煤粉喷吹站压缩空气储罐破裂原因分析

发表时间：[2014-07-28]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：631

　　2004年6月7日3：50，某炼铁厂煤粉喷吹站一压缩空气储罐发生破裂，周围人、物未有伤害。据岗位工称，巡检时发现储罐罐体被烧红，在他取灭火器回来时，储气罐已破裂。该储气罐罐容1m³，设计压力0.7MPa，外型规格DN800×10，二十二冶机械总厂制造。该罐未安装安全阀或泄爆装置。经查看运行记录，无超压、超温现象，运行压力在0.5MPa左右，温度在60°C以下。
　　从理论上讲，储罐破裂时，压缩空气瞬间降压膨胀，压缩空气由储罐破裂前的压力瞬间降至大气压，这一过程可看作是在绝热状态下完成的。该储罐的爆破能量可由下式算出：
　　Ug=CgV
　　式中Ug—压缩空气储罐爆破能量系数（J/m³）
　　V—储罐容积（m³）
　　查《安全工程师手册》表4-58和表4-59知Cg=4.6×10⁶，则Ug=4.6×10⁶J，相当于1KgTNT炸药的爆破能量。其主要能量消失在大气中，小部分能量消耗在将储罐撕裂，故未对周围事物造成破坏。经现场查看，储罐前中部位置横向裂开一裂缝，长44mm，断口较齐，未发现碎片，罐底部排污阀已被煤粉堵死，罐底部分布有少量煤粉（厚2mm左右），储罐左上半部及进出口管道油漆被烧剥落，有明显被烧过痕迹，以和仓式泵相连的出口管烧的最为严重（日常该管压缩空气使用率较高）。用下图示意该储罐破裂情况，图中实线为破裂的裂缝，波纹线左上部为烧红部位。
　　我们通过对现场查验和组织分析，确认储罐是内部先着火燃烧，使管壁承受过高压力，超过了材质的疲劳极限，因疲劳破坏造成储罐破裂。那么，储罐内部是什么东西燃烧？又是怎样引起燃烧的呢？我们都知道燃烧必须具备三个条件，即可燃物、助燃物、着火温度。助燃物无疑是具有的，就是压缩空气中的氧气了。对可燃物的因素，我们分析有煤粉、积油、或系统串进如煤气等可燃气体等几种可能。系统串进煤气等可燃气体的可能性被我们首先排除了，因为该压缩空气系统只与氮气系统有联通的地方。分析的焦点落在煤粉和罐内积油上。该罐的排污阀被堵死，罐底有积粉存在，其厚2mm左右，根据资料获知，当空气中悬浮的煤粉达到一定的浓度时便形成煤粉和空气的混合云，烟煤的爆炸浓度下限是100g/m³，而当气相中含氧浓度大于14%时，一旦达到煤粉爆炸浓度，温度达到燃点以上就会引起煤粉爆炸。此外从罐体外表油漆被烧剥落形状看，储罐内的燃烧主要发生在储罐的左上部，我们发现在储罐进气阀门处仍存有较多润滑油，且从罐体油漆剥落情况和平时使用率较高的出口管道被烧较重等综合分析，最后断定：储罐内部燃烧主要是罐粘附的润滑油产生自燃，即积油和氧发生了化学反应，产生的化学热积聚形成高温，达到了油的着火点，煤粉和粘附在罐壁的油水等混合，使罐壁积碳增多，同时加速了氧化反应的进行，使罐内具备了着火温度这一条件，由仓式泵倒流进储罐的煤粉又达到了爆炸浓度，便形成了此次储罐爆裂事故。
　　这起事故虽造成损失和影响不大，但给我们敲响了警钟。我们本着“三不放过”的原则，采取了如下措施：
　　1、加强对煤粉喷吹站的管理，在压缩空气上加装逆止阀，杜绝因气源压力突然降低，煤粉倒流进入压缩空气系统内。
　　2、对空压机站中后冷、出口管道、储气包等进行彻底清洗和安检。对各用户的储气罐和分气包进行清洗、安检。严格执行压力容器的有关管理规定，完善系统中的安全装置、排污设施等。
　　3、修复使用闲置的脱油脱水装置，严格执行系统排污制度，实行排污挂牌制，增加排污频度，排污周期由原来的每一小时一次该为每半小时一次，使油水从压缩空气中较好的分离出去。
　　4、提高空压机的检修质量和运行维护。如：确保密封组件等的备件质量、安装质量，按规范调整密封环间隙，以尽量减少气缸中带油；注意保证润滑油质量和控制空压机的注油量，根据季节变化及时更换相应牌号的润滑油；注意入口空气的过滤，减少其携带灰尘，改善进气品质。
　　参考文献：
　　[1] 王玉元，王金波，肖爱民，安全工程师手册[M].
　　成都：四川人民出版社，1996.
　　[2] 施振球，动力管道手册[M].北京：机械工业出版社，1994.4.
　　[3]周传典主编，高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2003.