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化工行业频繁发生爆炸,是空气压缩机安全问题吗?

2019-06-05 14:55:35          
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氧是生物赖以生存的物质,在工业生产中应用广泛。在冶金工业中,氧被用于钢铁熔炼、轧钢和有色金属提炼;在医疗和

深入作业中都大量用到氧,那么和空气压缩机安全有什么关系呢?来看看。

氧(O2)是一种无色、无嗅、无味的气体,分子量为32,相对密度为1.429(空气=1),熔点为-218.4℃,沸点为-183℃,能

被液化和固化,液氧呈天蓝色,略溶于水。在常温时不很活泼,对许多物质不易发生作用;但在高温时则很活泼,能与多

种元素直接化合,助燃物质。

空气压缩机安全

1

氧气的制取


现代工业采用深冷分离法制取氧气。按其生产工艺中压缩空气的压力分为:高压流程、中压流程、双压流程及全低压流程

4种。虽然各种流程采用的空分设备(制氧机)有所不同,但制氧过程大致包括6个阶段:


(1) 空气净化

(2) 空气压缩

(3) 压缩空气中二氧化碳和水蒸气的清除

(4) 空气液化

(5) 轻馏分离成氧和氮

(6) 产品的储存和运输




空气经过滤后进入压缩机压缩到0.5~0.6MPa后,分成两路,分别进入氧蓄冷器和氮蓄冷器。冷却后一部分空气送至二氧化碳吸附器、透平膨胀机,

由精馏塔上部入塔。冷却后的大部分空气由塔下部进入。


由精馏塔主蒸发器下部出来的氧气(分离出其中的液态空气和液态氮后),在氧蓄冷器中与空气换热后即成为成品氧。由精

馏塔顶部出来的纯氮,经空气过冷器后,再经氮蓄冷器被空气加热到常温,即成为成品导出。成品氧进入气柜,再经压缩

后充入氧气瓶或直接送至氧气用户。


2

氧气生产安全


制氧工艺的特征是高压、低温、易燃、易爆。主要危险是火灾、爆炸,此外也会发生缺氧窒息事故。


1、空分装置的火灾、爆炸危险是最大的威胁


空气压缩机轴瓦、排气管道和设备等处是压缩过程中火灾、爆炸事故多发部位。主要原因是:冷却水中断或供应量不足;润

滑油中断或供油量不足;排气管道的积炭氧化自燃。其中积炭氧化自燃情况复杂,危险性又特别大,必须引起重视。


精馏塔爆炸事故大多发生在高压、中压或双压冷冻循环制氧装置和大型全低压制氧装置的冷凝蒸发部位;在下管板、上管板

管束与冷凝器壳体之间也容易发生爆炸。发生爆炸的基本原因是液氧中积聚了过量的易燃易爆物,主要是乙炔等碳氢化合物、

润滑油热裂解的轻馏分。


2、氧气系统(氧气压缩机、氧气管道、氧气瓶)的着火爆炸


氧气压缩机发生火灾爆炸的主要部位是汽缸部分。由于汽缸内温度过高,使皮碗或密封件发生分解产生可燃气体,与氧混

合易燃烧爆炸。当汽缸内进入铁屑时会因摩擦或撞击产生火花,促使爆炸事故的发生。活塞杆填料密封处,如果装配不良

或磨损严重时,常会造成油封漏油、气封漏气,遇高温或活塞杆摩擦产生的火花,也会引起燃烧爆炸。此外,在管道特别

是管道拐弯处和阀门处,也会引起燃烧爆炸事故。其原因是铁锈在高速氧吹刷下与钢管发生摩擦易起火,或者是静电起火。


液氧泵的爆炸事故大致分两种:一种是泵体内爆炸,主要是铁屑、铝末等杂质进入泵内所致;另一种是泵体外爆炸,主要是

泄漏和氧引起的。


输氧管道和阀门发生燃烧、爆炸的原因有:氧气管道内的铁锈、焊渣等杂质会因与管壁等摩擦、碰撞,产生高温易燃烧;油

脂、橡胶等可燃物,在高纯度和高压力的氧流中会迅速燃烧;氧气管道中阀门前后压力差很大,当阀门急剧打开时,阀后气

体温度可高达955℃,这个温度接近几种常见金属的熔点;氧气管道的气流出口或调节阀处会产生静电。


灌装氧气时,会因接触油脂等可燃物、灌装速度过快引起的静电及灌装后关闭阀门时机械摩擦产生的火花易引起火灾、爆炸。


基于氧气的性质,氧气储存设备、液氧储罐及氧气瓶均有发生火灾、爆炸的危险。


氧气的爆炸有以下三种情况:

(1)物理爆炸

无化学反应,也没有大幅升温现象。一般是在常温或比常温稍高的温度下,由于气压超过了受压容器或管道的屈服极限乃至

强度极限,造成压力容器或管道爆裂,如氧气钢瓶使用年限过久,腐蚀严重,瓶壁变薄,又没有检查,以致在充气时或充气

后发生物理性超压爆炸。


(2)化学爆炸

有化学反应,并产生高温、高压,瞬时发生爆炸,如氢、氧混合装瓶,见火即爆。


(3)氧气的燃爆

发生燃爆需要可燃物、氧化剂和激发能源三要素同时存在。氧气和液氧都是很强的氧化剂。氧气的纯度越高,压力越高,

危险性越大。


当可燃物与氧混合并存在激发能源时,可能发生燃烧,但不一定爆炸。只有当氧与可燃气体均匀混合,浓度在爆炸极限范

围内时,遇到激发能源,才能引发爆炸。这就是燃烧条件和爆炸条件的惟一差别。

空气压缩机安全

3、缺氧窒息


缺氧窒息事故主要发生在设备检修过程中,常常是氮气等的泄漏和窜气造成的。


预防措施:


(1)空分系统的防火防爆措施


1) 合理选择厂址,避免原料空气污染;

2) 采用有效的净化工艺和设备,除去空气中的乙炔及碳氢化合物等;

3) 及时化验分析,严格控制液氧中的乙炔、碳氢化合物的含量;

4) 通过设置液态空气吸附器及液态氧吸附器、及时排放液氧、定期对设备内部进行局部或全部加热清洗等措施,防止乙炔

和碳氢化合物的积聚;

5) 空分装置保冷箱内的设备、管道应有可靠的接地;

6) 空气压缩机、膨胀机尽可能采用无油润滑;

7) 空气压缩机的冷却要充分,润滑要适当,以避免积炭;

8) 各种安全装置、仪表完好。


(2)氧气系统的防火防爆措施


1) 氧气压缩机采用无油润滑;

2) 凡与压缩氧气接触的零部件,装入前必须严格脱脂去油、用四氯化碳清洗干净;

3) 采取各种措施,防止压缩氧气接触油类;

4) 做好设备维护,保持各密封装置运行可靠;

5) 防止铁锈、焊渣等杂物进入系统;

6) 控制氧气流速;

7) 灌装氧气时要认真检查,凡沾有油脂、气瓶余压小于0.05MPa时,不得灌装;开启阀门要缓慢,以减轻气流冲击和摩擦;

不得超压充装。


(3)防止缺氧窒息


1) 检修设备前对设备、管道用空气置换,并在氮气管道上加盲板;

2) 检修前作气体分析,氧含量等合格后方可进设备内作业;

3) 如发现缺氧症状人员,应立即转移至新鲜空气处;对失去知觉或不能正常呼吸者,要及时输氧或送至高压氧舱治疗。


3

制氧事故案例


1、某钢铁公司制氧机燃爆事故


2000年8月21日零时10分,国内某钢铁公司制氧厂1号1500立方米制氧机发生燃爆,死亡22人,伤24人,其中重伤7人,部

分厂房坍塌,部分设备受损,直接财产损失320多万元。


事故主要原因是该公司1号1500立方米室内制氧机燃爆事故现场,因同时具备助燃物、可燃物及着火源三要素,酿成燃爆事

故。其中,助燃物为排放液氧所造成的富氧空气;可燃物为膨胀机、空压机油箱的油雾及油;着火源为1号空压机电机油浸

纸动力电缆端头爬电,在富氧环境中产生火花,引燃油浸纸。液氧排放操作不当,空分工排放液氧时操作不当,排放速度过

快,造成检修现场氧气浓度过大又来不及散发,形成富氧状态,直接为燃爆造成一个要素。另外,设备老化、超期服役,工

艺装备落后;安全措施不落实,安全生产规章制度不够完善,安全教育内容有欠缺,也是造成事故的客观和深层次的原因。


2、新余钢铁公司制氧机主冷爆炸事故


1996年3月2日凌晨,新余钢铁公司的6000m³/h制氧机主冷发生爆炸,直接经济损失为900万元以上(事故发生在夜间,无人

伤亡),导致事故的直接原因是:对液氧中乙炔等碳氢化合物的含量监测不力,且缺乏必要的分析仪器设备;主冷1%的液氧

未连续排放;循环液氧泵及液氧吸附器未连续使用,吸附周期再生周期偏听偏长等。


3、呼和浩特氧气厂主冷凝蒸发器爆炸


1975年4月和1978年4月呼和浩特氧气厂的150m³/h制氧机的主冷凝蒸发器先后发生爆炸,两次爆炸前发现,液氧液面下降,

氧纯度下降。为提高液氧面,第一次爆炸前采用开大节-2阀,每次开2-3圈。第二次爆炸前,采用关小节-1阀和凸轮及活

动节流调节手段。第一次爆炸,冷凝蒸发器下部1/4的外壳被炸开,裂口宽度有30厘米,数十根管子被炸毁。第二次爆炸,

其爆炸中心在主冷凝蒸发器下部边缘,高约5厘米处,下塔与主冷凝蒸发器下管板焊接处炸开一道长35厘米、宽3厘米的裂

口。两次爆炸后都发现列管外壁和筒壳内壁及下管板上附有一层油脂,用四氯化碳清洗后,四氯化碳变成黑色。


现场调查发现,该厂周围无其他工厂,空气比较干净,而且第二次爆炸是在全面加温仅四天后发生的,不可能是乙炔等碳

氢化合物引起爆炸。两次爆炸都发现主冷凝蒸发器内有大量油脂。可见,这类爆炸是由于油脂与液氧形成“液氧炸药”,

在气流冲击下引起爆炸。


4、武汉无机盐化工厂充氧台分组充氧总阀烧坏


1978年1月13日,武汉无机盐化工厂充氧台分组充氧总阀烧坏,事故是在切换充氧分组总阀,压力由1.47×107pa降到

1.17×107pa时发生的,瞬间发出炸裂喷气响声,导管冲脱,满室烟尘弥漫,阀门烧坏。检查事故现场及氧压机阀门,

阀门罩上发现很多结垢,并有紫铜垫圈微粒,以及阀门弹簧破碎粒渣子。据分析,这些金属微粒及水垢的矿物微粒可

能随气流集聚在充氧分组总阀门内,由于开阀迅猛,高压、高速的氧气使上述微粒与阀门、阀芯撞击摩擦,产生高温

和静电,而铜微粒在高压氧气中是可燃物,从而导致阀门燃烧

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