摘要：從技術(shù)上對(duì)恩口煤礦空壓機(jī)供氣系統(tǒng)積碳爆炸事故進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了空氣壓縮機(jī)積碳爆炸事故的防范措施。

　　關(guān)鍵詞：空壓機(jī)；積碳；爆炸事故；防范措施

　　! 事故經(jīng)過

　　1993 年10 月10 日下午3 時(shí)左右在恩口煤礦一號(hào)井地面壓風(fēng)機(jī)房發(fā)生了一起空氣壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)爆炸事故，經(jīng)事故現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)二號(hào)空氣壓縮機(jī)排氣室、排氣管內(nèi)約有6mm 厚的積碳，冷卻水腔內(nèi)積垢嚴(yán)重，止回閥內(nèi)有約30mm 厚的積碳。通過調(diào)查，得知該機(jī)幾個(gè)月前曾發(fā)生過氣缸內(nèi)積碳著火燒缸現(xiàn)象。據(jù)此認(rèn)定，這起事故屬一起典型的空氣壓縮機(jī)積碳爆炸事故。

　　2 事故原因分析

　　經(jīng)事故調(diào)查分析，引起空壓機(jī)供氣系統(tǒng)積碳爆炸事故的原因大致有如下幾個(gè)方面：(1) 環(huán)境灰塵較多；(2)機(jī)房空氣壓縮機(jī)長期沒有專人維修；(3)安全保護(hù)裝置長期失修失效； (4)  幾個(gè)月前該機(jī)曾發(fā)生氣缸積碳著火燒缸現(xiàn)象未予處理；(5)空壓機(jī)司機(jī)未經(jīng)正規(guī)的技術(shù)培訓(xùn)。

　　3 空氣壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)積碳爆炸事故技術(shù)分析

　　3.1積碳的形成

　　空壓機(jī)由于吸入不干凈的空氣，在運(yùn)行中氣缸、閥門、排氣管等處，伴隨氣流的潤滑油在熱空氣作用下氧化而形成碳化物，這種碳化物隨著空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間增加而逐漸增多就形成積碳，積碳是由固態(tài)含氧、碳?xì)浠�合物及雜質(zhì)’ 金屬粉末、碳渣、灰塵* 組成。維護(hù)良好的空壓機(jī)只形成輕微的積碳，輕微的積碳不會(huì)影響空壓機(jī)的安全運(yùn)行。當(dāng)空壓機(jī)維護(hù)不良、長期未清掃供氣系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)形成很厚的嚴(yán)重積碳，這是發(fā)生空壓機(jī)燃燒爆炸的隱患。

　　在下列情況下形成嚴(yán)重的積碳：

　　(1)機(jī)房附近空氣不干凈或空氣過濾器不合要求，空壓機(jī)吸入了空氣中大量的塵埃，使?jié)櫥�油變稠，使其通過供氣系統(tǒng)熱部件的時(shí)間過長，增加潤滑油氧化的時(shí)間，加速了積碳的形成；

　　(2) 由于檢修裝配不細(xì)致或由空壓機(jī)吸入，使供氣系統(tǒng)存在鐵和氧化鐵微粒等催化劑，而加速潤滑油的氧化；

　　(3) 給油量過多，供氣系統(tǒng)的風(fēng)包、管路、閥門、油水分離器未定期清掃，助長嚴(yán)重積碳的形成；

　　(4) 由于空壓機(jī)氣缸內(nèi)積碳形成后，未定期清除，積碳沾附在氣閥上，使氣閥關(guān)閉不嚴(yán)密，在空壓機(jī)下一次工作循環(huán)的余氣膨脹、吸氣過程中，排出氣缸的高溫氣體通過關(guān)閉不嚴(yán)的排氣閥回到氣缸里，形成循環(huán)壓縮，升高了氣缸的空氣溫度，提高了排氣溫度，加劇了氣缸及風(fēng)包內(nèi)積碳的形成；

　　(5) 由于空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)工作異常，冷卻水量過少、水壓過低，冷卻管路、冷卻器、氣缸水套積垢，冷卻效果差，造成氣缸溫度過高而引引起潤滑油溫度過高，加劇積碳的形成。

　　3.2 積碳燃燒

　　在空壓機(jī)及風(fēng)包、管路等整個(gè)供氣系統(tǒng)長期未維護(hù)清掃而形成積碳時(shí)，由于積碳含油達(dá)-$5的易燃物，當(dāng)其溫度超過-3$6時(shí)，會(huì)著火燃燒。在下列情況下發(fā)生燃燒的可能性較大。

　　(1)當(dāng)空壓機(jī)冷卻不良加上排氣閥漏氣產(chǎn)生循環(huán)壓縮的情況下，氣缸內(nèi)空氣溫度過高，壓縮過程接近絕熱壓縮，而引起排氣溫度接近或超過350℃，尤其是壓縮比高的單缸空壓機(jī)，這種情況更嚴(yán)重。如在正常情況下，對(duì)單缸空壓機(jī)進(jìn)氣溫度27℃，排氣壓力為0.7MPa，壓縮指數(shù)n=0.3/ )，排氣

　　溫度t2由下式計(jì)算：

　　T2=t1(p1/p2)1-1/n

　　=485k

　　t2=T2-273=212(℃)

　　t2 低于潤滑油閃點(diǎn)，大大低于著火溫度350)℃，空壓機(jī)運(yùn)行安全。

　　異常情況下，由于氣缸冷卻惡化、循環(huán)壓縮，氣缸進(jìn)氣溫度增至.79℃，壓縮過程接近絕熱壓縮，取n=1.38，則排氣溫度t2 計(jì)算為：

　　t2= T2-273(℃)

　　t2著火溫度，可使積碳燃燒。

　　上述兩式中：

　　T2—排氣絕對(duì)溫度，k

　　T2———進(jìn)氣絕對(duì)溫度，T1=t1=273

　　P2———排氣絕對(duì)壓力，P2=0.8MPa

　　P1——進(jìn)氣絕對(duì)壓力，P1=0.1MPa

　　(2) 由于檢修裝配不良，運(yùn)行中發(fā)生異常機(jī)械沖擊而產(chǎn)生火花，空壓機(jī)吸入煙塵等硬顆粒，在運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生沖擊而產(chǎn)生火花，均可導(dǎo)致氣缸內(nèi)積碳燃燒；

　　(3) (排氣管道內(nèi)，由于氣流高速流動(dòng)而產(chǎn)生摩擦靜電，靜電在達(dá)到一定能量時(shí)會(huì)引起排氣管內(nèi)積碳燃燒。尤其是采用普通塑料管作排氣管而無防止靜電的措施造成大能量靜電積聚時(shí)，這種燃燒的可能性更大；

　　(4)積碳在一定的條件下產(chǎn)生自燃。積碳在氧化過程中產(chǎn)生放熱現(xiàn)象。正常時(shí)，這種熱量被積碳上層的空氣冷卻或通過積碳層傳給金屬壁帶走，當(dāng)積碳嚴(yán)重、層厚達(dá)#*99 時(shí)，不能及時(shí)帶走氧化產(chǎn)生的熱量而使其達(dá)到某一臨界溫度時(shí)會(huì)發(fā)生自燃。臨界溫度變化很大，壓縮空氣流速越低，則臨界溫度越低。在空壓機(jī)卸荷、停車，排氣管中風(fēng)流速度突然下降為零時(shí)，加上環(huán)境溫度過高，積碳自燃的可能性最大。

　　3.3積碳爆炸

　　積碳燃燒不一定產(chǎn)生爆炸，當(dāng)積碳燃燒使積碳中油迅速氣化而產(chǎn)生可燃性碳化氫為主的氣體在空氣中達(dá)到爆炸濃度：)$ : "$9; 3 <;，燃燒即轉(zhuǎn)為爆炸，濃度過高過低都不會(huì)發(fā)生爆炸。爆炸部位主要發(fā)生在氣缸、風(fēng)包，也可能發(fā)生在排氣管路、閥門、油水分離器等處�？傊�，在供氣系統(tǒng)，哪里存在嚴(yán)重積碳，哪里就有爆炸的可能性。

　　4防范措施

　　4.1改善機(jī)房周圍的環(huán)境，保持空氣干凈清潔

　　空壓機(jī)吸氣口必須裝置合格的空氣過濾器，并定期( 3個(gè)月) 清理，保持其良好性能，以防止灰塵雜質(zhì)吸入空壓機(jī)。

　　新安裝的空壓機(jī)必須檢查空氣過濾器是否符合要求，自制空氣過濾器必須符合規(guī)定，其表面積)應(yīng)按下式計(jì)算確定：

　　F=Q/60V（m2）

　　式中Q———通過空氣量(m/min)

　　V———通過的風(fēng)速(m/s )一般采用金屬濾

　　芯，可取V=1.1-1.5 m/s

　　4.2 用潤滑油

　　采購儲(chǔ)存潤滑油要切實(shí)保證質(zhì)量，其閃點(diǎn)、粘度、抗氧化能力及熱氧化安定性等指標(biāo)要符合技術(shù)文件的要求。壓縮機(jī)油的閃點(diǎn)在使用前應(yīng)試驗(yàn)，不得低于215℃，機(jī)油閃點(diǎn)不得低于160-180℃，嚴(yán)防機(jī)油、壓縮機(jī)油混雜，使用潤滑油要按技術(shù)文件規(guī)定的油量不能過多過少，無文件可查時(shí)，可參考下列兩式計(jì)算確定。

　　運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑油量按下式計(jì)算

　　4.3 搞好空壓機(jī)的維修

　　加強(qiáng)冷卻水系統(tǒng)的維修。冷卻水泵、管路應(yīng)定期檢修，冷卻水池保持干凈，冷卻水質(zhì)、水溫、水量符合要求，水質(zhì)不符合要求的應(yīng)作相應(yīng)的水質(zhì)處理。出水溫度不超過40℃，出入水溫差不超過10℃；定期清理氣缸、水套、中間冷卻器的水垢，保持良好的冷卻效果；對(duì)氣閥應(yīng)定期檢查清理，及時(shí)更換不合格的閥片、彈簧等零件，保證氣閥工作的嚴(yán)密性，防止漏氣回風(fēng)產(chǎn)生循環(huán)壓縮，降低壓縮指數(shù)。通過以上措施，控制排氣溫度不超過安全規(guī)程的規(guī)定* 即單缸190℃，雙缸160℃。

　　按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真做好空壓機(jī)的檢修裝配，對(duì)運(yùn)動(dòng)件要裝配正確，按標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整好運(yùn)動(dòng)間隙，防止裝配不牢、不正，間隙過大過小而產(chǎn)生異常沖擊、劇烈摩擦；對(duì)填料函檢修應(yīng)注意密封圈的間隙適當(dāng)，不得有密封圈開裂、掉渣，表面有氣孔砂眼、拉緊彈簧失效、油路堵塞等缺陷，以保證密封，防止泄漏過大，使曲軸箱機(jī)油漏入氣缸。

　　定期清掃氣缸、風(fēng)包、管路的積垢。氣缸、風(fēng)包每月清理一次，管路及附件每年清理一次，防止積碳過多。

　　4.4防靜電

　　為防止排氣管路產(chǎn)生靜電而造成事故，對(duì)采用普通塑料管的排氣管應(yīng)改用抗靜電塑料管，并對(duì)管路可靠的接地。

　　4.5完善安全監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，保證靈敏可靠

　　壓力表、溫度計(jì)應(yīng)齊全完整、指示準(zhǔn)確，每年校驗(yàn)一次；安全閥、壓力調(diào)節(jié)器應(yīng)定期檢查調(diào)節(jié)，保持動(dòng)作靈敏可靠，在風(fēng)包的主排氣管上應(yīng)安裝符合要求的釋壓閥，釋壓閥的口徑不得小于出風(fēng)管的口徑，釋放壓力應(yīng)為空壓機(jī)最高壓力的1.25-1.4倍；

　　對(duì)冷卻系統(tǒng)應(yīng)裝有斷水保護(hù)裝置，聲、光具備；對(duì)各級(jí)排氣溫度和風(fēng)包溫度應(yīng)裝有超溫保護(hù)裝置，在氣缸、曲軸的潤滑油部位應(yīng)裝有斷油保護(hù)裝置，在空壓機(jī)斷水、斷油、超溫時(shí)能自動(dòng)切斷電源，停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并發(fā)出警報(bào)。

　　4.6加強(qiáng)空壓機(jī)操作維修人員的技術(shù)培訓(xùn)和思想教育

　　加強(qiáng)空壓機(jī)操作維修人員的技術(shù)培訓(xùn)和思想教育，提高技術(shù)水平和工作責(zé)任心，按操作規(guī)程正確操作* 按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)維修好設(shè)備，做好運(yùn)行中巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)妥善處理，發(fā)現(xiàn)風(fēng)包、管路環(huán)境溫度過高應(yīng)立即采取有效措施。地面空壓機(jī)的風(fēng)包應(yīng)設(shè)在室外陰涼處，防止夏天暴曬，冬天驟冷；多臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行停機(jī)時(shí)，要依次停機(jī)，不得同時(shí)停機(jī)，避免空壓機(jī)無負(fù)荷運(yùn)行。