30000 m3/h氧氣壓縮機冷卻器燃爆事故分析及預防

徐驚濤，時文玉，章銘明

（武漢鋼鐵集團氧氣有限責任公司，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防

徐驚濤，時文玉，章銘明

（武漢鋼鐵集團氧氣有限責任公司，湖北武漢430083）

對武鋼發生的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、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，由壓空氣轉壓氧，其出口氧氣純度合格后向管網送氧，送氧約40 min后發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（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、冷卻器氣體管道內壁上有部分煙熏痕跡，直接經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備的電源斷開，防止事故蔓延、擴大；

（3）關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）現場先用干粉滅火器滅火效果不佳，因防爆墻內環境溫度高，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、搶險及時得當未造成事故擴大。

3 影響氧氣管件發生燃爆的原因分析

（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生燃爆事故。此類事故多發生在送氧、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，在遇可燃雜質顆粒發生高速碰撞會造成燃爆事故。因經過嚴格氣密試驗和吹掃，其管道泄漏和顆粒雜質應可排除，且還經過兩次空氣試車吹掃約50 min，送氧穩定40 min后才發生事故，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、高速流動的氧氣環境下易發生燃爆事故。

（4）管道、容器內存在可燃物（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、高速流動的氧氣環境下易發生燃爆事故。

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℃

事故后進行現場勘查分析，發現氧氣壓縮機三段冷卻器氣側（封頭燒毀部位）管束約有30×60 mm的不規則燒陷凹痕面，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因氧濃度低其未產生自燃，第二次是壓氧運行約40 min后發生事故，調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，在純氧狀態下其可燃物的燃點溫度下降100℃左右，從而達到自燃產生燃燒，在純氧狀態下伴隨著氧氣助燃，其周圍密閉空間內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鍵在于除銹和脫脂徹底，保證管道、部件內壁的完全清潔。氧氣管道、部件在安裝前，必須對其內表面進行檢查，確保無鐵銹、毛刺、油脂等。管道除銹應進行到出現本色為止，除銹完成后需將其表面的雜質或化學物質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

氧氣管件檢修后應進行強度試驗和嚴密性試驗，試壓完成后進行清管作業，清除管道、部件內的雜物，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場清理，并清點工具、零件等，清除管道和容器內可能存在的雜物。

進行氧氣管件施工必須嚴格遵循壓力管道施工有關國家標準、《工業金屬管道施工及驗收標準》及相關安全規定。

（4）控制氧氣流速在允許范圍內。

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

（6）防止產生靜電放電，氧氣調節閥電阻跨接應執行相關規定。

5 結束語

冶金行業發生與氧氣相關的燃爆事故很多，事故教訓刻骨銘心，應對此類事故認真分析，采取措施、吸取教訓、舉一反三，避免類似事故發生。

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，現從事設備生產技術工作。