30000 m3/h氧氣壓縮機冷卻器燃爆事故分析及預(yù)防

徐驚濤，時文玉，章銘明

（武漢鋼鐵集團氧氣有限責(zé)任公司，湖北武漢430083）

制氧

30000 m3/h氧氣壓縮機冷卻器燃爆事故分析及預(yù)防

徐驚濤，時文玉，章銘明

（武漢鋼鐵集團氧氣有限責(zé)任公司，湖北武漢430083）

對武鋼發(fā)生的30 000 m3/h氧氣壓縮機三段冷卻器燃爆事故進行了原因分析，介紹了處理過程，并提出了預(yù)防措施。

氧氣壓縮機，冷卻器，燃爆，分析，處理

1 事故概況

武漢鋼鐵集團氧氣公司（以下簡稱武鋼氧氣公司）從德國進口了多套10000 m3/h、30000 m3/h、60000 m3/h制氧機，其中配套設(shè)備30000 m3/h氧氣壓縮機兩臺，是采用6級壓縮、3段冷卻方式的壓縮機，冷卻器為氣體走管內(nèi)、冷卻水走管外的換熱方式。30000 m3/h氧氣壓縮機于1992年投運后一直穩(wěn)定正常，因E臺制氧機配合主體廠礦檢修進行20余天的大修工作，30000 m3/h氧氣壓縮機也同步大修。按檢修計劃30000 m3/h氧氣壓縮機進行了葉輪、流道、軸承、軸瓦、齒輪增速機、電機、氣體和油冷卻器清洗、自動閥的檢查等工作，檢修完后進行壓空氣試車約30 min，一切工作正常后停機備用。第二天下午15：20左右，30000 m3/h制氧機氧氣純度合格后啟動氧氣壓縮機運行，由壓空氣轉(zhuǎn)壓氧，其出口氧氣純度合格后向管網(wǎng)送氧，送氧約40 min后發(fā)生氧氣壓縮機三段冷卻器燃爆事故。所幸未造成人員傷亡，其三段冷卻器氣側(cè)封頭和三段冷卻器氣體進口管道約1.5 m左右被燒毀，一樓氧氣壓縮機防爆墻內(nèi)（安裝3臺冷卻器）所有通訊電纜和測量裝置被損壞。解體檢查氧氣壓縮機葉輪、軸封、軸承、軸瓦、閥門等其他部件都完好，僅流道、葉輪、冷卻器氣體管道內(nèi)壁上有部分煙熏痕跡，直接經(jīng)濟損失達一百多萬元。

2 事故處理

（1）按緊急停車按鈕，使主電機停運、輔助油泵停運，其防火保護裝置動作進行滅火；

（2）通知電器人員將氧氣壓縮機主電機及輔助設(shè)備的電源斷開，防止事故蔓延、擴大；

（3）關(guān)閉氧氣壓縮機手動進口閥、手動出口閥，以切斷助燃源（氧氣）；

（4）現(xiàn)場先用干粉滅火器滅火效果不佳，因防爆墻內(nèi)環(huán)境溫度高，并伴隨著膠皮惡臭和濃煙，使人無法靠近。采用了高壓消防水進行降溫、滅火。

因處理、搶險及時得當(dāng)未造成事故擴大。

3 影響氧氣管件發(fā)生燃爆的原因分析

（1）氧氣管道閥門前后壓力差過大，且快速打開氧管道閥門產(chǎn)生絕熱壓縮，使閥門后氧氣溫度迅速升高，達到金屬熔點溫度易發(fā)生燃爆事故。此類事故多發(fā)生在送氧、吹氧瞬間時，因此這次事故可排除。

（2）氧氣在管道中流速過大，在遇可燃雜質(zhì)顆粒發(fā)生高速碰撞會造成燃爆事故。因經(jīng)過嚴格氣密試驗和吹掃，其管道泄漏和顆粒雜質(zhì)應(yīng)可排除，且還經(jīng)過兩次空氣試車吹掃約50 min，送氧穩(wěn)定40 min后才發(fā)生事故，因此這次事故也可排除。

表1 管道中氧氣最高允許流速

（3）氧管件的除銹、脫脂不徹底，在高濃度、高速流動的氧氣環(huán)境下易發(fā)生燃爆事故。

（4）管道、容器內(nèi)存在可燃物（如：纖維、橡膠、棉布、塑料布、油破布、潤滑油、洗滌劑、墊片等）在高濃度、高速流動的氧氣環(huán)境下易發(fā)生燃爆事故。

表2 常壓下幾種可燃物在氧中的燃點

表3 部分金屬在氧氣中的燃燒溫度一覽表℃

事故后進行現(xiàn)場勘查分析，發(fā)現(xiàn)氧氣壓縮機三段冷卻器氣側(cè)（封頭燒毀部位）管束約有30×60 mm的不規(guī)則燒陷凹痕面，筆者分析此處是一塊狀軟性物體（纖維、橡膠、棉布、塑料布、油破布等）粘連在管束表面并發(fā)生燃燒的第一著火點。第一次空氣試車運行約30 min因氧濃度低其未產(chǎn)生自燃，第二次是壓氧運行約40 min后發(fā)生事故，調(diào)出歷史曲線趨勢圖可看出，從送氧時出口壓力由2.2 MPa緩慢上升至2.9 MPa。氧濃度、壓力越高其可燃物的燃點溫度越低，在純氧狀態(tài)下其可燃物的燃點溫度下降100℃左右，從而達到自燃產(chǎn)生燃燒，在純氧狀態(tài)下伴隨著氧氣助燃，其周圍密閉空間內(nèi)燃燒溫度急劇升高達到鋼的熔點溫度，使冷卻器封頭被燒毀，氧氣大量外泄，使一樓氧氣壓縮機防爆墻內(nèi)易燃的通訊電纜和測量裝置被損壞；氧氣管道上的火焰延氧氣流動的反方向繼續(xù)燃燒三段冷卻器氣體進口不銹鋼管道。因為此時防火保護裝置動作氧濃度被稀釋，且氧氣源（助燃物）也被切斷，所以僅燃燒了約1.5 m左右的不銹鋼管道。

4 防范措施

（1）嚴格進行氧氣管件的除銹和脫脂

氧氣管件運行安全的關(guān)鍵在于除銹和脫脂徹底，保證管道、部件內(nèi)壁的完全清潔。氧氣管道、部件在安裝前，必須對其內(nèi)表面進行檢查，確保無鐵銹、毛刺、油脂等。管道除銹應(yīng)進行到出現(xiàn)本色為止，除銹完成后需將其表面的雜質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)清除干凈再進行下步工序。

除銹后的管件必須進行嚴格脫脂，可采用無機非可燃清洗劑等方法，并用紫外線檢查法、樟腦檢查法、容積分析法進行檢查，直到合格為止。脫脂后的管件應(yīng)進行鈍化或充入干凈的氮氣密封，以防止二次污染。

（2）試壓、清管和吹掃

氧氣管件檢修后應(yīng)進行強度試驗和嚴密性試驗，試壓完成后進行清管作業(yè)，清除管道、部件內(nèi)的雜物，并用氮氣吹掃，吹掃速度不小于20 m/s，直至無雜物清潔為止。

（3）嚴格規(guī)范氧氣管件檢修施工

檢修施工人員必須穿著清潔、無油的工作服，戴干凈的手套，使用的工具必須清潔，安裝前后必須進行現(xiàn)場清理，并清點工具、零件等，清除管道和容器內(nèi)可能存在的雜物。

進行氧氣管件施工必須嚴格遵循壓力管道施工有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、《工業(yè)金屬管道施工及驗收標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)安全規(guī)定。

（4）控制氧氣流速在允許范圍內(nèi)。

（5）操作閥門應(yīng)緩慢進行，升壓過程應(yīng)緩慢，每分鐘升壓不得超過0.2 MPa。

（6）防止產(chǎn)生靜電放電，氧氣調(diào)節(jié)閥電阻跨接應(yīng)執(zhí)行相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)束語

冶金行業(yè)發(fā)生與氧氣相關(guān)的燃爆事故很多，事故教訓(xùn)刻骨銘心，應(yīng)對此類事故認真分析，采取措施、吸取教訓(xùn)、舉一反三，避免類似事故發(fā)生。

Analysis of a Blast Accident in the Intercooler of 30 000 m3/h Oxygen Compressor and Preventive Measures

XU Jingtao，SHI Wenyu，ZHANG Mingming
（Oxygen Co.,Ltd.of Wuhan lron and Steel Group,Wuhan,Hubei 430083,China）

The causes of a blast accident in the 3rd intercooler of an 30 000 m3/h oxygen compressor in WISCO are analyzed,the treatment process of the accident is introduced and preventive measures are put forward as well.

oxygen compressor,intercooler,blast,analysis,treatment

TH45

B

1006-6764(2014)11-0028-02

2014－06－26

徐驚濤（1972－），男，工程師，現(xiàn)從事設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)工作。