空氣壓縮機爆炸的原因分析及如何避免

于朋+蘇健

【摘 要】 從空氣壓縮機站工作安全角度，分析空壓機站爆炸與燃燒的原因，及導致燃燒物濃度增加的因素，提出避免火災爆炸事故的防范措施。

【關鍵詞】 空壓機站 燃燒爆炸 防范措施

1 前言

石油、石化、礦業、化工等工業部門都需要有一定壓力的空氣源，這些空氣源是由空氣壓縮機壓縮氣體建立的（簡稱空壓機站）。通常大家認為空氣是不可燃燒氣體，沒有燃燒爆炸的危險。但是每年幾乎都有空壓機站爆炸的例子。在此淺析空壓機站的爆炸原因，并提出對空壓機站如何避免爆炸提出建議。

2 空壓機站爆炸誘因

燃燒與爆炸有三個必要因素：可燃物、助燃劑、溫度達到燃點。也就是說這三個因素缺少任何一個，都可以有效避免空壓機站的爆炸與燃燒。下面分別就這三個因素來介紹。

2.1 燃燒物

有油潤滑或少油潤滑的壓縮機往往比無油潤滑的發生爆炸概率最大，其罪魁禍首就是油。活塞在快速往復運動的過程快速沖擊、摩擦潤滑油，使潤滑油形成微小顆粒的油霧，極少部分通過填料函導走，而絕大部分跟隨工藝氣（空氣）進入管道。含有油霧和油蒸氣的空氣在排氣管線中繼續向前運行。管路中的潤滑油被管道中的鐵銹和積碳吸附，潤滑油逐漸濃度變大沉淀，燃燒爆炸的可能性提高。

使空氣中潤滑油濃度增加的因素：

（1）一級填料刮油環性能失效。空氣壓縮機一級填料刮油環磨損嚴重，或因為其他因素失效，機身側的潤滑油也會進入氣缸，這就更加劇了危險性，這種情況應該特別注意，應當定期檢查填料刮油環并及時更換。另外一級氣缸蓋側作用時，軸側為負壓（低于大氣壓），這是如果填料的密封性不好，機身側的潤滑油會被吸入到氣缸內。

（2）溫度。隨著溫度的增加，潤滑油蒸汽壓力很快增加，文獻[4]記載：當壓力為6 bar，溫度由40℃提高到80℃，油蒸氣的壓力增加40～100倍，當溫度由80℃升到160℃，壓縮機油的蒸汽壓力增加250～500倍，而溫度高于180℃，潤滑油的蒸氣壓力達到爆炸極限。空氣壓縮機如果沒有溫度自動調節裝置，一旦冷卻水的冷卻效果下降，或其他因素導致含有潤滑油蒸氣的空氣溫度過高，排氣溫度將升高，短時間內達到200℃，達到爆炸極限。

（3）壓縮機壓縮氣量減少。壓縮機的氣流有波動性，這時通常采用卸荷器作用（使吸氣閥一直打開），或者采用旁路卸荷來減少氣量。此時注油器正常注油，導致潤滑油蒸汽濃度增加。

（4）局部油霧濃度過高。油霧的爆炸極限受溫度、壓力、流向、管徑、濃度的相關因素影響。如果油霧的蒸氣均勻的在管道氣中流動，油霧也不會達到爆炸極限。但是如冷卻器、分離器和不易流動的盲區、盲管會導致油霧濃度的積攢，這些地方的油霧濃度容易達到爆炸極限。

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 溫度達到燃點

活塞往復運動產生大量的摩擦熱，和連續不斷的脈動沖擊。高流速的氣體和容器管道壁的摩擦也會產生高壓靜電，當靜電釋放時可能會產生火花。同時氣體經過銳利部分的摩擦可能會產生很多熱量，局部溫度可能瞬間過高。

3 空壓機站燃燒爆炸的防范措施

3.1 選用無油潤滑空壓機

需要購置空壓機站時，盡量使用無油潤滑空壓機，最大限度減少油霧源。傳統觀念認為無油潤滑空壓機比有油潤滑價格昂貴，但是有油潤滑的空壓機每年要用大量的潤滑油，同時清理冷卻器、分離器等盲區的工作量巨大，如果忽略清理可能導致爆炸。從上面的物資損耗、人力成本、爆炸危險綜合來看，選擇無油潤滑的空壓機也是合理的。

3.2 空壓機應設置后冷卻器和分離器

有的空壓機站可能考慮成本的原因，沒有設置后冷卻器和分離器，可能認為壓縮的空氣沒有溫度和油量的限制，也可能認為管路較長能起到降溫的作用。但是事實上，較長的管線恰恰造成積碳，容易達到爆炸極限，所以設置后冷卻器和分離器是必要的。

3.3 注意潤滑油的種類

選擇合適的潤滑油也是必要的。閃點較低的潤滑油比閃點高的潤滑油更穩定。（閃點：物質在大氣壓下蒸發成氣的的壓力。）閃點越高的油積碳越多，而閃點越低的物體積碳越少。因此應選用閃點低的潤滑油。

3.4 注意選擇耗油量

注油量的選用也是考究的，過多的注油量會產生更多的積碳。壓縮機廠提出的注油量通常比較實際需要的略大，實際的耗油量需要試驗所得。通常認為，注油量減少一半，積碳的數量將減少數十倍。注油量控制不好，導致積碳增加，這往往與設備操作人員對定額耗油量的問題理解不足有關。另外也應盡量減少使用容易積碳的結構，如盲管、盲區、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，壓縮機設備迎接地。壓縮機附屬設備如閥門等不應突然開啟或關閉，放置產生電火花。避免管道容器等松動，脈動撞擊也可能產生電火花。尤為重要的是，大多壓縮機工藝氣出口都設有止回閥，應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，與閥座撞擊時很容易產生火花，而不斷的撞擊就更危險了。推薦使用氣閥式止回閥，閥片通常用聚四氟乙烯（PEEK），這種結構沖擊力小，閥片重量輕，不易產生火花。

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，應為鋁、銅、鋅容易形成催化劑，使潤滑油加快氧化。

參考文獻：

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