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摘要：湿蒸汽发生器（也称注汽锅炉）是一种高温高压设备，其产生的蒸汽温度高、压力高，对设备的工艺安全性要求高，是一种安全风险较大，需重点研究的稠油开采方式，如何提高湿蒸汽发生器运行的安全性、可靠性，降低运行风险，是摆在我们面前的一个十分重要而紧迫的问题。本文对湿蒸汽发生器的安全性和危险性进行全面系统地分析，通过采取针对性的风险预防措施，确保了湿蒸汽发生器的经济、安全运行，更好地提高稠油开发的效果。
关键词：湿蒸汽发生器 安全 风险分析
1前言
注蒸汽开采是目前稠油开采中比较有效的一种方法。目前，胜利油田各采油厂大部分湿蒸汽发生器及其附属设备都已经老化，而其又是高温高压的连续运行环境，存在较多的安全隐患和风险，安全形势不容乐观。本文将从安全和风险两方面进行全面系统的分析，对各种因素进行风险评价，找出了影响湿蒸汽发生器安全运行的不利因素和产生原因，以采取科学的技术和管理措施，努力将安全风险消灭在萌芽之中。
2湿蒸汽发生器的风险及产生原因分析
湿蒸汽发生器的风险分析是在湿蒸汽发生器现场运行中，从比较容易引发安全事故的隐患点出发，进行全面、系统、客观的分析评价，找出其中的关键因素，进而有针对性地开展工作。
2.1自动化控制系统易产生报警失灵现象
目前，湿蒸汽发生器上采用的是可编程序控制系统，该系统的自动化控制程度比较高，共有18项报警点，可以说是很全面、细致地对湿蒸汽发生器的各项指标进行了监控，但由于线路老化，电磁干扰，输入信号失真，感应元件失灵或不准等现象时有发生，都会导致在某一项指标超标的情况下，感应不到湿蒸汽发生器的运行状况异常，从而造成报警失灵。如果长时期在此危险状况下运行，就会引发安全事故。
2.2湿蒸汽发生器超压运行
为了防止湿蒸汽发生器在运行过程中发生超压事故，特在每台湿蒸汽发生器的蒸汽出口加装了两个灵敏可靠的安全阀，以保证湿蒸汽发生器在安全设计压力下运行，当湿蒸汽发生器压力超过设计压力时，安全阀就自动排出蒸汽，使压力下降。当压力降到设计压力以下时，安全阀又自行关闭，由此避免了因超压而发生爆管事故。但湿蒸汽发生器在注汽生产过程中，经常遇到一些注汽压力比较高的井，或者由于职工的误操作，导致湿蒸汽发生器超压而产生憋压，压力超过炉管所能承受的极限值，而此时如果安全阀的检定不准，或安全阀弹簧片被卡住等原因。导致安全阀不能正常开启，泄掉湿蒸汽发生器的蒸汽压力，使其超设计压力下运行，这样就会引发爆管等安全事故。
2.3部分炉管老化，管壁变薄
目前，各采油厂的湿蒸汽发生器大部分投产的时间比较早，最早的已运行了20年的时间，而且是连续运行，部分锅炉的炉管几附属管线老化情况比较严重。在湿蒸汽发生器运行中，强化了给水水质的管理，狠抓了给水的水质管理。但是，炉管都不同程度地存在着一定化学和电化学腐蚀，尤其是氧腐蚀，致使炉管的管壁厚逐步降低，有的地方甚至会出现凹坑麻点，强度下降，并且该位置的应力比较集中，易引发爆管安全事故。
2.4部分炉管内部结垢，导热能力差
湿蒸汽发生器在长期连续的运行中，在其炉管内壁结有一定的水垢，水垢的导热能力比钢材低得很多，阻碍热量的传递，同时金属壁面的冷却受到影响，导致管壁温度升高，使金属材料的机械强度降低，造成受热面变形、鼓包、爆管等安全事故，损坏了锅炉，影响了使用寿命，而且炉管内流通面减小，增加水的流动阻力，造成人为的检修的工作量，浪费人力、物力资源。
2.5火焰偏烧
湿蒸汽发生器在长期运行中，由于原油中含有少量的杂质，如沙子、固结颗粒等易积存在油嘴中，容易造成对油嘴的磨损，使油嘴的内表面产生凹槽，导致燃油的雾化度不好，影响燃油的燃烧，使火焰颜色发黑，严重时可以引起锅炉冒黑烟。同时，也可以导致湿蒸汽发生器的火焰偏离炉膛的中心，产生偏烧现象，这样就使偏向火焰一侧的炉管处于火焰的撩烧之中。随着时间的延长，其炉管内部的材质发生变化，强度下降。虽然检测厚度仍然没有明显变薄，但其已经不能承受湿蒸汽发生器的额定压力了，容易引发爆管等严重安全事故。
3降低运行风险的改进措施及效果
3.1定期对控制系统进行测试
湿蒸汽发生器上采用的可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。该系统具有编程方法简单易学，通用性强，适用性强等特点。为了保证安全运行，不发生超温、超压等不安全因素，特设立了18项报警监测点，这18个报警点基本上完全涵盖了锅炉的各个隐患点，当这18个报警监测点中的一个点参数不正常，则可编程序控制器就可以发出指令使锅炉灭火停炉，进而进行吹扫，直到把该报警的参数恢复正常以后，才可以重新启炉点火，这就要求定期对湿蒸汽发生器的自动化控制系统进行检查和测试，对各项报警的设定值进行监测，严禁人为更改其设定值的大小。通过严格落实“点检制”，发现问题及时整改，确保自动化控制系统灵敏、可靠、准确，可有效地保证湿蒸汽发生器时刻在程序的监控下平稳安全地运行。
3.2加强对蒸汽出口安全阀的校验
为了保证安全阀动作灵敏、可靠，定期组织由技术监督部门对其开启压力进行检定。同时，在现场的应用中，组织技术人员对安全阀进行手动排放，确定其能否回位，确保安全阀在达到设定值时能正常开启，防止在运行中超压。同时，安全阀开启时发出的声音，可以使运行人员觉察到工作压力已经达到设定值，应及时而迅速地降压运行，保证湿蒸汽发生器的安全运行。
3.3定期对炉管进行测厚
由于湿蒸汽发生器在运行中不可避免地要造成一定的腐蚀，这主要是氧腐蚀，腐蚀的最大隐患就是导致炉管的某些部位厚度降低，其强度也相应下降，承压能力也随之降低，给运行中的安全性带来很大的隐患。尤其是在对一些地层压力比较高的井注汽时危险性就更大。这就要求在湿蒸汽发生器的日常管理中要加大对炉管的测试密度和频率，对于重点部位要多选几个点进行测查，同时要保证每注完一口井就要检测一次，并对检查的结果进行分析，以免发生假数据，进而误导对炉管实际情况的判断。及早发现一些偏薄的炉管，积极主动地采取更换炉管或降压运行的方式，以保证湿蒸汽发生器的安全、可靠、平稳运行。
3.4定期清洗油嘴，观察炉膛内炉管的结灰情况
湿蒸汽发生器在长期运行中，由于原油中含有少量的杂质，如沙子、固结颗粒等易积存在油嘴中，容易造成对油嘴的磨损，故应定期地对油嘴拆下来，用柴油进行清洗，清除其中的残渣，保证锅炉的安全运行。同时在清洗油嘴时，要注意观察炉管的结灰情况。火焰偏烧一侧的炉管结灰比较厚，而且颜色发黑，质地坚硬，这是由于火焰直接燃到炉管上，导致燃油燃烧不好的结果。发生火焰偏烧的另一重要原因就是油嘴的位置不符合要求，在现场中采用三条螺杆对称120度支撑在油嘴正六边形的三条边上，通过调整螺杆的长度，使油嘴的位置正位于瓦口的圆中心，并且和瓦口的圆面垂直，这样火焰才会处于炉膛的中心，使周围的炉管受热均匀，传热良好，该方法在KD521注汽站得到了很好的应用，保证了锅炉的安全经济平稳地运行。
3.5加强水质管理，确保给水合格
湿蒸汽发生器水质管理主要是对给水硬度、给水中的溶解氧及所用于除去残硬、残氧的加药量的控制：
(1)控制好给水硬度，要求值班工人严格执行水质化验制度，确保水质化验准确性和及时性，合理掌握水处理设备的运行和再生时间，力争达到较好的再生效果，保证再生质量，确保湿蒸汽发生器的给水硬度为零，防止炉管结垢。
(2）加强给水含氧的控制。在日常工作中，要重点加大对除氧器的维护保养力度，目前，湿蒸汽发生器采用的除氧方式为常温过滤式除氧器。该除氧器每天必须对其的海绵铁进行反洗，在实际应用中，正积极摸索采用“气体反冲法”现处于实践阶段，其反洗比较彻底，除氧效果有了很大的提高。同时定期对二级罐中的树脂进行再生，确保除氧器具有一个良好的工作状态，同时加强对含氧的测量检查和监控工作，发现问题及时解决。
(3）控制好残硬、残氧
EDTA（即乙二胺四乙酸）和Na2SO3这两种药品分别用来除残硬和残氧，需要控制好除残硬和除残氧药品的加药量。由于除残硬和除残氧药品在水中的溶解能力是一定的，过量的盐份集聚在锅炉给水中，在到达湿蒸汽发生器辐射段时水不断蒸发，这时炉水就会成为盐类的过饱和溶液，从而就有盐份从炉水中析出。残留在炉管内壁形成水垢，影响锅炉的安全运行。这就要求当班工人经常化验EDTA和Na2S03的过剩量，把过剩量控制在既能除去给水中的残硬和残氧，又使药品的过剩量达到最小，即使除残硬和除残氧药品的加药量控制在合理的范围内。
4几点认识
（1）加大对锅炉及其附属设备的修复力度，及时消除安全隐患，防止设备带病运行。
（2）对于一些关键部位和参数要加大巡检的力度和密度，防止其发生大幅度的变化。
（3）在现场应用中要不断地加强职工的安全和业务技术培训，确保无论从思想上、技术上都十分重视湿蒸汽发生器的安全可靠性。
参考文献
[1]康志恒油田湿蒸汽发生器在稠油开采中安全运行探讨《中国石油和化工标准与质量》 2012年13期
关键词：湿蒸汽发生器 安全 风险分析
1前言
注蒸汽开采是目前稠油开采中比较有效的一种方法。目前，胜利油田各采油厂大部分湿蒸汽发生器及其附属设备都已经老化，而其又是高温高压的连续运行环境，存在较多的安全隐患和风险，安全形势不容乐观。本文将从安全和风险两方面进行全面系统的分析，对各种因素进行风险评价，找出了影响湿蒸汽发生器安全运行的不利因素和产生原因，以采取科学的技术和管理措施，努力将安全风险消灭在萌芽之中。
2湿蒸汽发生器的风险及产生原因分析
湿蒸汽发生器的风险分析是在湿蒸汽发生器现场运行中，从比较容易引发安全事故的隐患点出发，进行全面、系统、客观的分析评价，找出其中的关键因素，进而有针对性地开展工作。
2.1自动化控制系统易产生报警失灵现象
目前，湿蒸汽发生器上采用的是可编程序控制系统，该系统的自动化控制程度比较高，共有18项报警点，可以说是很全面、细致地对湿蒸汽发生器的各项指标进行了监控，但由于线路老化，电磁干扰，输入信号失真，感应元件失灵或不准等现象时有发生，都会导致在某一项指标超标的情况下，感应不到湿蒸汽发生器的运行状况异常，从而造成报警失灵。如果长时期在此危险状况下运行，就会引发安全事故。
2.2湿蒸汽发生器超压运行
为了防止湿蒸汽发生器在运行过程中发生超压事故，特在每台湿蒸汽发生器的蒸汽出口加装了两个灵敏可靠的安全阀，以保证湿蒸汽发生器在安全设计压力下运行，当湿蒸汽发生器压力超过设计压力时，安全阀就自动排出蒸汽，使压力下降。当压力降到设计压力以下时，安全阀又自行关闭，由此避免了因超压而发生爆管事故。但湿蒸汽发生器在注汽生产过程中，经常遇到一些注汽压力比较高的井，或者由于职工的误操作，导致湿蒸汽发生器超压而产生憋压，压力超过炉管所能承受的极限值，而此时如果安全阀的检定不准，或安全阀弹簧片被卡住等原因。导致安全阀不能正常开启，泄掉湿蒸汽发生器的蒸汽压力，使其超设计压力下运行，这样就会引发爆管等安全事故。
2.3部分炉管老化，管壁变薄
目前，各采油厂的湿蒸汽发生器大部分投产的时间比较早，最早的已运行了20年的时间，而且是连续运行，部分锅炉的炉管几附属管线老化情况比较严重。在湿蒸汽发生器运行中，强化了给水水质的管理，狠抓了给水的水质管理。但是，炉管都不同程度地存在着一定化学和电化学腐蚀，尤其是氧腐蚀，致使炉管的管壁厚逐步降低，有的地方甚至会出现凹坑麻点，强度下降，并且该位置的应力比较集中，易引发爆管安全事故。
2.4部分炉管内部结垢，导热能力差
湿蒸汽发生器在长期连续的运行中，在其炉管内壁结有一定的水垢，水垢的导热能力比钢材低得很多，阻碍热量的传递，同时金属壁面的冷却受到影响，导致管壁温度升高，使金属材料的机械强度降低，造成受热面变形、鼓包、爆管等安全事故，损坏了锅炉，影响了使用寿命，而且炉管内流通面减小，增加水的流动阻力，造成人为的检修的工作量，浪费人力、物力资源。
2.5火焰偏烧
湿蒸汽发生器在长期运行中，由于原油中含有少量的杂质，如沙子、固结颗粒等易积存在油嘴中，容易造成对油嘴的磨损，使油嘴的内表面产生凹槽，导致燃油的雾化度不好，影响燃油的燃烧，使火焰颜色发黑，严重时可以引起锅炉冒黑烟。同时，也可以导致湿蒸汽发生器的火焰偏离炉膛的中心，产生偏烧现象，这样就使偏向火焰一侧的炉管处于火焰的撩烧之中。随着时间的延长，其炉管内部的材质发生变化，强度下降。虽然检测厚度仍然没有明显变薄，但其已经不能承受湿蒸汽发生器的额定压力了，容易引发爆管等严重安全事故。
3降低运行风险的改进措施及效果
3.1定期对控制系统进行测试
湿蒸汽发生器上采用的可编程序控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。该系统具有编程方法简单易学，通用性强，适用性强等特点。为了保证安全运行，不发生超温、超压等不安全因素，特设立了18项报警监测点，这18个报警点基本上完全涵盖了锅炉的各个隐患点，当这18个报警监测点中的一个点参数不正常，则可编程序控制器就可以发出指令使锅炉灭火停炉，进而进行吹扫，直到把该报警的参数恢复正常以后，才可以重新启炉点火，这就要求定期对湿蒸汽发生器的自动化控制系统进行检查和测试，对各项报警的设定值进行监测，严禁人为更改其设定值的大小。通过严格落实“点检制”，发现问题及时整改，确保自动化控制系统灵敏、可靠、准确，可有效地保证湿蒸汽发生器时刻在程序的监控下平稳安全地运行。
3.2加强对蒸汽出口安全阀的校验
为了保证安全阀动作灵敏、可靠，定期组织由技术监督部门对其开启压力进行检定。同时，在现场的应用中，组织技术人员对安全阀进行手动排放，确定其能否回位，确保安全阀在达到设定值时能正常开启，防止在运行中超压。同时，安全阀开启时发出的声音，可以使运行人员觉察到工作压力已经达到设定值，应及时而迅速地降压运行，保证湿蒸汽发生器的安全运行。
3.3定期对炉管进行测厚
由于湿蒸汽发生器在运行中不可避免地要造成一定的腐蚀，这主要是氧腐蚀，腐蚀的最大隐患就是导致炉管的某些部位厚度降低，其强度也相应下降，承压能力也随之降低，给运行中的安全性带来很大的隐患。尤其是在对一些地层压力比较高的井注汽时危险性就更大。这就要求在湿蒸汽发生器的日常管理中要加大对炉管的测试密度和频率，对于重点部位要多选几个点进行测查，同时要保证每注完一口井就要检测一次，并对检查的结果进行分析，以免发生假数据，进而误导对炉管实际情况的判断。及早发现一些偏薄的炉管，积极主动地采取更换炉管或降压运行的方式，以保证湿蒸汽发生器的安全、可靠、平稳运行。
3.4定期清洗油嘴，观察炉膛内炉管的结灰情况
湿蒸汽发生器在长期运行中，由于原油中含有少量的杂质，如沙子、固结颗粒等易积存在油嘴中，容易造成对油嘴的磨损，故应定期地对油嘴拆下来，用柴油进行清洗，清除其中的残渣，保证锅炉的安全运行。同时在清洗油嘴时，要注意观察炉管的结灰情况。火焰偏烧一侧的炉管结灰比较厚，而且颜色发黑，质地坚硬，这是由于火焰直接燃到炉管上，导致燃油燃烧不好的结果。发生火焰偏烧的另一重要原因就是油嘴的位置不符合要求，在现场中采用三条螺杆对称120度支撑在油嘴正六边形的三条边上，通过调整螺杆的长度，使油嘴的位置正位于瓦口的圆中心，并且和瓦口的圆面垂直，这样火焰才会处于炉膛的中心，使周围的炉管受热均匀，传热良好，该方法在KD521注汽站得到了很好的应用，保证了锅炉的安全经济平稳地运行。
3.5加强水质管理，确保给水合格
湿蒸汽发生器水质管理主要是对给水硬度、给水中的溶解氧及所用于除去残硬、残氧的加药量的控制：
(1)控制好给水硬度，要求值班工人严格执行水质化验制度，确保水质化验准确性和及时性，合理掌握水处理设备的运行和再生时间，力争达到较好的再生效果，保证再生质量，确保湿蒸汽发生器的给水硬度为零，防止炉管结垢。
(2）加强给水含氧的控制。在日常工作中，要重点加大对除氧器的维护保养力度，目前，湿蒸汽发生器采用的除氧方式为常温过滤式除氧器。该除氧器每天必须对其的海绵铁进行反洗，在实际应用中，正积极摸索采用“气体反冲法”现处于实践阶段，其反洗比较彻底，除氧效果有了很大的提高。同时定期对二级罐中的树脂进行再生，确保除氧器具有一个良好的工作状态，同时加强对含氧的测量检查和监控工作，发现问题及时解决。
(3）控制好残硬、残氧
EDTA（即乙二胺四乙酸）和Na2SO3这两种药品分别用来除残硬和残氧，需要控制好除残硬和除残氧药品的加药量。由于除残硬和除残氧药品在水中的溶解能力是一定的，过量的盐份集聚在锅炉给水中，在到达湿蒸汽发生器辐射段时水不断蒸发，这时炉水就会成为盐类的过饱和溶液，从而就有盐份从炉水中析出。残留在炉管内壁形成水垢，影响锅炉的安全运行。这就要求当班工人经常化验EDTA和Na2S03的过剩量，把过剩量控制在既能除去给水中的残硬和残氧，又使药品的过剩量达到最小，即使除残硬和除残氧药品的加药量控制在合理的范围内。
4几点认识
（1）加大对锅炉及其附属设备的修复力度，及时消除安全隐患，防止设备带病运行。
（2）对于一些关键部位和参数要加大巡检的力度和密度，防止其发生大幅度的变化。
（3）在现场应用中要不断地加强职工的安全和业务技术培训，确保无论从思想上、技术上都十分重视湿蒸汽发生器的安全可靠性。
参考文献
[1]康志恒油田湿蒸汽发生器在稠油开采中安全运行探讨《中国石油和化工标准与质量》 2012年13期