空压机站爆炸原因分析及预防措施

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空压机站爆炸原因分析及预防措施

空气压缩机(以下简称空压机)的爆炸事故，近期在国内企业曾发生过数起，给企业造成较大的损失，在国外也有发生爆炸事故的统计。空压机按设备传动、结构形式分类，主要有往复式和回转式两大类。易出现故障和发生爆炸损坏的，主要体现在往复式空压机上。因此，对往复式空压机的防爆应当引起我们的重视。下面着重对往复式空压机爆炸产生原因及预防措施进行说明。

形成空压机爆炸的三要素

根据空压机的工作特性，把空气经过一级或二级以上压缩，制成压缩空气。缸体和活塞需要润滑油润滑必然会生成积炭，空气压缩会大幅升温。空气中含有氧气，这样就形成了空压机爆炸的三要素：积炭、温度、空气。

2.1积炭

据实验证明：排气阀上生成积炭的发热反应是在154℃～250℃范围的温度下发生的。其过程为雾状或粘在金属表面上的润滑油，在高温高压下，尤其是在有金属接触的条件下，迅速被空气氧化，生成氧化聚合物(胶质油泥等)，沉积在金属表面上，继续受热作用，发生热分解脱氢反应，而形成氢质类的积炭。积炭厚度到了3mm以上时，就会有自燃的危险。另外，积炭影响其散热效率，蓄积热量而形成火点。一部分润滑油粘在积炭火点上，被蒸发和分解，产生裂化轻质炭化氢和游离炭，当和高温高压空气混合，达到爆炸极限时即发生爆炸。一般润滑油受热分解，可产生的轻质碳化氢在空气中的爆炸界限：CH4 5～15%、C2H6 3～12.5%、C3H8 2.1～9.35%、C3H6 2～11%等。

由此可以看出，积炭和局部过热是爆炸的主要起因，而碳化氢气体与空气的混合物气体是爆炸的主要介质。

积炭产生量的大小与润滑油的氧化安定性、加油量、润滑油质量及检修有关。

2.1.1 空压机活塞润滑所需的润滑油是在精制基础油的基础上添加各种添加剂制成。其基础油的好坏直接影响残炭量的大小，基础油(如兰州、新疆)抗热氧化安定性好，残炭值就小，润滑油生成积炭的速度就低，不易形成大量积炭，所以选好压缩机油很重要。

2.1.2 空压机缸体注油器加油量的大小，直接导致积炭、油泥、油气的生成量，如40m3二级压缩的空压机，标准规定一级缸注油12～18滴/min，二级缸注油12～15滴/。超过此规定，过量的润滑油就会吸附在凹陷处和管道壁上，生成油泥和积炭，只有一部分随压缩气体排出。

2.1.3 检修不及时、清炭效果不好，也是促使积炭累计生成量大的原因。据调查，中间冷却箱、后冷却器及管道是不易清炭的部位，此处一般生成积炭、油泥的量也较大。

2.2 温度

压缩气体温度升高是促使爆炸的一个重要条件，据统计空气压缩机超过170℃的50%发生爆炸，因而各国均规定排气温度不得超过150℃。

2.2.1进气量减少10%，则排气温度会上升20℃，因而要求进口要有足够的进气量。

2.2.2排气阀积炭引起阀漏气，也会造成排气升温。如：700kPa的压缩机正常排气温度为130℃，而阀漏气时会产生270℃温度，很容易发生爆炸事故。

2.2.3水冷量不足、结垢严重会造成压缩空气冷却不好，导致温升偏高，此点至关重要。

2.3空气

由于压缩工作介质是空气，空气中含有20%的氧气。氧气会促使润滑油氧化分解，它是助燃、爆炸的基本元素。

防爆措施

鉴于上述针对往复式空压机爆炸三要素和起因的说明，可加强以下几方面的工作。

3.1 加强润滑油管理

为了控制积炭的生成速度，应选用基础油好，残炭值小;适宜的粘度(ISOVG68100);良好的抗热氧化安定性(康式残炭增值<3%);燃点高的润滑油。如：兰炼产LDAB空气压缩机油。汽缸供油量不能太大，最大不得超过50g/m3，以防止油气量增大和结焦积炭增多。严禁开口储油方式，防止润滑油机杂超标堵塞注油器。另外，空压机油要有产品合格证和油品化验单。

3.2 加强设备检修维护管理

空压机各部件的状况，要定期验证，要制定完整的大中修计划，项目要具体，有验收标准。尤其是定期清炭工作要有专人负责验收。吸气口不应设在室内，并保证规定的吸入量，防止空气滤清器堵塞而减少进气量，造成排气温升高。加强水冷却，保证冷却槽进出口水温差不高于10℃，即使夏季时冷却槽出口水温也不得超过50℃。定期清除压缩机内部积炭，一般每600h检查清扫排气阀，每4000h换新排气阀。

3.3 加强操作管理

空压机可作为危险源点来对待，因此要求操作人员要经培训后持证上岗。操作人员在严格按操作规程操作的同时，要能够对一般空压机故障进行判定和处理。要求操作人员对空压机工作原理、爆炸起因、合理注油、定时排污、严格执行开停机制度等要有明确的认识。

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3.4 提高空压机运行状态的监控能力

在保证空压机空气冷却、温度压力仪表显示、安全阀等基本安全设施的基础上，还应在排气阀出口管线接连处，装自动温度报警器，严格控制温度不超过规定的150℃。典型案例分析

某企业空压机车间，一台http://cankao.gcw818.com空压机发生爆炸事故。经现场调查统计，空压机供气系统主要损坏形态有：

(l)空压车间：空压机二级缸下部缸体、基座爆裂，阀室爆出，后冷却器爆裂、内芯爆出。二级缸至冷却器间的补偿器爆裂，铸铁管道爆裂，且此区段的油泥、结焦物等大量存在。厂房墙体上部隔断墙大部分塌落。

(2)管网：从空压机车间至用气户间约200m，Dg219mm管道三分之二出现接口开焊，从支架上坠落地面。管道接口无坡口，焊缝高度3mm且部分焊肉与管道相熔不足。

4.1 损坏状态分析

4.1.1 从损坏形态(l)分析，在空压机车间内为爆炸源点。二级缸至后冷却器为爆炸的区段和破坏形式，所以造成该区段设备的严重破损。爆炸冲击波使厂房墙体强度薄弱的部分，受冲击损坏塌落。

4.1.2 管网损坏是由于焊缝强度不足，受爆炸气体冲击波的波及造成焊口撕裂。另外加上管道在支架上固定不牢，管道多弯曲布置受力不均，造成管道受冲击后弹起坠落。

4.2 爆炸起因分析

4.2.1 从现场油污、中冷却器结焦物(34mm厚)、阀室(积油严重，局部油泥厚度达10mm)来看，说明该空压机注油器注油量大和定时排污不及时、检修清炭不彻底，造成油泥、结焦、积炭量大。

4.2.2 空压机进风口设置于临近化铁车间，粉尘量大，易堵塞空气滤清器，造成进气量小、排气升温高。另外，从结焦物的成分检查证明有小颗粒状灰尘，灰尘与润滑油结合易生成油泥和结焦等，不利于压缩空气冷却。结焦物和积炭会使排气阀不严，产生漏气造成排气升温，因而具有产生高温的条件。

4.2.3 该空压机气缸润滑采用HS-13号压缩机油，无油品合格证及化验单。后经油品化验该油，机杂和灰份均超标，热氧化安定性指标受条件所限没有做。该油品与现今LDAB空气压缩机油相比，由于其生成积炭速度快已被淘汰，因而使用老牌号油品是积炭增多的原因之一。

综合起来，由于空压机气缸润滑用油管理不规范，操作、检修等问题，造成空压机积炭生成量大、排气温度高，在二级缸排气阀处产生积炭和火点，润滑油在高温下热氧化分解加剧，当产生的轻质炭化氢和游离炭在压缩空气中达到爆炸界限时，而形成爆炸。所以说积炭和局部过热是产生爆炸的主要起因，运行人员发现异常不及时也是事故原因之一。

结论

目前的往复式空压机存在不可避免的三要素：积炭、温度和空气，具有爆炸的可行性。因而它要求对于空压机的防爆工作落实到日常的综合管理之中，防爆措施落实的明确、细致，空压机的安全运行就有了切实的保证。对于企业今后的设备改造，尽量选用无油往复式空压机，从根源上杜绝爆炸事故的发生。

空气压缩机爆炸原因分析及预防措施2017-03-19 10:54 | #2楼

矿用空气压缩机主要采用压缩机油作为润滑油，在随压缩机压气过程中，沿着整个排气通道会形成积碳。它在一定条件下能发生自燃，从而导致空气压缩机装置爆炸。汽缸、气阀室、管路、冷却器及储气罐等有积碳处都有可能发生爆炸。对于气缸内有润滑油的空气压缩机，当排气温度超过200。C时，将会促使润滑油性能恶化变坏．油质会迅速发挥造成积碳。造成排气阀、管路有效断面积缩小，阻力增大甚至堵塞，使活塞环滞死在沟槽内，失去密封性和弹性；冷却水不凉、缸体温度急剧增加的情况下，积碳会自燃，严重时造成空压机装置爆炸。因此，矿用空气压缩机的安全性能对矿安全生产起到至关重要的作用，必须引起足够的重视。

一、空气压缩机燃烧爆炸原因探讨

空气压缩机，采用的是缸体润滑方法，在运行过程中润滑油随压缩后的气体进人整个系统过程中受高温、高压作用下形成积碳逐渐增多，附着在管道内壁上，当温度升高至一定高度时，就能引起燃烧爆炸。

积碳附着在管道壁上，由于清洗不及时，积碳就会逐渐增厚，使管道内径变小，增加了排气阻力，而使空气压力和空气温度相应增高，积碳又会随之增多。所以大量积碳是压缩空气燃烧爆炸事故的主要因素。

在一般情况下，空气压缩机在运行过程中，排气管和储气罐等受气流机械冲击或气流中硬质颗粒的冲击，以及静电放电时产生的电火花，使积碳燃烧，导致了管道内的温度急剧增加，当含油达30％的积碳中的油汽化时，就形成了爆炸性混合气体，在一定条件下，就会发生爆炸事故。这也是空气压缩机燃烧爆炸的一个重要因素。

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二、诱发爆炸的主要因素

（1）压缩空气温度

空气压缩机运行中，若压缩空气的温度超过某一个极限值时，将会促成沉积物加速氧化自动加热，以致引起自燃。这个极限值是个变值，与沉积物的厚度密度相关。

（2）空压机排气温度

一级排气过程中消耗的功是气体温升的主要来源，排气时间长，功耗大，温度高。一级压缩后排气时间的长短取决于实际一级排气压力的大小，一级排气压力的降低是排气温度升高的一个主要原因，其主要因素有弹簧刚度减少，一级进气阀关闭不严及部分高压气体泄漏等。

（3）沉积物厚度

若排气温度不增加而沉积物厚度不断增加，将会降低沉积物自燃温度界限而发生自燃。沉积物越厚，自燃极限温度越低；沉积物越薄，自燃极限温度越高。如沉积物的厚度为1mm时，极限自燃温度为160。C。

（4）压缩空气的流速

当压缩空气的流速降低时，将会使压缩空气温度升高，对于多台空气压缩机组成的压风系统，这种现象最容易发生。压缩空气流速降低时，也会使沉积物自燃温度界限下降。二极排气缸至储气罐一段是最敏感地域。冷却器和储气罐最容易发生爆炸。若排气总管内积碳相当厚，在空气压缩机停止运转或进行工况调节

时，此时的流速突然下降或降至为零。极易发生沉积物自燃爆炸的危险。空气压缩机爆炸的时间最易发生在矿井负荷较低的时间段内，其中交接-班时间是空气压缩机爆炸的危险时间段。

（5）空气湿度

由于吸入空气湿度增加后，在压缩过程中产生大量过热水蒸气，疏松的沉积物大量吸附过热水蒸

气并散出热量，使排气温度升高而造成沉积物自燃。雨天和雾天也易发生空气压缩机爆炸。

（6）频繁卸荷

在空气压缩机开始卸荷的瞬间，二级吸气阀动作时间比一级吸气阀滞后

1.5～2s，仍处在正常工作状态，造成二极排气温度急剧升高；当卸荷终了开始恢复正常工作时，被切断的这段空气受气缸与活塞加热。温度由常温升至150。C

。左右，吸入高温空气其二级排气温度可达250C。故频繁卸荷也能促发空气压缩

机爆炸。沉积物在自燃后产生大量的一氧化碳，当压缩空气中含有1.5％～7.5％的一氧化碳即可发生爆炸。

三、爆炸原因分析

（1）空气压缩机运行温度过高，在不能有效地控制时，会产生大量的爆炸性混合气体，在条件具备的情况下，会导致爆炸。

（2）空气压缩机的气缸、储气罐和管道中，由于润滑油供给太多，吸入的空气中有大量尘块，在空气压缩机运行温度（约150°C左右）的作用下，在空气压缩机的二级气缸出口处及管道中，形成大量的积碳，这些积碳易燃，若不及时清理会引起燃烧爆炸。

（3）由于空气压缩机在运行过程中，不可避免地会产生油垢或积碳，若不及时清理，积碳等杂物将越积越多，影响管道的正常运行，造成阻力增大，使得系统的运行压力和温度升高，这也是造成空气压缩机燃烧爆炸事故的原因之一。

（4）在空气压缩机运行中，使用不合格油品，在检修中用易挥发油类清洗，当空气压缩机运行时，造成可能物大量挥发，运行温度等条件一旦具备，就会引起燃烧爆炸。

四、预防措施

(1)防止积碳的主要措施

1）严格控制排气温度，双缸不得超过160℃。

控制排气温度：①加强空压机冷却系统的改造和管理，除合理选用冷却水水质、及时清除冷却器管壁和缸冷却水腔壁的结垢，还应控制冷却水的进出温差不大于10℃；② 降低出口管路气体温度。加强检修质量，保证气阀不漏气，防止气体循环压缩，配备后部冷却器。

2）使用闪点不低于215oC，经化验合格的压缩机油。压缩机油不得与其它润滑油混杂存放。

正确选择润滑油：选取的润滑油在操作温度下必须有足够的黏度，以使运动件不互相接触，减少磨损量，但压缩机润滑油黏度越大，则含残炭量越多，其不易挥发的重质馏分在压缩机高温部位停留的时间越长，积炭也越严重。因此，如果选择偏向黏度越高的润滑油，则对压缩机的运行安全越不利。在保证润滑油膜承受动载荷的条件下，应尽量采用低黏度油，同时不应将润滑油闪点选择过高。从实际运行经验来看，使用闪点过高的油，由于其馏分重，黏度大，胶质含量多

而存在安全隐患。一般低黏度和深度精制的润滑油残炭值低，在使用中不易积炭。因此，优质的压缩机油应选用深度精制的不含残渣(光亮油)的窄馏分基础油，添加剂也应尽量选用无灰型添加剂。

3）气缸、吸排气阀不许使用普通机械油。

4）经常清洗、排气阀和阀室。

严格进行维护保养与检修操作是预防压缩机爆炸的重要手段。空压机发生排气管爆炸的事故调查发现，在排气系统中有较多积炭，究其原因是此压缩机在维护时大多数积炭未被去除。排气阀上的积炭使阀关闭不严，造成泄漏和带来重复压缩，使排气温度升高，使高温压缩空气直接进入储气罐。在压缩机日常维护保养与检修过程中，对排气阀上的积炭清除和对排气管(特别是弯管部分)及储气罐等清扫尤为重要。

5）定期清理排气管路、冷却器芯子和后风包。

6）对每台空压机的单位运行时间内耗油量进行记录、统计，润滑油要达到适当，不能过量或不足，对耗油量异常增加要停机检查空压机的密封情况。

(2)滤风器、冷却器和储气罐的安全使用

加强吸气过滤，防止吸人的气体灰尘多和含有硬颗粒。当含有灰尘和杂质的空气被洗入汽缸后，不仅造成汽缸镜面和活塞杆的磨损，而且由于汽缸内的高温，有些杂质和油混合物易粘附在气阀、汽缸壁和活塞槽中形成积垢，滞死活塞环。吸人空气温度每提高3℃，空气压缩机效率降低1％。通常在金属网滤风器上浸锭子油，当污浊空气通过时，灰尘和杂质经网的阻隔．油的吸附作用使之粘在铁丝网上。清洗滤网用1％～5％的苛性钠溶液煮沸清洗。由于活塞式空气压缩机最后一级排气温度达140℃～160℃，其压缩空气中的油质、水分均为气态，气压的油带到风包和管路会形成易燃物，而水蒸气带到风包和管路中冷结成水造成水击。若后风包距离空压机较近，温度不能有效降低，将会促进易燃物的自燃，加剧水冲击。所有后冷却器可有效的保护风包，风包主要用来储存一定量的压缩空气，保持供气平衡，稳定压力波动，同时还可以除出压缩空气中的油、水。滤风器、冷却器和储气罐累计运行350～400h要进行清洗。

(3)防止空气压缩机爆炸的主要措施

1)储气罐的容积应尽量小，其安装应当避开共振点。使用后冷却器，使储气罐的温度降至100～11O℃ ，则沉积物自燃就可避免。

2)空压机至储气罐间的管路必须避免出现急剧扩张、突起部分及特别低陷。

3)使用合格的润滑油，操作工应控制好耗油量。经常清洗油水分离器，排放油水分离器、储气罐、冷却器中的润滑油，杜绝汽缸内串入机油。

4)冷却水压力在0.1～0.15MPa．温度不高于35℃．入水和回水温度在6℃～12℃，要使用软化处理水。无条件使用软化水时．要尽量少补充冷却水，做到冷却不循环使用不外流。

5)对滤风器、管路、风包、冷却器和管网水垢定期清扫。清洗工序为：5％苛性钠浸泡8h～清水冲～高温干燥压风吹开干。

6)采用超温报警停机，定期检修整定安全保护装置，对一级排气安全阀定期卸下进行整定效验。

（4）露天使用必须有防雨雪、防曝晒措施。冬季环境温度不宜低于5℃；夏季环境气温宜保持在35℃以下。

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