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1、海洋石油 121浮式储油轮FSOU锅炉承受闪蒸原油的改装设计 陈海江 张家茂 胡刚明来源：广东造船2023 年第 06 期摘要：为了使海洋石油 121浮式储油轮FSOU锅炉可以承受闪蒸原油，从原锅炉使用闪蒸原油存在的问题和风险入手，主要针对闪蒸原油的油品特性，如闪点、倾点、油品稳定性和温度把握等方面，在改装设计中实行多种安全保护与检测措施，确保改造后的锅炉可安全运行，实现降本增效、提高经济效益的目的。关键词：海洋石油 121;锅炉改造;闪蒸原油;降本增效中图分类号：U644.5+8 文献标识码：AAbstract： In order to enable the original ship bo
2、iler of the HYSY121floating storage offloading unit FSOU project to burn flash crude oil， this paper expounds the problems and risks of using the flash crude oil in the original boiler， sorts out the technical difficulties and key points， aiming at the characteristics of flash crude oil， such as fla
3、sh point， pour point， oil stability and temperature control and others， carries out the boiler-related systems retrofitting， through taking necessary safety measures to control various risks， and ultimately ensures the safety and reliability of burning flash crude oil， and achieves the purpose of bu
4、rning flash crude oil， reducing cost and increasing efficiency， and improving economic benefits.Key words： HYSY 121; Boiler retrofitting; Flash crude oil; Reduce cost and increase efficiency 1 引言海洋石油 121浮式儲油轮FSOU是由原凤凰洲油轮改造而成，具有储油、外输功能，承受内转塔式单点系泊定位、串靠尾输。原船两台锅炉使用 180CST 重油和MDO 作为燃料油，不符合使用闪蒸原油的要求。为到达节能
5、减排、降本增效的目的，要求对原锅炉及其系统进展改造，实现油田自产的原油经闪蒸装置处理后可直接供燃油锅炉使用。虽然此类锅炉改造工程在中海油具有成功改造案例，但此工程是在原船锅炉上进展局部改造，而不是通过更换锅炉而进展的大换改造。通过与业主方、锅炉改造厂家、院校专家、 CCS 及 ABS 船级社等屡次沟通，最终确定了锅炉改造方案并通过了CCS 和ABS 船级社的审核。经过专业锅炉改造厂家的设计和施工，按要求在交船节点前改造完成并通过试验验证，确保原船锅炉可以安全使用闪蒸原油。2 原船燃油锅炉简介原船燃油锅炉为Aalborg 制造的两台MISSION OL 型锅炉，燃烧器型号为KBSD1900。2.
6、1 锅炉参数品牌：AalborgDenmark 数量：2 台型式：立式，水管锅炉产气量：25 Ton/h工作压力：1.6/0.7 MPa给水温度：60 燃料：180 cSt 重油50 和船用柴油MDO 燃烧器型号：KBSD1900。锅炉把握系统：Aalborg UNISAB 把握系统2.2 燃烧器锅炉共配 2 个燃烧器：主燃烧器和点火燃烧器。燃烧器系统原理图，见图1。2.2.1 主燃烧器主燃烧器可以使用 180 cSt 的燃料油，承受蒸汽雾化。主燃烧器外形图，见图2。2.2.2 点火燃烧器点火燃烧器为电点火。锅炉启动时点火使用轻柴油，具有独立的轻柴油供给系统。点火燃烧器原理及外形图，见图 3。
7、从图 1、图 2 可见：主燃烧器既可以承受蒸汽雾化也可以承受空气雾化，原船设计承受蒸汽雾化式。该主燃烧器构造中，蒸汽及燃油分别在主油枪内部的内外管内运行、在雾化器内集合雾化喷射。3 原锅炉承受闪蒸原油存在的问题与风险3.1 油品参数比照分析本船闪蒸原油生产工艺流程为：井口生产井液含水原油原油生产分别器一级脱 水电脱水器脱盐+脱水原油缓冲罐脱气外输泵海底管道海洋石油 121 储存闪蒸设备撬闪蒸处理，提高闪点闪蒸原油舱储存合格各日用油柜燃油设备。原油本身具有挥发性和不稳定性，本船闪蒸原油只是在原油根底上通过闪蒸装置提高了闪点，并没有经过炼油厂的其他相关工艺处理，闪蒸后的原油照旧是非标油品，所以闪蒸
8、原油稳定性是不确定的。依据闪蒸原油与ISO8217-2023 中规定的轻柴油和燃料油各项参数的比照可知：运动粘度为 11.9 cst50 时;闪点 80 ，高于规定中 60 的要求，油品偏于安全;倾点为 40 ，流淌性能较差;其他参数，如粘度、硫含量、水分、灰分、金属杂质等，都明显小于燃料油RMG180 的极限值，接近轻柴油，个别参数甚至优于轻柴油，如水分和总残碳值等。3.2 存在问题与风险仅从闪蒸原油的参数来看，闪蒸原油是相对安全的，但原油内的易挥发成分并不能保证被闪蒸装置完全分别出来。原锅炉KBSD 燃烧器是基于ISO8217 性能稳定的油品进展设计的， 而且由于锅炉具有明火燃烧的特性，其
9、安全性要求较高;此外，在锅炉点火的瞬间对于锅炉炉 膛和锅炉四周的防爆要求更高。因此，原锅炉使用闪蒸原油作为燃料油，对锅炉的各个系统均需要进展相应改造，以到达锅炉安全使用的目的。原船锅炉燃用闪蒸原油存在的问题和风險，主要有如下几个方面：（1） 闪蒸原油闪点为 80 、倾点为 40 ，这就要求系统内油温必需准确把握在确定范围内。假设温度过高将有大量的可燃气体挥发，假设温度过低将导致流淌性变差，进而影响系统内设备及仪器仪表的正常使用;（2） 闪蒸原油存在不稳定性，需要确保锅炉燃烧器把握系统无漏泄。不管是泄漏至燃烧器四周还是锅炉炉膛内部，遇到高温均会蒸发或挥发出危急性气体，从而产生爆炸风险;（3） 锅
10、炉燃烧器的火焰探测系统一旦消灭问题，假设不能准时做出检测，会导致炉膛内积聚较多未完全燃烧的燃油，将蒸发或挥发出危急性气体，从而产生爆炸风险;（4） 原锅炉的点火方式为电点火，点火枪比较长、高压点火电缆也比较长，一旦某个部位绝缘不好将会在对应部位产生电火花，假设恰好四周有可燃气体就会存在爆炸的风险;（5） 原锅炉KBSD 燃烧主油枪为老式油枪，主油枪为内外环管式，雾化蒸汽在内管、燃油在外管，假设连续使用蒸汽作为雾化介质，雾化蒸汽会将主油枪中的燃油连续加热导致喷油嘴处的油温很高，从而产生爆燃风险。综上所述，整个锅炉改造的重点为原油闪蒸后的油品闪点、倾点、温度把握，以及油品稳定性的把握与检测，需实行
11、多种保护措施以确保改造后锅炉安全运行。4 承受闪蒸原油锅炉改造方案4.1 增加可燃气体探测系统增加可燃气体探测系统，并入锅炉燃烧把握系统内，如图4、图 5 所示：在锅炉四周加装可燃气体探测设备，用以实时检测锅炉四周可燃气体浓度，从而检测燃油管路中和燃烧器主油枪是否存在漏泄现象，并可监测燃烧状况;假设在燃烧器启动或燃烧过程中消灭可燃气体浓度 超标时，可准时自动切断燃烧器管路以确保安全。4.2 改造点火油枪系统原锅炉柴油点火方式不作变更，避开在点火过程中产生火花，降低点火风险;原点火电极 的绝缘材料是陶瓷且点火电极较长，对点火电极进展改造。改造后为全包围式点火电极，削减了导电的暴露局部，确保其不会
12、漏电;对点火电缆与点火电极接头处作绝缘处理，进一步保证 点火安全。4.3 改造火焰检测系统原火焰检测设备使用的是西门子RAR9+LAE10 系列，该火焰探测器为光电池型，对于使用闪蒸原油会存在火焰信息反响不准确从而导致爆燃风险，需要改造为感应紫外线的火焰检测系统，该火焰探测器通过感应火焰中的紫外线强度来确定火焰是否正常。改造后的火焰探测系统更好的适应了闪蒸原油的特点，使反响火焰信息更为精准和安全牢靠。4.4 增加燃油检漏阀和燃油切断阀在燃烧器的燃油管路中增加一个检漏管路及阀门和一套主燃油切断阀，尽可能削减燃油泄漏的可能，最大限度的避开燃油泄漏至锅炉炉膛中，从而避开风险。4.5 更换型燃烧器主油
13、枪和主喷油嘴原燃烧器主油枪为内外环管式，雾化蒸汽在内管、燃油在外管，雾化蒸汽与燃油进展热交换导致燃油被过度加热;而型的主油枪中雾化介质和燃油管路完全独立分开，两者只会在主 喷油嘴前进展接触;此外，改造后使用压缩空气作为雾化介质，可以最大限度的避开燃油被过 度加热的可能，同时将原雾化蒸汽进锅炉管线盲死。4.6 增加压力仪表管线电伴热系统燃油管路中的压力表和压力传感器的信号管内的油不会流淌，由于闪蒸原油倾点为40 ，流淌性较差，在室温状况下会消灭凝固现象，从而导致燃油压力表和传感器不能正常工作。为此，在压力表和传感器的信号管线外部缠绕低温电伴热带，从而保证压力仪表管线内的闪蒸原油不会消灭凝固现象，
14、保证仪表管线正常工作。4.7 增加燃油管的温度把握设备闪蒸原油闪点为 80 、倾点为 40 ，保证系统内闪蒸原油温度不会消灭过高或过低现象尤为重要。通过修改燃油温度把握器参数及报警值，将系统内油温大体稳定把握在45 50 范围内，从而保证整个系统对闪蒸原油油温的要求。4.8 增加把握箱在锅炉旁增 1 个把握箱，功能主要包含可燃气体检测报警、闪蒸原油温度指示及报警、闪蒸原油泄漏报警等;对原把握箱的电气局部进展相应改造，同时将把握箱与原把握箱进展信号/把握程序的交互把握，从而确保安全使用闪蒸原油。4.9 延长预扫风时间延长锅炉启动过程中的预扫风时间，增加锅炉炉膛内的换气量，以进一步保证点火的安全。
15、5 结论（1） 通过对闪蒸原油特性的分析，结合原船锅炉特点，将原船锅炉燃用闪蒸原油存在的 问题与风险逐步排查出来，提出有效的改造措施和方案，从根本上确保了原船锅炉改造后燃用闪蒸原油的安全性和牢靠性;（2） 中海油适应国家降本增效要求，改造后的锅炉可以直接燃用油田自产经闪蒸设备处理后的原油，降低了运营本钱，提高了经济效益，到达降本增效的目的;（3） 船舶锅炉仅通过局部改造就可以燃用闪蒸原油的实例尚属于首次，油田自产原油未 经工厂炼化处理就可以作为一种可供锅炉直接燃用的油品种类，意义格外重大。该锅炉改造案例的成功，将对有类似锅炉改造需求的船舶或其他行业锅炉改造均具有确定的指导意义，而且对于船舶上其他重要设备，如主机，发电机组等是否可以改造为可以直接燃用闪蒸原油均具有确定的参考意义。参考文献1 车得福.锅炉M. 西安：西安交通大学出版社， 2023-01.2 曹云.FSOU 辅锅炉改造船用锅炉燃烧原油的技术应用J.中国 科技投资，20236.3 周志平，滕兵.南海盛开锅炉改造J.资源节约与环保，2023 12 ： 4-6. 4赵小刚，孙先志.在用锅炉改造应留意的几个环节J.质量天地， 202302.5石斌，杨伟.工业锅炉改造风险分析及建议J.特种设备安全技术， 202306.