南海盛开锅炉改造

周志平 滕 兵

（天津中海油能源发展油田设施管理有限公司 天津 300457）

南海盛开锅炉改造

周志平 滕 兵

（天津中海油能源发展油田设施管理有限公司 天津 300457）

本文简述了南海盛开锅炉用两台新型小锅炉替代原有锅炉的思路及过程，改造后保障了油田生产的安全性，锅炉热效率增加，并燃用陆丰原油，每年可节约2000万元左右，经济效益显著。

南海盛开；锅炉改造；经济性；可靠性

1 前言

南海盛开浮式储油轮FSOU原使用一台蒸发量为65吨/小时的蒸汽锅炉，一直燃用外购的180CST重油。2012年6月船舶坞修期间对原有的老锅炉及其辅助系统进行改造，使用两台新的35吨/小时蒸发量的船用锅炉替代原有的65吨/小时的锅炉，正常生产时使用一台，外输作业时使用两台，用陆丰油田生产的原油作为燃烧原料，180CST重油作为备用燃料，并改造了相应的辅助系统包括给水系统，燃烧系统，排烟系统，电仪控制系统，火气系统。

这项锅炉改造工程在中海油属于首例且在国内无可借鉴的成功案列，难度非常大，盛开轮坞修项目组通过和设计公司、锅炉生产厂、ABS船级社、船厂多方面沟通，最终确定了改造方案，并通过了ABS船级社的审核，目前经过了半年多的运行证明这项改造工程还是相当成功的。

2 旧锅炉简介

锅炉是南海盛开轮的重要设备之一，为油舱内货油的加温和外输卸货期间驱动蒸汽卸货油泵提供蒸汽动力。南海盛开轮锅炉型号为MITSUBISHI-CE，燃用180CST重油，已经使用36年，每年的燃油成本高，大概是两千多万元；备件购置相当困难，影响设备的可靠性；功率匹配不适合盛开号现在的生产作业，日常生产时所需的蒸汽量达不到锅炉额定蒸汽量的一半，在外输卸货期间蒸汽的使用量达到额定蒸汽量的80%。

3 锅炉的改造初步方案

3.1 方案一

2007年，JHN作业公司对其油田生产的油品化验和油质评价、锅炉喷油器改造方案的咨询和评估，研究得出结论盛开锅炉可以通过对原锅炉系统燃烧器的改造，使用油田生产的原油作为燃料，节约燃油成本。

由于原油进机舱存在较大的安全隐患，另外在实际技术应用中原油燃烧对锅炉的壳体、炉筒、炉胆、联箱、对流管束、过热器等部件的影响不确定，很难保证在更换新燃烧器后的设备安全。出于安全方面的诸多考虑，JHN管理层没有同意改造这一改造方案。

3.2 方案二

2010年，中海油深圳分公司陆丰作业区委托天津中海油能源发展油田设施管理有限公司进行盛开锅炉改造可行性研究，其机务部门通过大量的前期调研--翻阅有关锅炉的资料、咨询盛开轮的入级船级社ABS及国内有关的锅炉专家等工作，最终提交了可行性调研报告。

可行性调研报告中初步方案是将原有锅炉改造成两台蒸发量为35吨/小时的船用锅炉，平常运行一台锅炉即可保证船舶蒸汽量的要求，外输卸货时运行两台锅炉满足外输卸货。

并将锅炉及其给水、控制、供油、排烟、惰性气体等各个系统进行改造，使其满足燃用油田自产原油的要求，整体改造方案送ABS船级社审查，以达到满足船级社规范要求和认证。

初步预估锅炉改造费用为1800万元。

方案考虑了如下几个方面：

（1）经济性：日常生产只需要用一台锅炉，使锅炉运行负荷和蒸汽消耗匹配更合理，并且采用新技术和燃用油田自产原油，节约了燃料成本；

（2）设备的可靠性：两台锅炉一用一备，提高了设备可靠性，保证生产的日常需要；

（3）日常管理、保养和维修：新锅炉可以采用新技术方便管理，备件也极易采办；

（4）充分考虑了安全：新型锅炉、锅炉燃油泵、燃油管路等都将设计成满足ABS规范对原油的使用要求。

方案很快就得到了中海油深圳分公司陆丰区的认可，并要求立即进行立项。

4 锅炉改造的详细设计方案

锅炉改造的详细设计是由我们配合专业的设计公司完成的，通过现场调研、方案设计、方案送审、方案改进、方案再送审、再改进、再送审，最终2011年11月锅炉及控制系统改造设计方案通过ABS审核，其难度可见一斑。

4.1 锅炉主体改造

锅炉系统改造主要工作是把旧锅炉拆除出来，并且把两台新的锅炉顺利吊运安装到设计位置。锅炉的拆除由具有处理保温棉等有害污染物资质的厂家来进行，将锅炉舱隔离，采取切割成多段转运的方法。在移除旧锅炉后，及时把旧锅炉底座一并拆除，然后结合新锅炉设备的底座安装图纸，把新的锅炉底座重新安装到位。待新的锅炉底座安装好后，再把新锅炉吊运进来进行安装。并且把燃烧器隔离房、风机底座、烟道、相关的泵撬、走道及平台依次进行安装，另外对于有关管线穿孔的墙壁进行局部加强。

4.2 锅炉底板的加强

为了满足两台新锅炉的安装要求，经过对新锅炉尺寸及重量的预估和旧锅炉的底板承载强度进行载荷计算对比，发现需要对承载地板进行加强，才能满足新锅炉的承载要求。

为此，参照ABS船级社规范要求，锅炉改造方案中增加了锅炉底板加强方案，并通过了审核。

图1 锅炉地板加强改造图

4.3 燃烧系统

锅炉正常使用时采用原油燃料，新增加一套原油燃料供给系统以提高锅炉的经济性，来自原油舱的燃油经过滤器后，由锅炉燃油泵送到燃油加热器加热，然后进入锅炉燃烧器，部分燃油经过控制阀和相关管路回流原油舱，是一个封闭的供应油系统，由于原油的闪点小于40OC,原油管线通过船舱连接到燃烧器上，由于原油需经过油轮机舱，考虑其存在的安全性问题，原油供应系统的设计严格按照ABS规范中关于锅炉燃烧原油的设计要求，原油泵需采用特殊结构，电机安装在机舱，泵体处在泵舱，转轴穿过现有的防火墙连接电机和泵体，由原油泵到机舱里燃烧器的原油供给/返回管线需用套管与机舱隔离，套管内需装气体探测器，并安装防爆抽风装置，同时增加了隔离房，使燃烧器及供油部件与机舱隔离，以保护机舱的安全性。油轮上现有的重油燃烧系统仍保留以作为备用，当原油舱进行清舱或洗舱时需用原有的重油180CST为燃料。

4.4 供水、蒸汽系统

供水系统用的主水箱利用现有的主水箱经局部改造而成。补充水为海水蒸发淡化水，盐度≤10ppm，锅炉厂家对水质进行了校核，确保添加锅炉水处理药剂到炉水系统的配置，以对锅炉水的盐度，硬度等指标进行控制。采用新的补充水系统以满足新型锅炉的要求。主水箱的水经加热到85℃～90℃，由锅炉给水泵加入到锅炉,回水压力为常压,给水泵三台，其中二用一备，每台锅炉正常工作时各使用一台。每台给水泵出口还接有最小流量管为给水启动泵时，升压并泵而设。各给水泵的最小流量管接至给水再循环母管，当给水泵启动升压时，其中给水由最小流量管返回主水箱。主蒸汽管中的过量蒸汽经控制阀到冷凝器冷凝后回到主水箱,蒸汽回水温度的70~90℃，冷凝器用的冷凝介质为海水。

4.5 排烟系统

新增加的二台锅炉各自的排烟管道汇合后进入原有的主排烟管，主排烟管道保留使用。由于燃烧废气大部分时间被直接排放大气，当外输原油时被用于生产惰气使用，烟道废气需由原有的惰气凤机引入原有惰气处理装置，经过处理后作为储油轮上惰气使用，惰气的含氧量小于5%。因此要求燃烧废气中的含氧量小于5%。

4.6 加药系统

加药的目的是去垢防腐，原主水箱上的加药口保留使用。

4.7 取样系统

原有的补充水的取样器保留使用，新增的两台锅炉还需带有各自的锅炉水取样器管线，管线上装有冷却器，以确保样品排出前被充分冷却，冷却介质为海水。

4.8 排污系统

两台锅炉的排污经各自的排污管道汇合后进入现有的排污系统。

4.9 控制系统

锅炉控制系统采用了PLC控制，功能包括：两台锅炉单独就地控制，单独自动程序启停炉，给水自动调节，燃烧自动调节及安全保护，出口蒸汽饱和温度自动调节，报警连锁保护功能等。其控制逻辑框图见图2。

图2 锅炉控制系统逻辑框图

4.10 火气系统

为了实现在发生火警和可燃气体泄露报警时，配合新建锅炉的公共控制系统盘，控制锅炉燃烧房通风系统的风机、防火风闸，原油进、出管路关断，以及对新增加的CO2施放灭火系统的控制，在新建锅炉区域增加一套FIRE&GAS火气控制系统。

5 锅炉的选型及锅炉改造施工

5.1 锅炉的选型和生产

经过对几家锅炉厂的考察及技术研讨，并通过商务招标最终确定了格菱动力设备（中国）有限公司生产的LSK30-1.6型立式针形管锅炉，其主要技术性能参数见图1所示。这种型号的锅炉最大的优点是同等尺寸下，蒸发量大，非常适合盛开锅炉改造项目对尺寸的要求。

2011年11月锅炉采购合同签订后，格菱公司对盛开轮锅炉改造项目特别重视，迅速组织公司技术骨干力量进行设计，并在12月将锅炉本体和控制系统设计方案送ABS船级社审核，并且顺利通过审核。

2012年1月，格菱公司开始锅炉本体的预制和采购燃烧器和外围水泵，油泵，风机，阀门和管线等工作，在短短6个月的时间内完成了锅炉生产和材料采办工作，并且顺利通过了ABS船级社的认证。

图3 新锅炉主要技术参数

5.2 锅炉改造施工

锅炉改造工程是南海盛开轮厂修的重点工程，盛开轮坞修项目组特别重视。在船厂的招投标工程中，特别重点审核船厂的锅炉改造施工方案和工艺，并且将锅炉改造施工方案和工艺作为技术评标的重要指标。

盛开轮驶入大连大洋船厂后，盛开轮坞修项目组就此项工作和船厂、船员、锅炉厂家、锅炉改造设计公司以及ABS船级社现场验船师在船上进行多次实地考察和多次沟通、讨论，并对船厂的旧锅炉拆除、污染物处理、锅炉底板加强、新旧锅炉吊装、新锅炉安装和焊接等方案进行了认真分析和讨论，最终确定了安全可行的施工方案，并在60天工期内完成了施工。

图4 锅炉吊装图

结语

锅炉经过改造后，盛开轮平常运行一台锅炉即可保证船舶蒸汽量的要求，只有外输卸货时运行两台锅炉满足外输卸货，提高了设备的可靠性，达到了功率匹配；锅炉燃用陆丰自产原油，每年可节约2000万元左右，节约了运行成本；提高了锅炉自动化程度，降少了现场人员的工作量；专门为锅炉安装了火气、二氧化碳等报警和灭火等系统，更进一步保证了船舶锅炉运行安全。

锅炉改造是一个系统工程，各部组件之间，各系统之间都有相互牵连关系，因此只有全面考虑问题，再结合实际情况作有针对性的改造，一定能取得良好的技术经济效果。

[1]锅炉 车得福主编 西安交通大学出版社

[2]LSK30-1.6型立式针形管锅炉使用说明书 格菱动力设备（中国）有限公司