空压站储气罐爆炸事故原因分析

2020-03-02 12:09:10 来源：范文大全收藏下载本文

空压站储气罐爆炸事故原因分析

曾永忠

摘要对１台２m3储气罐的爆炸事故进行了调查分析，认为事故原因是积碳燃烧引起的，并提出了整改建议．

关键词：储气罐积碳燃烧爆炸

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，１台２m³储气罐突然发生爆炸．事故造成空压站设备受损。

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１ m³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．如图１所示。爆炸事故发生后，广州市锅炉压力容器监察检验所受委托对事故原因进行了技术分析。

１调查取证

１．１资料审查

发生爆炸的储气罐有产品合格证、监检证书、质量证明书、竣工图以及铭牌，出厂资料齐全，符合要求。该罐在２００５年９月进行过全面检验，其安全状况等级评定为１级。

１．２宏观检查

爆炸后的残骸上封头基本完好；下封头已被撕开。下封头残骸的内表面可以看到一层积灰。全部裂口大都不在焊缝上而是在钢板上。断口没明显减薄，断口呈撕裂状。

ｌ．３安全阀检验

２m3储气罐的安全阀已损坏，无法复验。但从２台１m3储气罐上取下的安全阀进行检验，在校验台上一通气安全阀就开始泄漏．看来这些安全阀都已经起跳过。

１．４无损探伤

对残骸的纵缝、环缝作磁粉探伤检验．未发现表面有异常缺陷。对残骸的７处焊缝作Ｘ射线探伤抽查,未发现超标缺陷。

１．５理化检验

2 在残骸碎片6处作金相检查．钢材的显微组织均为铁素体+珠光体，球化等级为2级，蠕变损伤等级为1级，金相组织未见异常。对简体和下封头分别进行光谱分析．证实钢材的化学成分符合设计所选材料标准的要求。对三通作硬度检查，部分部位硬度为85HB，硬度偏软。

通过以上调查取证工作可以排除储气罐由于其本身先天或者后天缺陷引发爆炸的可能，储气罐质量合格，不是造成事故的原因。 2 事故原因分析

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2 m3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。

2.1 三通积碳燃烧是导致压缩空气系统发热升温的直接原因 2.1.1三通内积碳的形成

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。 2.1.2三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[1]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

3 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。

2.2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 2.2.1 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。

2.2.2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。

2.3 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

4 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。 3建议

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。