空压机爆炸的原因分析及如何避免
作者：于朋 苏健
(沈阳远大压缩机股份有限公司,辽宁沈阳 1 1 0027)
本文摘自： 《中国科技纵横》 2014(2) 《空气压缩机爆炸的原因分析及如何避免》
【摘 要】 从空气压缩机站工作安全角度,分析空压机站爆炸与燃烧的原因,及导致燃烧物浓度增加的因素,提出避免火灾爆炸事故的防范措施。
【关键词】 空压机站 燃烧爆炸 防范措施
1 前言
石油、石化、 矿业、化工等工业部门都需要有一定压力的空气源,这些空气源是由空气压缩机压缩气体建立的(简称空压机站)。通常大家认为空气是不可燃烧气体,没有燃烧爆炸的危险。但是每年几乎都有空压机站爆炸的例子。在此浅析空压机站的爆炸原因,并提出对空压机站如何避免爆炸提出建议。
2 空压机站爆炸诱因
燃烧与爆炸有三个必要因素:可燃物、助燃剂、温度达到燃点。也就是说这三个因素缺少任何一个,都可以有效避免空压机站的爆炸与燃烧。下面分别就这三个因素来介绍。
2.1 燃烧物
有油润滑或少油润滑的压缩机往往比无油润滑的发生爆炸概率最大,其罪魁祸首就是油。活塞在快速往复运动的过程快速冲击、摩擦润滑油,使润滑油形成微小颗粒的油雾,极少部分通过填料函导走,而绝大部分跟随工艺气(空气)进入管道。含有油雾和油蒸气的空气在排气管线中继续向前运行。管路中的润滑油被管道中的铁锈和积碳吸附,润滑油逐渐浓度变大沉淀,燃烧爆炸的可能性提高。
使空气中润滑油浓度增加的因素:
(1)一级填料刮油环性能失效。空气压缩机一级填料刮油环磨损严重,或因为其他因素失效,机身侧的润滑油也会进入气缸,这就更加剧了危险性,这种情况应该特别注意,应当定期检查填料刮油环并及时更换。另外一级气缸盖侧作用时,轴侧为负压(低于大气压),这是如果填料的密封性不好,机身侧的润滑油会被吸入到气缸内。
(2)温度。随着温度的增加,润滑油蒸汽压力很快增加,文献 [4] 记载:当压力为6 bar,温度由40℃提高到80℃,油蒸气的压力增加40～100倍,当温度由80℃升到160℃,压缩机油的蒸汽压力增加250～500倍,而温度高于180℃,润滑油的蒸气压力达到爆炸极限。空气压缩机如果没有温度自 动调节装置,一旦冷却水的冷却效果下降,或其他因素导致含有润滑油蒸气的空气温度过高,排气温度将升高,短时间内达到200℃ ,达到爆炸极限。
(3)压缩机压缩气量减少。压缩机的气流有波动性,这时通常采用卸荷器作用(使吸气阀一直打开),或者采用旁路卸荷来减少气量。此时注油器正常注油,导致润滑油蒸汽浓度增加。
(4)局部油雾浓度过高。油雾的爆炸极限受温度、压力、流向、管径、浓度的相关因素影响。如果油雾的蒸气均匀的在管道气中流动,油雾也不会达到爆炸极限。但是如冷却器、分离器和不易流动的盲区、盲管会导致油雾浓度的积攒,这些地方的油雾浓度容易达到爆炸极限。
2.2 助燃剂
空气中有20%的氧气,这为爆炸提供了足够的助燃剂。
2.3 温度达到燃点
活塞往复运动产生大量的摩擦热,和连续不断的脉动冲击。高流速的气体和容器管道壁的摩擦也会产生高压静电,当静电释放时可能会产生火花。同时气体经过锐利部分的摩擦可能会产生很多热量,局部温度可能瞬间过高。
3 空压机站燃烧爆炸的防范措施
3.1 选用无油润滑空压机
需要购置空压机站时,尽量使用无油润滑空压机,最大限度减少油雾源。传统观念认为无油润滑空压机比有油润滑价格昂贵,但是有油润滑的空压机每年要用大量的润滑油,同时清理冷却器、分离器等盲区的工作量巨大,如果忽略清理可能导致爆炸。从上面的物资损耗、人力成本、爆炸危险综合来看,选择无油润滑的空压机也是合理的。
3.2 空压机应设置后冷却器和分离器
有的空压机站可能考虑成本的原因,没有设置后冷却器和分离器,可能认为压缩的空气没有温度和油量的限制,也可能认为管路长能起到降温的作用。但是事实上,较长的管线恰恰造成积碳,容易达到爆炸极限,所以设置后冷却器和分离器是必要的。
3.3 注意润滑油的种类
选择合适的润滑油也是必要的。闪点较低的润滑油比闪点高的润滑油更稳定。(闪点:物质在大气压下蒸发成气的的压力。)闪点越高的油积碳越多,而闪点越低的物体积碳越少。因此应选用闪点低的润滑油。
3.4 注意选择耗油量
注油量的选用也是考究的,过多的注油量会产生更多的积碳。压缩机厂提出的注油量通常比较实际需要的略大,实际的耗油量需要试验所得。通常认为, 注油量减少一半, 积碳的数量将减少数十倍。注油量控制不好,导致积碳增加,这往往与设备操作人员对定额耗油量的问题理解不足有关。另外也应尽量减少使用容易积碳的结构,如盲管、盲区、气囊、通径由小突然变大的管件。
3.5 减少燃烧源
为避免静电,压缩机设备应接地。压缩机附属设备如阀门等不应突然开启或关闭,防止产生电火花。避免管道容器等松动,脉动撞击也可能产生电火花。尤为重要的是,大多压缩机工艺气出口都设有止回阀,应尽量避免使用升降式止回阀(重力试),这种止回阀靠阀瓣自 身重力下降,与阀座撞击时很容易产生火花,而不断的撞击就更危险了。推荐使用气阀式止回阀,阀片通常用聚四氟乙烯(PEEK),这种结构冲击力小,阀片重量轻,不易产生火花。
3.6 合理选用材料
在工艺气管路中避免使用铝、铜、锌等材料,因为铝、铜、锌容易形成催化剂,使润滑油加快氧化。
参考文献:
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