加熱爐是石油化工生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一，在石油煉制和石油化工生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，它利用直接火焰加熱物料，可將物料加熱到很高的溫度（1000~1100℃），亦可作為反應(yīng)器使用。然而，由于所處理的物料易燃易爆，加上明火作業(yè)，危險(xiǎn)性很大，一向是石油化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中防火防爆的重點(diǎn)部位。
一、石油化工生產(chǎn)的加熱爐
石油化工生產(chǎn)中所使用的加熱爐常采用管式加熱爐，爐型有多種，但其一般由四個(gè)部分構(gòu)成，分別是輻射室、對(duì)流室、煙囪和燃燒器。在輻射室和對(duì)流室內(nèi)裝有爐管；在輻射室的底部、側(cè)部或頂部裝有燃燒器。先進(jìn)的加熱爐還有煙氣熱量回收系統(tǒng)，空氣和比的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，低溫物料經(jīng)對(duì)流室爐管和輻射室爐管，在爐膛內(nèi)吸熱升溫，出加熱爐時(shí)達(dá)到所需的工藝要求。
管式加熱爐也可以作為反應(yīng)器使用，如烴類(lèi)裂解反應(yīng)器等。在這種場(chǎng)合的爐型往往更為復(fù)雜，爐管往往采用異形管，但基本原理不變。
加熱爐所使用的燃料主要是液體和氣體燃料，有燃料油、液化石油氣、天然氣等。如果將燃料與空氣混合后再經(jīng)燃燒器噴嘴進(jìn)入輻射室燃燒，其燃燒速度快，燃燒完全，熱效率高，加熱均勻，爐管不易結(jié)焦與破裂。這種爐子燃燒時(shí)無(wú)火焰，稱(chēng)為無(wú)焰燃燒爐，是一種較先進(jìn)的加熱爐。
二、火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
1.爐管破裂發(fā)生火災(zāi)
加熱爐爐管損壞，管內(nèi)物料漏入爐膛發(fā)生火災(zāi)。爐管破裂的原因有：管壁燒穿，管材腐蝕和磨損，爐管壓力高于規(guī)定壓力等。管壁常由于熱交換面局部溫度過(guò)高、材料的機(jī)械強(qiáng)度降低、金屬出現(xiàn)屈服和不可恢復(fù)的變形、管壁變薄，導(dǎo)致管壁破裂或洞穿；爐管過(guò)熱經(jīng)常發(fā)生在有各種積垢（焦炭、鹽類(lèi)等）或其他傳熱差的外來(lái)雜技的管段。爐管外表面受到空氣中氧的作用和燃燒產(chǎn)物中硫化物的作用而腐蝕，且腐蝕速度隨空氣供給系數(shù)和管表面溫度的升高而升高；爐管內(nèi)表面受到高溫物料及其所含雜技的腐蝕，還會(huì)受到 流動(dòng)物料的機(jī)械磨蝕。物料壓力增設(shè)的原因主要是由于管內(nèi)結(jié)焦和鹽的積垢，使系統(tǒng)流體阻力增加的結(jié)果。
管式加熱爐的回彎頭也是容易發(fā)生泄漏之外。物料外泄的情況有：管子和回彎頭連接不嚴(yán)密；回彎頭受到損壞；塞在回彎頭殼體的塞子貼得不嚴(yán)密；塞子脫落等。
2.燃料管線泄漏引起火災(zāi)
燃料管線由于法蘭接頭、開(kāi)關(guān)、閥門(mén)出現(xiàn)故障或管道受損，流淌出來(lái)的液體以及燃料管線泄漏出氣體或蒸氣會(huì)被燃燒器的火焰引燃而著火。
3.爐膛發(fā)生爆炸
燃?xì)狻⑷加偷募訜嵩O(shè)備，其爐膛空間可能發(fā)生爆炸。發(fā)生爆炸有兩種情況：一是發(fā)生在點(diǎn)火開(kāi)工階段，若供燃料管道的燃料或管式加熱爐爐管內(nèi)的可燃物料漏進(jìn)爐膛，可能與空氣形成混合物；二是燃燒器或噴嘴的火焰突然熄滅而燃料繼續(xù)供應(yīng)時(shí)發(fā)生爆炸，烽火的原因有多種，如水進(jìn)入液體燃料而形成“水塞”，或者氣體燃料管中產(chǎn)生了凝結(jié)水，臨時(shí)中斷進(jìn)料，也可能發(fā)生烽火現(xiàn)象，熄火后，進(jìn)入爐膛的燃料蒸發(fā)，其蒸氣和空氣可形成爆炸性混合物。
4.煙道發(fā)生爆炸
當(dāng)空氣不足，不能保證燃料完全燃燒的情況下，加熱爐的煙道內(nèi)可能發(fā)生爆炸。燃料不完全燃燒的產(chǎn)物含有的燃?xì)猓貏e是氫、一氧化碳，和空氣混合能發(fā)生燃燒爆炸。燃燒過(guò)程處于不正常狀態(tài)也會(huì)發(fā)生不完全燃燒。通過(guò)砌爐不嚴(yán)密處空氣能夠被入煙道。
5.結(jié)焦引起危險(xiǎn)
石油化工生產(chǎn)的加熱爐操作溫度較高，物料黏度又較大。如果物料在爐管中流量較低，停留時(shí)間爐管壁溫過(guò)高，極易在爐管內(nèi)結(jié)焦。結(jié)焦一方面使?fàn)t管導(dǎo)熱不良，引起局部過(guò)熱，管壁溫度升高，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致?tīng)t管燒穿，介質(zhì)大量泄漏，引起燃燒爆炸事故；另一方面使?fàn)t管內(nèi)徑變小，阻力增大，引起進(jìn)料壓力增加，同樣引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。
6.操作不當(dāng)引起事故
加熱爐是采用明火對(duì)爐管內(nèi)的原料進(jìn)行加熱，爐管內(nèi)充滿(mǎn)高溫、高壓物料，要求工藝系統(tǒng)必須穩(wěn)定操作。如果工藝參數(shù)控制不當(dāng)，如爐管進(jìn)料流量不均勻，偏低，物料黏度無(wú)窮大，燃料油、氣壓力無(wú)窮大，燃燒器火嘴燃料壓力過(guò)大，爐膛和爐管溫度過(guò)高，加熱爐出口溫度過(guò)高，爐膛產(chǎn)生負(fù)壓等，都有可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故。
7.加熱爐成為可燃性混合物的引火源
加熱爐明火、加熱爐高溫表面、高溫物料輸送管線都可成為可燃物的引火源。鄰近工藝設(shè)備發(fā)生了事故，產(chǎn)生的蒸氣或氣體與空氣形成可燃性混合物與爐子的高溫部件接觸，即可發(fā)生燃燒或爆炸，火焰會(huì)很快沿著可燃性混合物向事故發(fā)生地蔓延；可燃性混合物還可能被吸入爐膛，在爐膛內(nèi)著火，并向事故發(fā)生地傳播。管式加熱爐管冷卻速度較慢，從1000℃冷卻至250℃需3～6小時(shí)，因此，即使燃燒器熄火之后，加熱爐仍可能成為引火源。
三、防火防爆安全措施
1.安全合理布置
加熱爐宜集中布置在裝置的邊緣，并且位于可燃?xì)怏w、液化烴、易燃液體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。加熱爐和相鄰設(shè)備（裝置）之間要留有不小于規(guī)范要求的防火間距。爐子和具有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的露天裝置之間可布置封閉型的無(wú)危險(xiǎn)的工藝生產(chǎn)的房間，這樣的建筑物是一種特殊的保護(hù)屏障。
加熱設(shè)備的房間應(yīng)單獨(dú)設(shè)置，其建筑應(yīng)為一、二級(jí)耐火等級(jí)。房間的門(mén)應(yīng)防火門(mén)，如確定生產(chǎn)需要設(shè)在廠房?jī)?nèi)，房間門(mén)應(yīng)直通室外，并且應(yīng)用磚墻與車(chē)間其它崗位隔開(kāi)。
2.嚴(yán)格控制工藝參數(shù)
石油化工生產(chǎn)的加熱爐只靠一般的測(cè)量?jī)x表、搬運(yùn)調(diào)節(jié)或單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)不能滿(mǎn)足安全的要求，宜采用計(jì)算機(jī)來(lái)控制生產(chǎn)，測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)，進(jìn)行二次分析、綜合、判斷和數(shù)據(jù)處理，并按照預(yù)先給定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，高速常規(guī)調(diào)節(jié)器的給定值，實(shí)現(xiàn)過(guò)程的閉環(huán)控制。計(jì)算機(jī)控制方案是對(duì)加熱爐的反應(yīng)溫度、物料稀釋比、運(yùn)轉(zhuǎn)周期等進(jìn)行控制。除配備工藝參數(shù)測(cè)溫和報(bào)警系統(tǒng)外，還必須設(shè)置有關(guān)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要有：原料溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；燃料油、氣壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；爐頂火嘴、側(cè)壁火中級(jí)用的燃料壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；爐管進(jìn)料流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；爐管物料稀釋劑注入流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)；加熱爐出口溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。生產(chǎn)中要保證測(cè)量食品、儀表、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)靈敏好用。
應(yīng)嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程操作，嚴(yán)格控制溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)，尤其要防止出現(xiàn)溢料、噴料，嚴(yán)禁超負(fù)荷帶病運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.保證設(shè)備完好無(wú)漏
加熱爐的設(shè)計(jì)要合理，選票制造要嚴(yán)格，工藝要嚴(yán)謹(jǐn)，使用中要定期檢測(cè)設(shè)備壁厚和耐壓強(qiáng)度，并在設(shè)備和管道上加裝壓力計(jì)、安全閥和放空管，確保加熱設(shè)備完好不漏。
采取防腐措施，清除加熱設(shè)備中的腐蝕性雜質(zhì)，向物料中加進(jìn)腐蝕抵制劑；清除加熱物料中的硬性雜質(zhì)以減少管材機(jī)械磨損。
管式加熱爐的回彎頭塞子應(yīng)按孔洞磨合好；檢查回彎頭的制造質(zhì)量； 爐管有過(guò)熱、變形、鼓脹等管段時(shí)要及時(shí)更換；對(duì)爐管進(jìn)行水壓試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在缺陷和故障及時(shí)修理。
防止燃料管泄漏的措施有：查看燃料系統(tǒng)的狀況，防止出現(xiàn)不嚴(yán)密的損壞現(xiàn)象；清除流水的燃料；在離加熱爐10m處的燃料管上安裝附加閘閥，以便快速地?cái)嗔贤t。
4.采取隔離措施
加熱爐和高溫物料管道應(yīng)與可燃物隔離，加熱爐的外部高溫部件應(yīng)用隔熱材料保護(hù)，防止可燃物或可燃構(gòu)件與之接觸而發(fā)生受熱自燃。應(yīng)經(jīng)常清除高溫表面上的污垢和物料，防止因高溫表面引起物料自燃分解。
設(shè)置爐外水蒸氣幕，以便 把爐子和相鄰設(shè)備發(fā)生事故時(shí)產(chǎn)生的蒸氣支隔離開(kāi)來(lái)，防止相鄰工藝設(shè)備發(fā)生事故時(shí)產(chǎn)生可燃?xì)怏w或蒸氣流入加熱爐。運(yùn)用外部水蒸氣幕的方案有兩種：一種是連續(xù)的蒸汽幕，可從一面、三面或四面保護(hù)單個(gè)爐子或一組爐子；另一種是局部的起鈍化作用的蒸汽幕，用以保護(hù)爐子有引火源危險(xiǎn)的個(gè)別區(qū)域或部件。
5.避免和清除結(jié)焦
調(diào)節(jié)燃燒器火嘴的火焰，盡量避免火焰直接接觸爐管，或采用火焰輻射加熱方式，甚至必勝熱煙氣加熱方式，以減弱爐管局部受熱過(guò)度產(chǎn)生結(jié)焦。管道、燃燒器和輻射盤(pán)要合理布置，以保證整個(gè)爐管長(zhǎng)均衡受熱。操作中要保證物料沿爐管高速運(yùn)動(dòng)（2～3m/s），或向爐管內(nèi)注入稀釋劑以增大管內(nèi)物料流速。近年來(lái)研究了抵制結(jié)焦的添加劑，它們是某些含硫化合物，如（C4H9）2SO2、噻吩、Na2S水溶液、（NH4）2S等，少量加入到物料中，能起到抵制結(jié)焦的作用。但這種添加劑添加入量過(guò)多，會(huì)腐蝕爐管；在高溫（如850℃）操作條件下，不起抵制作用。
爐管結(jié)焦時(shí)一般出現(xiàn)如下情況：爐管進(jìn)料量不變的情況下，進(jìn)口壓力增大，壓差增大；從觀察孔可看到輻射室爐管管壁上某些地方因過(guò)熱出現(xiàn)光亮點(diǎn)；投料量不變及管出口溫度不變但燃燒耗增加，管壁及爐膛溫度升高。
上述現(xiàn)象分別或同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，表明爐管內(nèi)有結(jié)焦，必須及時(shí)清焦。清焦方法有不停爐清焦和停爐清焦法。不停爐清焦是在加熱爐操作一段時(shí)間后有較多的焦需要清焦時(shí)，切換輕質(zhì)原料，并加入大量水蒸氣，當(dāng)壓力減小后（焦已被大部分清除），再切換為原來(lái)的物料。停爐清焦法是將進(jìn)料及出料切斷后，用惰性氣體和水蒸氣清掃管線，逐漸降低爐溫，然后通往空氣和水氣燒焦。燒焦期間，不斷檢查出口尾氣的二氧化碳含量，當(dāng)二氧化碳濃度低至0.2％（干基）以下時(shí)，可以認(rèn)為在此溫度下燒焦結(jié)束。煤焦過(guò)程中爐管出口溫度必須嚴(yán)格控制，不能超過(guò)750℃，以防燒壞爐管。堅(jiān)硬的焦塊有時(shí)需用機(jī)械方法除去，如用氣動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)管中錘頭去焦。
6.防止?fàn)t膛爆炸
對(duì)燃油、燃?xì)獾募訜釥t，在爐子點(diǎn)火前，應(yīng)檢查供油供氣閥門(mén)的關(guān)閉狀態(tài)，用蒸汽吹掃爐膛，排除其中可能積存的爆炸混合氣體，以免點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸。在爐膛內(nèi)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警裝置和自動(dòng)安全點(diǎn)火控制裝置。
燃料氣應(yīng)不帶水，并除去燃料中的機(jī)械雜質(zhì)，定期清洗噴嘴，燃料供應(yīng)要可靠，防止操作中中斷熄火，熄火時(shí)要利用燃料線的自動(dòng)切斷系統(tǒng)。
為了防止燃燒室或加熱爐發(fā)生爆炸或爆炸時(shí)設(shè)備遭到破壞，在燃燒室（爐）墻壁的四周安裝防爆門(mén)，容積較大的燃燒室可安裝數(shù)個(gè)防爆門(mén)，泄壓面積按燃燒室內(nèi)部?jī)羧莘e的250cm2/m3設(shè)計(jì)。
7.防止煙道爆炸
燃料燃燒時(shí)，要保持最佳的空氣供給系數(shù)，以保證正確的燃燒過(guò)程。采用氣體分析儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)爐膛氣中二氧化碳含量最多，而沒(méi)有一氧化碳和氫氣時(shí)為最佳狀態(tài)。注意磚砌墻的完整嚴(yán)密性，及時(shí)檢修，不允許空氣被吸進(jìn)煙道。安裝防爆片，一旦發(fā)生爆炸能保護(hù)煙道。
8.設(shè)置安全裝置和滅火設(shè)施
對(duì)于有增壓危險(xiǎn)的加熱設(shè)備，要設(shè)置溫度、壓力、液位等報(bào)警和安全泄放裝置；容量較大的加熱設(shè)備應(yīng)備有事故排放罐，設(shè)備發(fā)生沸溢和漏料的緊急狀態(tài)下，應(yīng)將設(shè)備內(nèi)物料及時(shí)排放事故排放罐，防止事故擴(kuò)大；在燃?xì)獾幕責(zé)嵩O(shè)備進(jìn)氣管道上應(yīng)安裝阻火器，以防回火；加熱爐內(nèi)安裝滅火系統(tǒng)，以便于直接控制和消滅燃燒室內(nèi)的火災(zāi)；加熱設(shè)備附近應(yīng)備有蒸汽滅火管線及滅火器材。
9.制定應(yīng)急處理預(yù)案
加熱爐屬于火災(zāi)危險(xiǎn)性大的消防重點(diǎn)加熱爐生產(chǎn)應(yīng)有完善的應(yīng)急處置方案，并組織實(shí)地演練，保證在發(fā)生超溫、超壓、溢料、噴料、火災(zāi)、爆炸等異常情況或事故時(shí)能準(zhǔn)確、迅速地采取有力措施，爭(zhēng)取在事故初始階段得到控制和解決，防止事故擴(kuò)大造成更大損失；并保證事故發(fā)生后的安全疏散。