空壓機(jī)爆炸的原因分析及如何避免
作者：于朋 蘇健
(沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司,遼寧沈陽(yáng) 1 1 0027)
本文摘自： 《中國(guó)科技縱橫》 2014(2) 《空氣壓縮機(jī)爆炸的原因分析及如何避免》
【摘 要】 從空氣壓縮機(jī)站工作安全角度,分析空壓機(jī)站爆炸與燃燒的原因,及導(dǎo)致燃燒物濃度增加的因素,提出避免火災(zāi)爆炸事故的防范措施。
【關(guān)鍵詞】 空壓機(jī)站 燃燒爆炸 防范措施
1 前言
石油、石化、 礦業(yè)、化工等工業(yè)部門(mén)都需要有一定壓力的空氣源,這些空氣源是由空氣壓縮機(jī)壓縮氣體建立的(簡(jiǎn)稱(chēng)空壓機(jī)站)。通常大家認(rèn)為空氣是不可燃燒氣體,沒(méi)有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。但是每年幾乎都有空壓機(jī)站爆炸的例子。在此淺析空壓機(jī)站的爆炸原因,并提出對(duì)空壓機(jī)站如何避免爆炸提出建議。
2 空壓機(jī)站爆炸誘因
燃燒與爆炸有三個(gè)必要因素:可燃物、助燃劑、溫度達(dá)到燃點(diǎn)。也就是說(shuō)這三個(gè)因素缺少任何一個(gè),都可以有效避免空壓機(jī)站的爆炸與燃燒。下面分別就這三個(gè)因素來(lái)介紹。
2.1 燃燒物
有油潤(rùn)滑或少油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)往往比無(wú)油潤(rùn)滑的發(fā)生爆炸概率最大,其罪魁禍?zhǔn)拙褪怯汀?/span>活塞在快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程快速?zèng)_擊、摩擦潤(rùn)滑油,使?jié)櫥托纬晌⑿☆w粒的油霧,極少部分通過(guò)填料函導(dǎo)走,而絕大部分跟隨工藝氣(空氣)進(jìn)入管道。含有油霧和油蒸氣的空氣在排氣管線中繼續(xù)向前運(yùn)行。管路中的潤(rùn)滑油被管道中的鐵銹和積碳吸附,潤(rùn)滑油逐漸濃度變大沉淀,燃燒爆炸的可能性提高。
使空氣中潤(rùn)滑油濃度增加的因素:
(1)一級(jí)填料刮油環(huán)性能失效。空氣壓縮機(jī)一級(jí)填料刮油環(huán)磨損嚴(yán)重,或因?yàn)槠渌蛩厥?機(jī)身側(cè)的潤(rùn)滑油也會(huì)進(jìn)入氣缸,這就更加劇了危險(xiǎn)性,這種情況應(yīng)該特別注意,應(yīng)當(dāng)定期檢查填料刮油環(huán)并及時(shí)更換。另外一級(jí)氣缸蓋側(cè)作用時(shí),軸側(cè)為負(fù)壓(低于大氣壓),這是如果填料的密封性不好,機(jī)身側(cè)的潤(rùn)滑油會(huì)被吸入到氣缸內(nèi)。
(2)溫度。隨著溫度的增加,潤(rùn)滑油蒸汽壓力很快增加,文獻(xiàn) [4] 記載:當(dāng)壓力為6 bar,溫度由40℃提高到80℃,油蒸氣的壓力增加40～100倍,當(dāng)溫度由80℃升到160℃,壓縮機(jī)油的蒸汽壓力增加250～500倍,而溫度高于180℃,潤(rùn)滑油的蒸氣壓力達(dá)到爆炸極限?？諝鈮嚎s機(jī)如果沒(méi)有溫度自 動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,一旦冷卻水的冷卻效果下降,或其他因素導(dǎo)致含有潤(rùn)滑油蒸氣的空氣溫度過(guò)高,排氣溫度將升高,短時(shí)間內(nèi)達(dá)到200℃ ,達(dá)到爆炸極限。
(3)壓縮機(jī)壓縮氣量減少。壓縮機(jī)的氣流有波動(dòng)性,這時(shí)通常采用卸荷器作用(使吸氣閥一直打開(kāi)),或者采用旁路卸荷來(lái)減少氣量。此時(shí)注油器正常注油,導(dǎo)致潤(rùn)滑油蒸汽濃度增加。
(4)局部油霧濃度過(guò)高。油霧的爆炸極限受溫度、壓力、流向、管徑、濃度的相關(guān)因素影響。如果油霧的蒸氣均勻的在管道氣中流動(dòng),油霧也不會(huì)達(dá)到爆炸極限。但是如冷卻器、分離器和不易流動(dòng)的盲區(qū)、盲管會(huì)導(dǎo)致油霧濃度的積攢,這些地方的油霧濃度容易達(dá)到爆炸極限。
2.2 助燃劑
空氣中有20%的氧氣,這為爆炸提供了足夠的助燃劑。
2.3 溫度達(dá)到燃點(diǎn)
活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大量的摩擦熱,和連續(xù)不斷的脈動(dòng)沖擊。高流速的氣體和容器管道壁的摩擦也會(huì)產(chǎn)生高壓靜電,當(dāng)靜電釋放時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生火花。同時(shí)氣體經(jīng)過(guò)銳利部分的摩擦可能會(huì)產(chǎn)生很多熱量,局部溫度可能瞬間過(guò)高。
3 空壓機(jī)站燃燒爆炸的防范措施
3.1 選用無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)
需要購(gòu)置空壓機(jī)站時(shí),盡量使用無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī),最大限度減少油霧源。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為無(wú)油潤(rùn)滑空壓機(jī)比有油潤(rùn)滑價(jià)格昂貴,但是有油潤(rùn)滑的空壓機(jī)每年要用大量的潤(rùn)滑油,同時(shí)清理冷卻器、分離器等盲區(qū)的工作量巨大,如果忽略清理可能導(dǎo)致爆炸。從上面的物資損耗、人力成本、爆炸危險(xiǎn)綜合來(lái)看,選擇無(wú)油潤(rùn)滑的空壓機(jī)也是合理的。
3.2 空壓機(jī)應(yīng)設(shè)置后冷卻器和分離器
有的空壓機(jī)站可能考慮成本的原因,沒(méi)有設(shè)置后冷卻器和分離器,可能認(rèn)為壓縮的空氣沒(méi)有溫度和油量的限制,也可能認(rèn)為管路長(zhǎng)能起到降溫的作用。但是事實(shí)上,較長(zhǎng)的管線恰恰造成積碳,容易達(dá)到爆炸極限,所以設(shè)置后冷卻器和分離器是必要的。
3.3 注意潤(rùn)滑油的種類(lèi)
選擇合適的潤(rùn)滑油也是必要的。閃點(diǎn)較低的潤(rùn)滑油比閃點(diǎn)高的潤(rùn)滑油更穩(wěn)定。(閃點(diǎn):物質(zhì)在大氣壓下蒸發(fā)成氣的的壓力。)閃點(diǎn)越高的油積碳越多,而閃點(diǎn)越低的物體積碳越少。因此應(yīng)選用閃點(diǎn)低的潤(rùn)滑油。
3.4 注意選擇耗油量
注油量的選用也是考究的,過(guò)多的注油量會(huì)產(chǎn)生更多的積碳。壓縮機(jī)廠提出的注油量通常比較實(shí)際需要的略大,實(shí)際的耗油量需要試驗(yàn)所得。通常認(rèn)為, 注油量減少一半, 積碳的數(shù)量將減少數(shù)十倍。注油量控制不好,導(dǎo)致積碳增加,這往往與設(shè)備操作人員對(duì)定額耗油量的問(wèn)題理解不足有關(guān)。另外也應(yīng)盡量減少使用容易積碳的結(jié)構(gòu),如盲管、盲區(qū)、氣囊、通徑由小突然變大的管件。
3.5 減少燃燒源
為避免靜電,壓縮機(jī)設(shè)備應(yīng)接地。壓縮機(jī)附屬設(shè)備如閥門(mén)等不應(yīng)突然開(kāi)啟或關(guān)閉,防止產(chǎn)生電火花。避免管道容器等松動(dòng),脈動(dòng)撞擊也可能產(chǎn)生電火花。尤為重要的是,大多壓縮機(jī)工藝氣出口都設(shè)有止回閥,應(yīng)盡量避免使用升降式止回閥(重力試),這種止回閥靠閥瓣自 身重力下降,與閥座撞擊時(shí)很容易產(chǎn)生火花,而不斷的撞擊就更危險(xiǎn)了。推薦使用氣閥式止回閥,閥片通常用聚四氟乙烯(PEEK),這種結(jié)構(gòu)沖擊力小,閥片重量輕,不易產(chǎn)生火花。
3.6 合理選用材料
在工藝氣管路中避免使用鋁、銅、鋅等材料,因?yàn)殇X、銅、鋅容易形成催化劑,使?jié)櫥图涌煅趸?/span>
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