空气压缩机爆炸原因分析及预防措施

空气压缩机爆炸原因分析及预防措施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。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250。C。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中将会形成易燃物，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。