箱式低溫回火爐爆炸案例分析

申根林

(寶雞法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 722409)

箱式多用爐生產(chǎn)線(xiàn)(圖1)由于其主、輔爐(或機(jī))臺(tái)數(shù)可隨工件類(lèi)型及產(chǎn)量配置，生產(chǎn)組織及工藝調(diào)整簡(jiǎn)單，具有適應(yīng)不同工藝和生產(chǎn)能力的特點(diǎn)，且生產(chǎn)靈活，在熱處理滲碳淬火行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。箱式低溫回火爐是多用爐生產(chǎn)線(xiàn)不可缺少的部分。由于滲碳主爐屬于氣氛熱處理爐，爆炸的案例較多，容易引起人們注重，而回火爐屬于無(wú)氣氛低溫爐，因此人們會(huì)滋生麻痹心理，忽略此類(lèi)設(shè)備爆炸危險(xiǎn)性，導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生后才后悔莫及?，F(xiàn)將我公司箱式低溫回火爐爆炸事故過(guò)程及原因分析介紹如下，以引起大家警惕。

1 事故經(jīng)過(guò)

2008年4月15日，我公司一臺(tái)新購(gòu)箱式低溫回火爐工藝調(diào)試中，下午14時(shí)。一爐試驗(yàn)件回火出爐后，爐門(mén)打開(kāi)約10 min后再次裝入另一爐調(diào)試產(chǎn)品零件，關(guān)爐門(mén)升溫約30 min左右，設(shè)備發(fā)生爆炸，所幸的是當(dāng)時(shí)回火爐門(mén)前無(wú)人經(jīng)過(guò)，沒(méi)有造成人員傷亡。據(jù)目擊人員說(shuō)：爆響時(shí)，一個(gè)大火團(tuán)由爐門(mén)上部噴出將爐門(mén)頂開(kāi)，瞬間就消失。損壞情況見(jiàn)圖2，這次事故造成爐門(mén)、煙罩和門(mén)護(hù)罩解體，爐體鼓漲，門(mén)前過(guò)渡輪打掉1個(gè)，過(guò)渡輪支架的固定螺栓拉斷，儀表表芯從表殼震出約15 mm，設(shè)備整體報(bào)廢。

圖1 箱式多用爐生產(chǎn)線(xiàn)Fig.1 Box multi-purpose furnace production line

發(fā)生爆炸事故的回火爐與原使用的回火爐是同一廠(chǎng)家、同型號(hào)設(shè)備，原設(shè)備使用四年運(yùn)行正常，且新設(shè)備與老設(shè)備都是同一批操作工，按原有操作規(guī)程操作的，在這種情況下設(shè)備發(fā)生爆炸，實(shí)屬罕見(jiàn)。

圖2 回火爐爆炸現(xiàn)場(chǎng)Fig.2 Explosion scene of tempering furnace

2 爆炸原因分析

2.1 爆炸原理

通過(guò)大量的生產(chǎn)實(shí)踐以及對(duì)爆炸事故相關(guān)因素的分析和歸納，發(fā)現(xiàn)了可燃?xì)怏w產(chǎn)生爆炸的規(guī)律性，只有同時(shí)具備三個(gè)條件才會(huì)爆炸(簡(jiǎn)稱(chēng)爆炸三要素)：可燃?xì)馀c空氣(或氧氣)混合比例達(dá)到爆炸極限；形成密閉(或相對(duì)密閉)空間；有足夠溫度或達(dá)到著火點(diǎn))[1]。

2.2 爆炸原因

發(fā)生爆炸事故前，回火爐內(nèi)所裝工件為里程表被動(dòng)，這種工件前期經(jīng)過(guò)主爐滲碳淬火，后又通過(guò)清洗機(jī)清洗。但清洗過(guò)程中空氣發(fā)泡除油功能未起到作用(注：維修工后期對(duì)清洗機(jī)進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，清洗機(jī)空氣發(fā)泡系統(tǒng)進(jìn)氣軟管破裂)，且此類(lèi)工件的特殊外螺紋形狀和平裝裝料方式不利于徹底清潔工件表面的油污，所以工件本身帶油較多，見(jiàn)圖3。清洗工序完工后，工人將表面附帶油污的工件裝入爐內(nèi)，關(guān)閉爐門(mén)，此時(shí)爐內(nèi)氣體主要是空氣。隨后淬火油污在爐內(nèi)被加熱超過(guò)閃點(diǎn)，最終生成易燃的油蒸汽，隨著爐溫的升高，分解出的油蒸汽濃度逐漸增加；回火爐頂部的循環(huán)風(fēng)扇讓油蒸汽與爐內(nèi)原有空氣得到充分混合，使“可燃?xì)馀c空氣混合比例達(dá)到爆炸極限”， 滿(mǎn)足了爆炸三要素的第一個(gè)條件，這是導(dǎo)致事故的根本原因。

圖3 爐內(nèi)裝料及工件油污情況Fig.3 Loading in furnace and oil pollution of work-piece

當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)任務(wù)緊，新回火爐沒(méi)來(lái)及安裝排風(fēng)管(圖4)就開(kāi)始調(diào)試生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中爐門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，且無(wú)排風(fēng)管將爐內(nèi)可燃?xì)馀c空氣混合氣排出[2]，這種情況下，形成“密閉(或相對(duì)密閉)空間”的第二個(gè)條件，這是導(dǎo)致事故的重要原因。

圖4 新、舊低溫回火爐Fig.4 New and old low temperature tempering furnace

里程表被動(dòng)零件回火工藝設(shè)定溫度為265 ℃，由于當(dāng)時(shí)爐膛內(nèi)處于升溫度階段，爆炸時(shí)儀表顯示實(shí)際溫度只有200 ℃，但爐內(nèi)加熱元件(圖5)本身溫度已達(dá)500 ℃以上[2]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了淬火油的閃點(diǎn)(200 ℃)溫度[3]，這樣又具備了“有足夠溫度或達(dá)到著火點(diǎn)”的第三個(gè)條件。

可以認(rèn)為，上述情況是新回火爐發(fā)生爆炸的充要條件，如果“爆炸三要素”中只要有一條不滿(mǎn)足，設(shè)備就不會(huì)爆炸。爆炸的新回火爐與一直使用的舊爐唯一區(qū)別就是未安裝排煙管道，這樣“新回火爐旁邊相同規(guī)格的舊爐用相同溫度處理相同工件沒(méi)有發(fā)生爆炸，而新?tīng)t卻發(fā)生爆炸”就可以解釋了。因此，未裝排風(fēng)管而“形成密閉(或相對(duì)密閉)空間”這一條件是此次回火爐爆炸事故的根本原因。

圖5 回火爐內(nèi)加熱元件Fig.5 Heating element in tempering furnace

3 避免低溫回火爐爆炸事故措施

針對(duì)以上分析回火爐形成“可燃?xì)獗ㄈ亍钡膸c(diǎn)原因，我車(chē)間制定了如下防范措施：①加裝排風(fēng)管路，確保上部廢氣排放管道上的煙道暢通，工作狀態(tài)爐底部通風(fēng)閥(圖6)始終處于開(kāi)啟的位置，這樣爐內(nèi)氣氛會(huì)形成對(duì)流，使可燃?xì)饽軓膹U氣排放管道排出；②低溫回火爐內(nèi)嚴(yán)禁帶油污回火[4-5](如不清洗或清洗不凈)；③定期檢查前清洗機(jī)的發(fā)泡除油功能，保證清洗機(jī)始終處于完好狀態(tài)；④編制并嚴(yán)格執(zhí)行《箱式低溫回火爐燒油污方法》：將爐門(mén)打開(kāi)一半左右，手動(dòng)打開(kāi)循環(huán)風(fēng)扇，打開(kāi)加熱控制，將低溫回火爐升至400 ℃保溫2 h以上，每隔一個(gè)月燒爐膛內(nèi)的油污一次，保證爐內(nèi)無(wú)明顯油污現(xiàn)象。

圖6 回火爐底部通氣閥打開(kāi)Fig.6 Opening of ventilation valve at the bottom of tempering furnace

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)回火爐爆炸原因的深入分析，我們一一列出了可能導(dǎo)致爆炸的條件及防范措施，并全部整改落實(shí)到位，排除了爆炸因素，相關(guān)設(shè)備至今沒(méi)有再發(fā)生類(lèi)似事故，確保了公司生產(chǎn)的安全運(yùn)行。