气体物料压缩输送设备的防火与防爆

发布时间：2007年11月21日
作者：未知
来源：本站原创
浏览：次
查看所有评论
【}">打印文章】

位置：易安网>> 安全管理>> 化工

综合分析气体压缩输送设备火灾爆炸事故的原因和机理，提出气体压缩输送设备的防火防爆技术措施，具有一定的实用意义。
气体压缩输送设备及工农业生产，交通运输，国防，科学技术及家庭生活等各个领域的通用机械，特别是随着我国经济改革的进一步发展，气体压缩输送设备的应用量不断扩大，在给国民经济带来巨大利益的同时，由压缩输送设备引发的事故也频频发生，不但严重影响安全稳定生产，造成极为严重的经济损失，而且不造成了大量的人员的伤亡和建筑物的毁坏。因此，气体压缩输送设备的防火防爆问题不容忽视，保证其防火安全十分重要。
1．气体压缩输送设备
生产中应用气体压缩输送设备，不仅为输送气体，有时还创造必要的反应和操作条件，如高压、真空、气动控制等。按照工作原理和结构，气体压缩输送设备可分为往复式、离心式、旋转式和喷射式。
往复式压缩机主要由气缸、活塞、吸入阀和排出阀组成，常用电动机经曲轴连杆机构传动。因气体压缩时温度升高，气缸壁设有水冷却夹套或气冷翅片；因活塞与气缸直接摩擦移动，气缸上装有多个活塞环，高压压缩机并需要用齿轮泵强制注油；因油雾污染气体和气体压缩时原含水的析出，排出气要经过油水分离器。要求输出压强高时，常用多级压缩，这时要附加中间冷却和中间油水分离器。往复式真空泵的构造和工作原理与往复压缩机相似，不过目的是为了降低入口处气体的压强，以得到尽可能高的真空度。
离心式通风机是由轮毂、后盘、叶轮和环形前盖构成，外壳为蜗形，由快速旋转和叶轮作用于气体，提高压强而排出。根据其产生的风压不同，离心式风机可分为低、中、高压3类，低、中压离心式风机主要用于车间通风换气，高压离心式风机则主要用在气体输送上。离心式鼓风机也称为涡轮鼓风机或透平鼓风机，工作原理与通风机相似，常用多级结构。离心式压缩机也称为透平压缩机，构造与离心鼓风机相似，但级数更多，有时在10级以上，转速则达3500～6000r/min或更高，能产生高的出口压强。因压缩过程接近绝热压缩，气体温度显著升高，需分段引出气体加以中间冷却。与往复压缩机相比，离心压缩机体积小、运转平稳、送气量大而均匀，压缩时没有机油污染气体，因而在工业生产中越来越多地代替往复式压缩机。
旋转式风机的特点是机壳内有1个或2个转子，转子直接加压于气体而使气体的静压提高。旋转式风机的结构紧凑，体积小，排气连续均匀，常用的旋转式风机有罗茨鼓风机和水环真空泵。
喷射式真空泵是利用流体流动时能量转换以达到输送流体的设备，其工作液体可以是蒸汽或水，也可以是其他液体。工作蒸汽在高压下经喷嘴以很高的速度吐出，其静压能转化为动能而产生真空，将系统中气体吸入，蒸汽和汽体混合物经扩大管后速度降低，压强提高而被排出。
2．火灾危险性分析
2.1形成爆炸性混合物
由于设备老化，年久失修，可燃性气体通过缸体连接处、吸、排气阀门、轴封处、设备和管道的法兰焊口和密封等缺陷部位泄漏，或设备外壳局部腐蚀穿孔、疲劳断裂等，导致高压可燃性气体喷出，与空气形成爆炸性气体混合物，遇火源引起空间的爆炸或火灾。
压缩之前的设备发生故障或停电、误操作等事故，而压缩输送设备未能及时随之停车，使其入口处发生抽负现象，较轻时使管道抽瘪，严重时致使空气从不严密处进入设备系统内部，形成爆炸性气体混合物。此时如果在操作维护或检修过程中操作不当或检修不合理，达到爆炸极限浓度的混合物遇到火源或经压缩升温增压，就会发生异常激烈燃烧甚至引起爆炸事故。
2.2设备内温度超市导致危险
气体经压缩后温度会迅速提高，如果设备内循环冷却水水质差，冷却效果不好，冷却系统不能有效地运行，会使设备内温度过高。高温会使润滑油粘度降低，推动润滑作用，使设备的运行部件摩擦加剧，进一步造成设备内温度超高；同时，高温能使某些介质发生聚合、分解以至自燃引起火灾。例如，压缩的烃类气体中含有高碳不饱和烃类化合物，在较高的温度和压力下，可能发生聚合反应生成高分子聚合物，这些聚合物附着在气缸内壁或阀片上，不但会增加摩擦损失，还会把活塞环卡死在环槽里，使其推动密封作用引起泄漏，甚至堵塞气体管道引起超压爆炸。
2.3产生积炭发生燃烧爆炸
压缩机的气缸润滑都采用矿物润滑油，它是一种可燃物，呈悬浮状存在的润滑油分子在高温高压条件下被氧化，特别是附着在排气阀、排气管道灼热金属壁面上的油膜，氧化性更为加剧，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、活塞杯槽、气阀、排气管道、缓冲罐、油水分离器和储气罐中沉积下来形成积炭。气缸滑润油选择不当、润滑油牌号不符、加油量过多、油质不佳、会使气体温度剧升；或系统混入铁锈等杂质，导致发热；或过滤器污垢严重，吸入气体含尘量大均易形成积碳。
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、外部火灾等引燃条件下都有可能燃烧。积炭燃烧后产生大量的一氧化碳，当压缩机系统中一氧化碳的含量达到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，冲击波沿压缩气体流动方向传播蔓延，引起压缩机的爆炸。
2.4气体带液造成压力升高
由于压缩机气缸的余隙很小，而液体是不可压缩的，大量油水或其他液体进入气缸之内，会造成很高的压力，呈现“液击”现象，使设备损坏，导致可燃气体泄漏。
2.5操作失误引起燃烧爆炸
操作人员因受心理、生理或情绪等方面的影响出现操作错误，致使设备系统内压高于所能承受的压力时，即会发生爆炸。例如，压机在运转过程中发现气缸的温度异常偏高，操作人员错误地往炽热的气缸套内注入冷却水，水在高温条件下迅速汽化，使气缸内压力骤升，导致压缩机超压爆炸；压缩机发生事故需紧急停车时，操作人员因紧张而未能及时关闭进气阀，也会造成供气设备的增压，而最终导致爆炸。另外，堵塞憋压也是造成设备超压物理性爆炸的一个重要原因，如压缩机的出口被人为关闭或未能及时清洗的异物堵塞都会造成憋压，导致爆炸。
2.6设备缺陷引起事故
设备缺陷或故障产生于设计、制造、安装、运行和检修等各个环节，主要是由于材质及制造工艺不良所致。例如安全阀被堵塞或损坏而失灵，超压部位得不到及时泄放，超压而致爆炸；压力或温度显示仪表出现读数差错或显示失真时，误导工人错误操作，而引起爆炸；压缩机的受压部件机械强度本身不符合要求或因水浊、腐蚀性介质等腐蚀，使其强度下降，在正常的操作压力下也可能引起物理性爆炸。带有叶轮的压送机械，叶轮与机壳之间摩擦碰击生热、打火。