案例一:
【事故经过】
2006年5月15日下午17时40分.广州市花都区某公司的空气压缩机站操作人员在巡查中发现2#空压机出口处三通发热并呈红色.在关机处理过程中,2台2m³储气罐突然发生爆炸.事故造成空压站设备受损。
【事故原因】
该公司空气压缩机站共有6台空压机.其中1#、2#、3#是L型没有润滑油超温保护的压缩机;4#、5#、6#是V型有润滑油超温保护装置的压缩机.事故发生前停了6#机和1#机。3#、4#机出来的气体分别送到两台1m³储气罐。5#、6#机出来的气体送到1台m³储气罐 (即已爆炸的储气罐),3台储气罐的出口并联汇总到1台3m³的储气罐内再往外供气。2#机出来的气体则直接送到3m³储气罐,也就是说与2台1m³和1台2m³储气罐的顶部出口管是相联的。1#机为独立的供气系统。
从安全阀复检的情况判断,当时整个系统的压力都已超过了安全阀的开启压力。安全阀保护了另外几台储气罐,却保护不了被炸的这台2m3储气罐。我们认为由于当时压力突然猛升。到一定程度时椭圆人孔圈对接焊缝处率先开始爆裂。时间极短以致压力还来不及完全传递到上封头。若是物理爆炸,其压力源只能是空压机。空压机当然不可能产生这样迅猛而巨大的能量。故而这种现象无法用物理爆炸解释,只能用化学爆炸来解释。
一、三通积碳燃烧是导致压缩空气系统发热升温的直接原因
1)三通内积碳的形成
压缩机润滑油在气缸内完成润滑任务后,大部分 以液滴的状态随空气流排出气缸并受空气压力的作用 而碎裂,碎裂的结果大大增加了与热空气中氧接触的 表面积,而这里又是温度最高的地育,所以润滑油的蒸发和被氧化的程度显著增加并形成了大量积碳。三通就在空压机出口,后面紧接着就是一个止回阀,又处在管线的最低处,三通下面又没有排污口。压缩空气夹带的油沫十分容易在此滞留并形成积碳。使用单位的“空压机工作岗位职责”和“空压机操作规程”中都没有定期检查并清除积碳的规定。通过了解,事实上该公司已有很长时间未对积碳进行清理.从而导致三通内积碳严重。
2)三通发热是积碳自燃的结果
积碳继续被热空气氧化.由于这里的热空气温度比较高.当积碳层达到一定程度后其对外散热远小于其氧化所发生的热量.积碳便进入自加热状态而导致自燃。测得32号机油的闪点是170℃,所以,认为当操作人员发现2#机出口三通发热变红时,那里的积碳实际上已经在燃烧了。
据文献介绍,钢材被加热至530℃以上时,表面会呈现可见光,随着温度升高颜色会越来越亮:出现暗褐色为530—580℃:出现暗红色为650—730℃,这种目测的误差约为±(20—50) ℃。在傍晚的时候操作人员看到了三通发红说明那里已经呈现了可见光。随着燃烧,温度也在继续上升。后面热空气源源不断的送来,燃烧自然越来越旺,温度越来越高。从事盾对该三通作金相检查的结果看.其金相组织仍属正常没有发生变化说明三通还没有达到组织转变温度723℃。从其硬度明显下降的情况分析它已经受了回火处理。据用户反映后冷却器在正常情况下可将120℃的压缩空气冷却到60℃。按照这样的冷却能力在通过后冷器输送到系统的压缩空气的温度达到了300℃以上,从而把整个压缩空气管路系统中空气的温度逐渐提高。
二、润滑油积碳倾向性较大是造成三通和储罐积碳的主要原因
1)空压机用润滑油现状
按说明书要求,2#机要求冬季使用30号机械油,夏季使用50号机械油。5#机要求使用68号油。但目前空压机油国家标准只有32号,46号和68号,没有30号和50号。公司目前的情况是2#机用32号油;5#机也一直用32号油,两个月前改用68号油。据了解所用的润滑油一直都在花都地区购买。以前储气罐底的油渣顶多只有10 mm厚.最近随着市场油价上涨渐渐发现储气罐的油渣比以前多很多。
2)油样检验结果综合分析
公司给我们提供了32号油的油品分析报告(广州市能源监督检测所分析)。我们又把68号油的罐底油渣(从与4#空压机相连的1 m3储罐罐底取样)样和68号油样以及从已爆炸的2甜储罐罐底贱骸中取到的残灰样送到广州机械科学研究院机械工业油品检验评定中心进行分析。分析报告显示油的运动粘度偏高、机械杂质偏高,水分离性较差:油渣样和残灰样的沉积物主要组份是积碳、铁锈蚀颗粒、粉尘颗粒磨损金属颗粒(Fe、Cu、Pb、Al等)和污染金属(Si、Na等)。因此可知油品质量差,积碳倾向比较大。
三、爆炸过程的简单分析
积碳是被氧化变质生成的沥青质、胶质及多环芳烃的叠合物与空气中的粉尘、机械磨损产生的金属微颗粒沉积下来形成的。积碳燃烧会产生二氧化碳和一氧化碳,两者的比例视燃烧情况而定,特别是在不完全燃烧的情况下会产生大量的一氧化碳.当一氧化碳在空气中含量达到12.5%.74%时就会发生爆炸。
三通只燃烧而未爆炸,主要因为那里热空气比较充足容积又比较小,积碳的燃烧会比较完全。即便有不完全燃烧产生一些一氧化碳,也很快会被补充进来的热空气继续氧化变成二氧化碳,一氧化碳积累不起来。3 m3储气罐由于离2#机距离近,温度应该比其它几个储气罐都高,但它的积碳应该相对比较少,因为它的空气(除2#机送入的气体外)都是先经过其它几个储气罐沉降分离后再过来的。2 m3储气罐的温度相对来说应该是较低的.因为燃烧后的高温是逆着气流方向传过去的.温度升高相对比较慢。它的容枳虽比3 m3储气罐小却比1 m3大一倍。从油渣样和残灰样的沉积物分析报告可以断定它是有很多积碳的。68号油测得的闪点是195℃,它的积碳燃烧起来相对要困难一点,不完全燃烧产生一氧化碳的机会要大一点,积聚一氧化碳也可能相对快一点。故而它的一氧化碳会比其它几个储气罐积累得快一些,先达到爆炸极限而先行爆炸。
【对策措施】
基于上面的分析,在总结这次事故的基础上,作者提出如下两点建议:
1)目前国内外评定空气压缩机油积碳倾向性的试验方法,普遍采用润滑油老化特性测定法和减压蒸馏蒸出80%后残留物性质测定法.这两项试验方法的试验条件较为苛刻,对一般用户较难对润滑油积碳倾向起到监控作用,故而定期检查、清除积碳便成了防止爆炸发生的行之有效的办法。建议公司根据油渣和积碳的情况,制订出有关定期检查清除油渣和积碳的制度,以保证压缩空气站安全运行。
2)GB50029-2003《压缩空气站设计规范》3.0.6条规定“各空气压缩机不应共用后冷却器和储气罐”。该公司的空气压缩机存在共用储气罐的情况,应予整改,符合国家标准后才能投用。
案例二
某工地空压机储气罐于2006年10月21日16时许发生爆炸事故, 一名操作工当场死亡。
【事故经过】
一、事故现场情况
1. 现场共有四台空压机组, 配四个立式储气罐。四个储气罐全部直接置放于粗糙的混凝土地面上, 每个罐体四个支座均未设地脚螺栓紧固。机房为简易厂房。据了解, 四台空压机仅两台能够运行, 事故发生时一台在运行。
运行空压机为1#机,4L- 20/8型,排气量21.5m3/min, 排气压力0.8MPa, 无锡压缩机厂1975年制造。未见空压机技术档案资料及当班操作和维修保养记录。该机为事故空压机, 它的整体外形、设备状态尚好。
此机一级安全阀型号为A27W- 10T, 校验报告编号为FSAH2006- 0779, 校验日期2006- 04- 28, 工作压力0.7MPa, 整定压力0.8MPa, 该安全阀铅封有效, 标志清晰, 检验报告标明该安全阀安装位置在储气罐顶部。此机一级压力表量程为0~ 2.5MPa, 外观尚好, 压力指针停在0.6MPa位置。二级空压机压力表量程0~ 1.6MPa, 面板玻璃破碎损坏, 指针超过量程位置。调压阀手拉较吃力, 回流管未装设。此空压机无超温超压保护连锁装置。
2. 爆炸后的储气罐残体离现场原位置29m。罐体内径1m, 高度3.2m, 容积约2.5m3。罐体从距下封头环焊缝50mm处, 沿周向、两侧纵向向上撕裂至上封头环焊缝100mm处, 撕裂口呈45°。罐体各焊缝完好, 筒体、封头未见明显腐蚀。
离罐体中部环焊缝150mm处有长700mm× 宽150mm的鼓包。罐底有四个支座, 其中二个支座被压扁, 在被压扁的两支座之间, 下封头撕裂处有鼓包痕迹。下封头撕裂口拉薄处最薄厚度为5.8mm,最厚处为10.3mm;筒体壁厚7.4~7.8mm。
罐体上安全附件:其中压力表已脱离罐体, 在爆炸现场管道附近发现,量程为0~ 1.6MPa,已破损,指针已超过1.6MPa极限指示。安全阀尚在罐体上,与罐体的法兰联接螺栓松动,外形完好,标牌为:二级安全阀,无检验标签,铅封断裂,铅封表面被油漆覆盖看不出检验标记。
该安全阀事后经校验站检测,阀体内积炭严重,动作失灵,且密封垫片内径过小,局部阻塞流通面积,在试压时,压力达0.8MPa以上仍不动作。
【事故原因】
1. 操作工操作不当,在发生事故征兆压力超标时,未及时采取停机措施。
2. 空压机调压阀回流管未装设,且调压阀弹簧过紧,调整不合理,使减荷阀无法动作,以至失去压力调节能力,使空压机始终在满负荷运行,在外界不用气的情况下,造成严重超压,此时一级压力表指示压力已达0.6MPa。
3. 安全阀使用错误,将本该用在储气罐上的整定压力0.8MPa的安全阀错用为空压机一级安全阀,安装在空压机中间冷却器上。从而导致空压机一级压力超压时该安全阀不动作,且该空压机又未装设超温超压连锁保护装置,使空压机在超温超压的情况下无法自动停机。在一级压力严重超压的情况下继续运行,二级压力急剧升高,直接造成储气罐超压,此时二级压力表指示超过极限,无法正确指示。
4. 储气罐安全阀未按时清理校验,安全阀内严重积炭,同时密封垫片内径过小,造成通道堵塞,在储气罐超压时,安全阀失灵,不能及时卸压,使储气罐局部严重鼓包变形。
5. 储气罐支座未作任何固定,储气罐长期在振动载荷下运行, 使得底部封头形成高应力区,在局部鼓包变形壁厚减薄、内部温度压力急剧上升的情况下发生爆炸。
【对策措施】
1. 对原机组按规范进行彻底整改,安全装置全部重新更换校验,储气罐全部重新由检验机构检验合格后使用。
2. 切实提高员工基本素质,加强操作维修人员在岗培训教育,坚持持证上岗,严格执行安全操作规程,指导操作维修人员正确使用和维护设备,杜绝违规维保、违章操作。
3. 强化员工安全教育,增强员工安全作业知识,加强员工自我安全保护意识,防止事故发生。
4. 规范空压机的日常维护保养,特别是安全装置的维护保养,确保安全装置的完好。