
结露会首先腐蚀弯头箱上部低温区的弯管和管板金属表面，被腐蚀的金属表面会加剧烟气中灰分的粘结，不断造成上部弯管和管板表面的金属层层修饰、脱落，形成结露腐蚀。积灰和锈皮不断掉落到弯头箱底部，结露水也不断积聚到底部，当积灰淹没底排的弯管和炉管时，形成了浓度较高的潮湿含酸积灰，加剧了弯管和炉管的腐蚀。
4.保温衬里脱落原因
主要原因有三个，一是保温钉的焊接质量和技术要求达不到标准，导致保温钉脱焊；二是保温棉塞不严密，加热炉运行时，烟气窜入造成加热炉外部局部温度过高，严重时出现加热炉鼓起；三是加热炉内部湿气过大，加热炉上部的衬里吸潮后，自身质量加重，而发生造成坍塌。
三、改进措施
1.改进吹灰装置
采用两种方案改进吹灰装置，一是将吹灰套管由弯头管内延伸至炉外，以隔绝烟气进入弯头箱内；而是对吹灰器进行移位改造，即将吹灰器安装于对流室的侧面，避免烟气进入弯头箱，达到吹灰的目的。二是套管处密封不严部位，进行套管改进，增长套管尺寸，增加支撑环，密封石棉绳密封外壁，内外涂抹耐高温硅胶，达到密封效果，完全阻止烟气、灰尘进入弯头箱内。
2.改进保温结构
加强现场保温钉骨架焊接检查工作，一是保证保温骨架之间焊接间距必须小于保温块50mm以上，保温块压缩20%后加紧在骨架之间，再用每块保温块不少于两个的穿钉穿固牢固；二是焊条焊接保温骨架时，分别在骨架及筒体与骨架的连接处必须采用双面焊接，保证骨架节点之间焊点牢固，保证其使用寿命。
四、结语
加热炉是长输原油管道不可缺少的加热设备，弯头腐蚀与弯头箱内渗水、积灰、保温衬里脱落等有着密切的联系，在实际应用当中，要根据实际情况进行客观分析，并依据其分析进行积极的改进，从而避免腐蚀现象的产生。
参考文献
[1]李永强，陈珂，崔惠琴，谭红伟，杨江.加热炉腐蚀检测及原因分析.尤其储运.2005，03.
[2]逯红梅，冯良.燃气加热炉炉内温度场的模拟研究.工业加热，2009，04.
[3]陈宏艳.油田集输系统燃气加热炉综合节能技术研究.东北石油大学，2012，06.