压缩机燃烧爆炸事故原因及防护,你一定要了解!
发布时间:2021-08-18
压缩机是化工、石化生产必不可少的动力设备。从能量的观点来看,压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。
压缩机是化工、石化生产必不可少的动力设备。从能量的观点来看,压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。

压缩机在运转过程中,难免会出现一些故障,甚至事故。今天将重点介绍压缩机中燃烧爆炸事故。


燃烧爆炸事故

在化工、石化生产中,压缩机发生燃烧爆炸事故的危险性极大,不但严重影响安全稳定生产,造成极为严重的经济损失,而且还会造成人员伤亡和建筑物的毁坏。因此,压缩机的燃烧爆炸事故已引起人们的高度重视。

石油化工用压缩机的压缩介质绝大多数是易燃易爆的气体,而且在高压条件下极易泄漏。

可燃性气体通过缸体连接处、吸排气阀门、设备和管道的法兰、焊口和密封等缺陷部位泄漏;

压缩机零部件疲劳断裂,高压气体冲出至厂房空间;

空气进入到压缩机系统,形成爆炸性混合物,此时,如果在操作、维护和检修过程中操作、维护不当或检修不合理,达到爆炸极限浓度的可燃性气体和空气的混合物一遇火源就会发生异常激烈燃烧,甚至引起爆炸事故。

对于氧气压缩机,如果氧气流中混入可燃性气体、油脂、铁锈、纸屑等杂质和金属物体,当润滑液突然中断或供给过于不足时,将造成气缸“干磨”导致高温,气缸内的可燃物在高压、高温情况下,很快与氧反应而引起自燃。

由于热的集聚和高压氧的助燃,可使燃烧加剧,造成极为严重的气缸燃烧爆炸事故。

石油化工用压缩机和空气压缩机的气缸润滑大都采用矿物润滑油,它是一种可燃物。当气体的温度剧升,超过润滑油的闪点后就会产生强烈的氧化,将有燃烧爆炸的危险。

另外,呈悬浮状存在的润滑油分子,在高温高压条件下,很容易与空气中的氧发生反应,特别是附着在排气阀、排气管道灼热金属壁面上的油膜,其氧化就更为加剧,生成酸、沥青及其他化合物。

它们与气体中的粉尘、机械摩擦产生的金属微粒结合在一起,在气缸盖、活塞环槽、气阀、排气管道、缓冲罐、油水分离器和贮气罐中沉积下来形成积炭。

积炭是一种易燃物,在高温过热、意外机械撞击、气流冲击、电器短路、外部火灾及静电火花等条件下都有可能引起积炭自燃,甚至爆炸。

积炭燃烧后产生大量的CO,当压缩机系统中CO的含量达到15%~75%时就会发生爆炸,在爆炸的瞬时释放出大量热量并产生强烈的冲击波。

由于气体的压力和温度急剧升高、燃烧产物的急速膨胀,冲击波以超音速沿压缩气体流动方向传播蔓延,引起多处发生连续性爆炸。

在压缩机启动过程中,没有用惰性气体置换压缩机系统中的空气或置换不彻底(氧的含量超过4%或残存有可燃物等杂质)就启动;因缺乏操作知识,没有打开压缩机(或冰机)的出口阀、旁路阀引起超压;在操作过程中,因压缩机气体调节系统的仪表失灵,引起气体压力过高等,都会引起燃烧爆炸事故。

事故原因及预防措施:

1. 可燃性气体泄漏严重

(1)吸、排气阀失灵,密封不严,造成泄漏,引起着火爆炸。

(2)轴封处泄漏严重,引起着火。

(3)与高压合成系统连接的阀门法兰漏气,照明接头处短路,引起着火爆炸。循环机出口总管压力表根部泄漏,高压气体冲出,静电起火爆炸。氮氢气压缩机气缸支脚断裂,进口管道漏气,遇明火引起爆炸。

预防措施:

(1)合理安排吸、排气阀,保证气阀动作的灵活性和气密性,及时清理污垢和更换气阀。

(2)合理安装活塞杆与填料,定期检查磨损情况,及时更换填料。透平氧压机应设置气密装置,将安全密封气体流人轴封部位,设置与平衡室保持压差的调节装置。

(3)应合理安装管路、阀门、法兰和仪表等管件,保证连接件密封可靠,并经常检查连接部位的漏气情况,设置气体泄漏的检测装置,监视密封系统的异常现象。

2. 因腐蚀、疲劳断裂,可燃性气体喷出

(1)循环机出口放空管疲劳断裂,氨泄漏引起着火爆炸。

(2)多级缸之间、气缸与机身之间连接螺栓的螺纹根部疲劳断裂,大量高压气体喷出,引起着火爆炸。

(3)机身、高压缸损坏,引起油系统着火,缸套材质低劣,缸体严重缩孔缺陷而产生疲劳断裂,致使高压气体冲出,引起空间爆炸。

(4)活塞锁母螺纹根部、活塞杆与活塞连接螺纹根部疲劳断裂,活塞杆打击起火引起爆炸。

预防措施:

(1)减少压缩机管系振动,保证管材和焊口质量。

(2)保证连接螺栓结构、几何尺寸合理,材质优良,提高螺纹的强度和加工精度;保证连接面紧密贴合,拧紧力适当。

(3)严格进行机身、缸体、缸套的质量检查;对高温高压压缩机主要零部件进行剩余寿命的诊断。

(4)提高热处理工艺质量,保证活塞杆强度;采用圆弧滚制螺纹,提高螺纹的加工精度;在制造、安装中保证高质量,避免附加弯矩的产生。

3. 温度压力过高,积炭自燃和可燃物燃烧


(1)气缸润滑剂选择不当,润滑油牌号不符,加油量过多或太少,油质不佳,使气体温度剧升,形成积炭。

(2)循环冷却水水质差,中间冷却效果不好,冷却水意外中断,致使气体温度升高。中间冷却器、油水分离器和贮气罐排放油水不及时或不彻底,增加污垢、阻力,使气体温度升高。

(3)用空气试压试漏,高温下积炭,激烈氧化而爆炸;机械制造过程中,铁锈等杂质未清除干净,导致发热;滤清器污垢严重,吸人气体含尘量大,易形成积炭。

(4)缺少安全措施和现代化管理手段。

预防措施:

(1)根据气体性质合理选择润滑剂,乙炔气用非乳化矿物油,氯气用浓硫酸,氧气用蒸馏水和稀释甘油,乙烯气用白油或无油润滑;选择闪点高,氧化后析炭量少的高级润滑脂;注油量适当,对于活塞移动面积为200cm2/min,注油量约0.01 L/h为宜;定期进行油质分析,及时更换新油。

(2)采取先进的水质处理工艺,定期清除污垢、排放油水,严格控制排气温度,不得超过允许值。

(3)充分清除铸件与配管中的异物与铁锈,组装后整个压缩机系统进行彻底吹除;选用耐蚀材料,选择高效滤清器,及时清除污垢。

(4)在有爆炸气体的压缩机附近设置防爆墙和惰性气体灭火装置。对于高压、易燃易爆气体的安全阀要经常检查其可靠性。采用仪表计测量和自动报警装置,发现异常故障可及时采取安全措施。

  

4. 误操作,违章作业,导致燃烧爆炸


(1)检修氮氢气压缩机时,用铝板作盲板,使高压气体喷出引起空间爆炸;在冰机开车时未打开旁路阀和出口阀,压力升高超过材料强度极限而导致爆炸;鼓风机运行中,已发现异常响声而没有及时停车检查,致使风机轴颈扭断,油箱起火爆炸。

(2)化工用压缩机负荷试车时,没有用低压氮气吹除或吹除不彻底,引起燃烧爆炸。

(3)禁油处理不彻底,使填料带油着火,集油箱爆炸。

(4)误认为冰机工段出口无液氨;听到液击声未作排液处理,使用近路阀,因高温使液氨气化而爆炸。

预防措施:

(1)熟悉操作知识,开车前必须打开压缩机(或冰机)的出口阀门,开车后密切注视水、气、油的压力和温度的变化以及异常响声。

(2)负荷试车,启动可燃性气体压缩机时,首先用惰性气体置换其中的空气,使氧含量小于4%。对于压缩氢气和乙炔气,含氧最高限度为2%。负荷试车必须严格按照操作规程进行。

(3)禁止用汽油等挥发性油类清洗零件,制造安装过程中,尽量避免与大气接触,严格执行禁油处理和控制油温。

(4)精心操作。

  

5. 因制造缺陷、管理不善引起爆炸事故


(1)氧压机出口阀损坏,使其超压,安全阀启跳,引起着火爆炸;油水分离器因制造缺陷爆炸;缓冲器因操作带水而发生爆炸。

(2)操作时压力超高,将水封冲坏,大量高压气体放空,电火花引燃。

(3)因停电,丙烯气体压缩机减压气体溢出,重新开车时,继电器产生火花,引起空间爆炸。

(4)电机绝缘老化而引起着火,烧坏压缩机。

预防措施:

(1)加强质量管理和质量检查,发现缺陷及时补救或更换易损件。

(2)密切注视压力表读数的变化。

(3)加强电机继电器的维护和保养。

(4)及时更换绝缘老化的电机。

案例分析:

山东某化工集团有限公司尿素项目试车爆炸

1. 事故经过

2007年7月11日23时50分,山东省德州市某化工集团有限公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨/年尿素改扩建项目试车过程中发生爆炸事故,造成9人死亡、1人受伤。事故发生在一分厂16万吨/年氨醇改扩建生产线试车过程中,该生产线由造气、脱硫、脱碳、净化、压缩、合成等工艺单元组成,发生爆炸的是压缩工序2号压缩机七段出口管线。

该公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨/年尿素生产线,于2007年6月开始单机试车,7月5日单机调试完毕,由企业内部组织项目验收。

7 月10日2号压缩机单机调试、空气试压(试压至18MPa)、二氧化碳置换完毕。

7月11日15时30分,开始正式投料试车,先开2号压缩机组,引入工艺气体(N2、H2混合气体),逐级向2号压缩机七段(工作压力 24MPa)送气试车。

23时50分,2号压缩机七段出口管线突然发生爆炸,气体泄漏引发大火,造成8人当场死亡,一人因大面积烧伤抢救无效于14日凌晨0时10分死亡,一人轻伤。事故还造成部分厂房顶棚坍塌和仪表盘烧毁。

经调查,事故发生时先后发生两次爆炸。经对事故现场进行勘查和分析,一处爆炸点是在2号压缩机七段出口油水分离器之后、第一角阀前1米处的管线,另一处爆炸点是在2号压缩机七段出口两个角阀之间的管线(第一角阀处于关闭状态,第二角阀处于开启状态)。

2. 事故原因

(1)事故发生的直接原因事故发生后,山东省德州市人民政府组成事故调查组对事故有关情况进行调查,经初步分析判断,排除了化学爆炸和压缩机出口超压的可能,爆炸为物理爆炸。

事故发生的直接原因是2号压缩机七段出口管线存在强度不够、焊接质量差、管线使用前没有试压等严重问题,导致事故的发生。

(2)管理上存在的主要问题

① 建设项目未经设立安全审查。该公司将16万吨/年氨醇、25万吨/ 年尿素改扩建项目(总投资9724万元),拆分为“化肥一厂造气、压缩工序技术改造项目(投资4868万元)”和“化肥一厂合成氨及尿素生产技术改造项目(投资4856万元)”两个项目,分别于2006年4月 26日和5月30日向山东省德州市经济委员会备案后即开工建设,未向当地安全监管部门申请建设项目设立安全审查,属违规建设项目。

② 建设项目工程管理混乱。该项目无统一设计,仅根据可行性研究报告就组织项目建设,有的单元采取设计、制造、安装整体招标,有的单元采取企业自行设计、市场采购、委托施工方式,有的直接按旧图纸组织施工。

与事故有关的2号压缩机由沈阳某气体压缩机制造有限公司制造,并负责压缩机出口阀前的辅助管线设计。

项目没有按照《建设工程质量管理条例》有关规定选择具有资质的施工、安装单位进行施工和安装。试车前没有制定周密的试车方案,高压管线投用前没有经过水压试验。

③ 拒不执行安全监管部门停止施工和停止试车的监管指令。2007年1 月,德州市和平原县安全监管部门发现该公司未经建设项目安全设立许可后,责令其停止项目建设,该公司才开始补办危险化学品建设项目安全许可手续,但没有停止项目建设。

7月7日,由德州市安全监管局组织专家组对该项目进行了安全设立许可审查,明确提出该项目的平面布置和部分装置之间距离不符合要求,责令企业抓紧整改,但企业在未进行整改、未经允许的情况下,擅自进行试车,试车过程中发生了爆炸。

河北省某银矿空气压缩机油气分离储气箱爆炸事故案例

1. 事故经过

1990年12月28日9时50分,河北省某银矿空气压缩机油气分离储气箱发生爆炸,死亡4人,重伤2人,直接经济损失296800元,间接经济损失28000元。

由于调试现场在野外,除空气压缩机损坏外,没有其它损坏。该储气箱是由湖南某压缩机厂制造的,1989年8月出厂。

出厂时材质方面无资料,也没有进行必要的出厂检验,如:射线检测、水压试验和气密试验。该储气箱直径为750毫米,长为1500毫米,厚为6毫米。所有焊缝均为手工电孤焊,环向焊缝为单面无垫板对接焊。

1990年10月28日区长组织空压机手对空压机进行检查调试,确认无问题后进行启动空负荷运转,未发现异常,即将进气手柄拨至负荷位置,运转一分钟后,储气箱就发生爆炸。

爆炸后,靠近操作侧一端装有滤油装置的封头环焊缝全部断开,封头飞出100多米远,筒体向另一侧飞出5-6米远,撞到石头上致使严重变形破裂。

检查焊缝时发现在丁字焊缝处损坏,周长2250毫米的环焊缝上只有两处焊透,分别为180 毫米和50毫米,其余焊缝均为未焊透,焊接金属熔深厚度仅为3-4 毫米,且存在气孔、夹渣等缺陷。

此外,在压缩机调试时操作人员对安全阀、压力表等安全附件进行了检查,均齐全、灵敏,操作人员的操作程序也符合说明书的要求。

2. 事故原因

(1)造成这起爆炸事故之直接原因是该压缩机厂制造的油气分离储气箱产品质量低劣,不符合国家的有关标准要求。因此,在设备调试时即发生设备爆炸事故。

(2)压力容器设备在投入使用前,应按国家有关规定,办理使用登记手续。在技术资料不全的情况下,应先核实设备质量状况,在情况不明时,盲目进行调试,使存在的事故隐患没能及时发现。

(3)设备调试现场没有依据有关规定做好安全防护工作,设备周围工人太多,导致较大的伤亡。