空氣壓縮機(jī)爆炸的原因分析及如何避免

于朋+蘇健

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

【關(guān)鍵詞】 空壓機(jī)站 燃燒爆炸 防范措施

1 前言

石油、石化、礦業(yè)、化工等工業(yè)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(jī)壓縮氣體建立的（簡稱空壓機(jī)站）。通常大家認(rèn)為空氣是不可燃燒氣體，沒有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。但是每年幾乎都有空壓機(jī)站爆炸的例子。在此淺析空壓機(jī)站的爆炸原因，并提出對空壓機(jī)站如何避免爆炸提出建議。

2 空壓機(jī)站爆炸誘因

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

2.1 燃燒物

有油潤滑或少油潤滑的壓縮機(jī)往往比無油潤滑的發(fā)生爆炸概率最大，其罪魁禍?zhǔn)拙褪怯汀；钊诳焖偻鶑?fù)運(yùn)動的過程快速沖擊、摩擦潤滑油，使?jié)櫥托纬晌⑿☆w粒的油霧，極少部分通過填料函導(dǎo)走，而絕大部分跟隨工藝氣（空氣）進(jìn)入管道。含有油霧和油蒸氣的空氣在排氣管線中繼續(xù)向前運(yùn)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(huán)性能失效?？諝鈮嚎s機(jī)一級填料刮油環(huán)磨損嚴(yán)重，或因?yàn)槠渌蛩厥?，機(jī)身側(cè)的潤滑油也會進(jìn)入氣缸，這就更加劇了危險(xiǎn)性，這種情況應(yīng)該特別注意，應(yīng)當(dāng)定期檢查填料刮油環(huán)并及時(shí)更換。另外一級氣缸蓋側(cè)作用時(shí)，軸側(cè)為負(fù)壓（低于大氣壓），這是如果填料的密封性不好，機(jī)身側(cè)的潤滑油會被吸入到氣缸內(nèi)。

（2）溫度。隨著溫度的增加，潤滑油蒸汽壓力很快增加，文獻(xiàn)[4]記載：當(dāng)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(dāng)溫度由80℃升到160℃，壓縮機(jī)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(dá)到爆炸極限?？諝鈮嚎s機(jī)如果沒有溫度自動調(diào)節(jié)裝置，一旦冷卻水的冷卻效果下降，或其他因素導(dǎo)致含有潤滑油蒸氣的空氣溫度過高，排氣溫度將升高，短時(shí)間內(nèi)達(dá)到200℃，達(dá)到爆炸極限。

（3）壓縮機(jī)壓縮氣量減少。壓縮機(jī)的氣流有波動性，這時(shí)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(shí)注油器正常注油，導(dǎo)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(guān)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(dá)到爆炸極限。但是如冷卻器、分離器和不易流動的盲區(qū)、盲管會導(dǎo)致油霧濃度的積攢，這些地方的油霧濃度容易達(dá)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(dá)到燃點(diǎn)

活塞往復(fù)運(yùn)動產(chǎn)生大量的摩擦熱，和連續(xù)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(chǎn)生高壓靜電，當(dāng)靜電釋放時(shí)可能會產(chǎn)生火花。同時(shí)氣體經(jīng)過銳利部分的摩擦可能會產(chǎn)生很多熱量，局部溫度可能瞬間過高。

3 空壓機(jī)站燃燒爆炸的防范措施

3.1 選用無油潤滑空壓機(jī)

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

3.2 空壓機(jī)應(yīng)設(shè)置后冷卻器和分離器

有的空壓機(jī)站可能考慮成本的原因，沒有設(shè)置后冷卻器和分離器，可能認(rèn)為壓縮的空氣沒有溫度和油量的限制，也可能認(rèn)為管路較長能起到降溫的作用。但是事實(shí)上，較長的管線恰恰造成積碳，容易達(dá)到爆炸極限，所以設(shè)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(diǎn)較低的潤滑油比閃點(diǎn)高的潤滑油更穩(wěn)定。（閃點(diǎn)：物質(zhì)在大氣壓下蒸發(fā)成氣的的壓力。）閃點(diǎn)越高的油積碳越多，而閃點(diǎn)越低的物體積碳越少。因此應(yīng)選用閃點(diǎn)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(chǎn)生更多的積碳。壓縮機(jī)廠提出的注油量通常比較實(shí)際需要的略大，實(shí)際的耗油量需要試驗(yàn)所得。通常認(rèn)為，注油量減少一半，積碳的數(shù)量將減少數(shù)十倍。注油量控制不好，導(dǎo)致積碳增加，這往往與設(shè)備操作人員對定額耗油量的問題理解不足有關(guān)。另外也應(yīng)盡量減少使用容易積碳的結(jié)構(gòu)，如盲管、盲區(qū)、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(jī)設(shè)備迎接地。壓縮機(jī)附屬設(shè)備如閥門等不應(yīng)突然開啟或關(guān)閉，放置產(chǎn)生電火花。避免管道容器等松動，脈動撞擊也可能產(chǎn)生電火花。尤為重要的是，大多壓縮機(jī)工藝氣出口都設(shè)有止回閥，應(yīng)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(shí)很容易產(chǎn)生火花，而不斷的撞擊就更危險(xiǎn)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(jié)構(gòu)沖擊力小，閥片重量輕，不易產(chǎn)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(yīng)為鋁、銅、鋅容易形成催化劑，使?jié)櫥图涌煅趸?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]Ⅱ·N伏羅巴伊，A·A沙列諾夫著，揚(yáng)紹佩，盒光熹等譯《提高話塞式壓縮機(jī)的可靠性與經(jīng)濟(jì)性》[M][蘇].

[2]“活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)”編寫組，《活塞式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1974.

[3]劉振聲譯.《空氣壓縮機(jī)的火災(zāi)鬻炸問題探討》[M].安生工學(xué)，1976.

[4]Lahner K， Olverbrancb， Ol dampf durck MdF1m pI.Ⅱ，ktbei～igeldlhlten[J]，1996，17（9）：9-12.

[5]Tettmar B Willson M， contamiation of compressed Air by Lubricating Oil，The ENGineer [M]，1967，April 28：625—627.

[6]Thoenes H.W.Brand—undExplo sionsgexahren durch Verdichter milalgea chimerren Druckraumen.technische aberwachung.1964，b.s.endprint