活塞式空氣壓縮機所發生的各類事故中，燃爆事故最為嚴重。它輕則可以燒毀系統容器部件，重則可以引發機毀人亡的惡性事故。如何有效地預防燃爆事故，已成為安全技術工作的重要課題。本文擬以L型往復活塞水冷式空氣壓縮機為例，對空氣壓縮機系統發生的燃燒和爆炸現象進行探討和分析，并提出預防及改善措施，以饗同行。

　　 一、燃爆事故的原因分析

　　 空氣壓縮機系統發生的燃爆事故，一般是先燃燒后爆炸，或者是只燃燒沒爆炸，這些事故都和燃燒有關，而燃燒必須具備可燃物、助燃物和火源這三個基本條件。

　　 燃燒是一種特殊的氧化還原反應，可燃物是還原劑，助燃物是氧化劑。注入氣缸中的壓縮機油及其在空氣壓縮過程中所產生的含有壓縮機油及其在空氣壓縮過程中所產生的含有油蒸氣的混合氣體、冷凝油垢、積碳等都是可燃物。發生燃燒時，主要的助燃物是空氣當中的氧。由于空氣壓縮機和輸送的工質就是空氣，而且壓力越高單位體積含氧越多，越有助于燃燒。

　　 火源可以是明火，也可以是高溫物體。它可以由熱能、化學能、電能、機械能轉換而來。空氣壓縮過程中所消耗的功，會全部轉變為熱，它使壓縮空氣和氣缸的溫度升得很高冷卻不好或機械干摩擦還會發生過熱。空氣壓縮機系統中的火源主要是空氣壓縮過程中產生的高溫。

　　所以，只要空氣壓縮機運行，系統內就會存在可燃物、助燃物和火源。

　　空氣壓縮機發生的燃爆一般是因熱自燃引起。空氣壓縮機運行中，排氣溫度很高，如果冷卻不好或散熱條件差，系統內就會出現熱量積累。而高溫又促使系統內含有潤滑油蒸汽的混合氣體不斷氧化放熱，而且溫度越高，氧化反應越劇烈，積累的熱量也越多。當溫度達到這些可燃物的自燃點時就會發生自燃。

　　空氣壓縮機理想的工作狀態是等溫壓縮。冷卻越好，就越接近等溫壓縮。若冷卻不好，則接近絕熱壓縮。絕熱壓縮，首先會使氣缸和壓縮空氣過熱，氣缸中的可燃物質就有可能自燃，還會引發燃燒或爆炸。例如，某水泥廠壓縮機啟動后，未給冷卻水又沒及時發現，結果氣缸過熱，二級缸發生燃爆，不但主機被毀，連屋頂也被掀翻。

　　影響系統冷卻效果的因素首先是水垢。在檢查中發現，有的水套水垢厚度達2—3mm以上，內徑10mm的冷卻器銅管結水垢后內徑僅為9mm。水垢可謂是“百害之源”，關鍵是水垢的導熱性能太差。水垢的導熱系統比鋼材、銅材要小數十倍至數百倍，而且水垢越厚，導熱系數越差。

　　中間冷卻器是為降低一級排氣溫度配套的換熱容器。如果冷卻芯子端頭與外殼間的密封氈墊被吹開或隔板不嚴、散熱片在銅管上竄動或重疊在一起、水管堵塞、管子脹口松弛滲漏等等，都會嚴重影響冷卻的效果。冷卻效果不好，二級氣缸吸進的是高熱氣體，這些氣體再經壓縮，溫度就會升得更高，以至氣缸和排氣溫度出現過熱。

　　注油器或止回閥出現故障使進油量減小或中斷、進入氣缸的空氣不干凈灰塵多、潤滑油牌號不對或油質低劣等，會引起潤滑效果不佳或干摩擦，造成氣缸過熱，嚴重的會發生燒機現象。如果排氣閥不嚴密、氣缸余隙過大等，使部分空氣反復壓縮從而造成排氣溫度不斷升高。

　　通過對數起燃爆事故的勘察和分析得知：過熱是引起燃燒甚至爆炸的主要原因。而且火源能量越大，爆炸危險越大，混合氣體初溫越高，爆炸范圍越寬。

　　燃爆事故中，后冷卻器燃爆較為多見。在燃爆事故現場看到，一臺后冷卻器筒體變形，下部膨脹向外凸出，形成“花瓶”狀。另一臺后冷卻器外部燒得面目皆非，下部芯子中的銅管和散熱片被燒化，中部有一個150mm的爆炸釋放口。后冷卻器被燒成“花瓶，冷卻芯子被燒化，可見當時后冷卻器內部的燃燒相當劇烈，溫度相當高（冷卻器燃爆照片附后）。

　　后冷卻器為什么會發生燃爆呢？

　　可燃氣體在壓縮機中較容易爆炸，自燃點降低是其原因之一。因為后冷卻器距離主機排氣口很近，只有幾米遠，氣體壓力沒有下降，壓縮空氣的溫度也來不及散失。如果冷卻不好，散熱條件又差、這一段的壓力和溫度將是很高的。壓力大、溫度高、散熱條件差、氧氣充足、可燃氣體濃度增加，都會使氧化反應和放熱速度加快、溫度提高，從而使自燃點降低。另外，潤滑油氧化可產生羧酸，它與鋼鐵作用會發生成羧酸鹽，少量的羥酸鹽（含0.01—0.1%）可使潤滑油的著火溫度降低幾十度。

　　排氣口至后冷卻器一段，還有可能產生火花。例如：壓縮空氣的沖擊可以使電阻率高、導電能力差的潤滑油和積碳表面產生靜電火花，系統內部金屬碎片或硬顆粒與金屬內壁的撞擊也可能產生火花。盡管火花能量很微弱，但是在可燃氣體達到了一定的溫度和濃度，到了“沾火就著”的地步，就有可能被引燃。

　　排氣口至后冷卻器一段氣流速度較低，因速度慢則積碳多。在燃爆事故現場檢查其它后冷卻器時，竟從中清理出幾十公斤的積碳，緩沖段底部的積碳厚達50mm以上，檢查中還發現，空氣壓縮機至后冷卻器之間的管道內壁上的積碳有10—20mm厚。有的管道內積碳更為嚴重，從機器安裝投用以后，從來沒有清理過，積碳厚度已經達到管道直徑的1/3以上。

　　積碳較多的部位容易發生過熱形成火點。

　　首先，積碳導熱性能差，厚厚的積碳附著在管道或器壁上形成絕熱層，高溫不能從這些部位散出而蓄積起來。而高溫壓縮空氣掠過積碳表面時，頂部的積碳會首先吸熱并加速氧化，溫度繼續升高，積碳表面就會首先出現火花或自燃。

　　其次，后冷卻器中的積碳層比較疏松，高溫可以使積碳中達30%左右的潤滑油迅速汽化和熱分解，生成以低分子碳氫化合物為主的可燃性蒸汽。它們和空氣混合在一起。成為極易引燃的可燃物。當溫度達到其自燃點或油蒸汽觸及灼熱的積碳，均有可能引起混合氣體燃燒。當油蒸汽濃度達到一定值（1Kg空氣中含30—40mg潤滑油蒸汽）時，燃燒還會轉為爆炸。積碳越多，產生的可燃氣體也越多，燃燒或爆炸的危險也就越大。

　　如果冷凝油水排放口淤塞，冷凝油垢會越積越多，高溫使已經氧化的冷凝油繼續受熱氧化，會生成更多的可燃蒸汽和積碳。

　　氧化的潤滑油會成為膠質狀，它和積碳堵在冷卻芯子的進氣口，使氣體流通截面積突然減小。由于通道截面突然縮小，流速劇增，摩擦阻力愈甚，流速愈快，溫度也越高。因為流經縮口的時間極短，來不及和外界進行熱交換，所以可視為絕熱，此種現象稱之為絕熱節流。絕熱節流可以導致冷卻芯子過熱形成火點。在后冷卻器燃爆事故現象，發現有的冷卻芯子散熱片上的氣流通道已被積碳和膠質油污封住近1/2。絕熱節流成為這次燃爆事故的一個重要原因。

　　后冷卻器中存在可燃物、助燃物和火源，尤其緩沖段，幾乎是系統中壓力和溫度最高、積碳和冷凝油垢等可燃物質聚集最多、混合氣體濃度最大、含氧量最充足的一段，而火源又多在這個區段。這就是燃爆多發于后冷卻器的主要原因。

　　從上述分析中可以看出，積碳是一個不可忽視的因素，積碳不但是燃燒的主要物，還是造成局部過熱引發燃爆的主要原因之一。

　　積碳是壓縮機油在過熱空氣作用下氧化而成的碳化物。生成積碳的原因主要是壓縮空氣溫度過高。壓縮空氣溫度過高時，潤滑油粘性降低，潤滑性能惡化，壓縮機油中的不安定組份在高溫下與空氣接觸發生氧化反應，繼續受熱潤滑油蒸汽就會發生熱解脫氫反應而生成積碳，而且溫度越高生成積碳越多。

　　劣質潤滑油含雜質和膠質多，粘溫性能差，抗氧化性能低，高溫條件下劣質油更容易生成積碳，劣質油是禍根！另外，積聚在老化油中的過氧化物，還是容易引起爆炸的物質。

　　積聚在活塞環槽和氣閥中過多的壓縮機油，容易分解結碳。吸入的空氣太臟、冷凝油水和沉積物過多、運動機構潤滑油竄入氣缸等，都是形成積碳的原因。

　　可以看出，空氣壓縮機在運行中，過熱是產生火源最直接最主要的因素，是發生惡性燃爆事故的主要原因。積炭在燃爆中是主要的燃燒物質，同時還是造成局部過熱、形成火源的重要因素。

　　另外，安全附件失靈和操作失誤也會導致燃爆事故。例如使用汽油等揮發性油類清洗氣缸，當其沒有揮發干凈時，遇到高溫就有可能發生燃爆；壓力調節器導管堵管，逆止閥、調節器、安全閥失靈等，都有可能使壓縮機超壓運行而引起爆炸。

　　二、燃爆事故的預防

　　空氣壓縮機發生燃爆必須具備可燃物、助燃物和火源這三個基本條件，三者缺一不可能使可燃物燃燒。而且可燃物、助燃物要具備一定數量和濃度，火源要具有一定大小的能量和一定的溫度。所以，預防燃爆事故，首先要著重控制可燃物和火源，努力杜絕過熱和積碳。

　　1、把住“病從口入”關

　　空氣壓縮機運行中，質量不好的空氣、潤滑油和冷卻水，往往是造成局部過熱和積碳過多的原因。所以，首先要把住“病從口入”這一關。

　　空氣中的塵土、雜質會破壞潤滑引起過熱，同時又促使積碳增多。所以，應盡量采取高空取氣，并進行空氣降塵和過濾措施。要定期清理空氣濾清器，空氣管道破損要及時修復，以保證吸入空氣清潔。

　　壓縮機油是在高溫高壓這種特定的環境下工作的，而劣質油又是生成積碳的重要原因，所以必須要保證油的質量。壓縮機油要具有適當的粘度、良好的抗氧化性能和粘溫性能。要使用規定牌號的壓縮機油，同時要控制合適的給油量，不要過量或不足。

　　要把預防和治理水垢作為一項重點工作來做，循環水應保持潔凈，對于硬度較高的冷卻水，應進行軟化處理。循環水或環境溫度較高時，要注意降低循環水的溫度，以保證冷卻效果。

　　2、加強設備維修與檢查

　　預防維修是保證空氣壓縮機正常運行，避免燃爆事故的有效途徑。對氣缸、注油器、冷卻器、冷卻塔和水泵等設備要有計劃地實施檢修和保養。比如：定期檢查和徹底清除氣缸、冷卻器、管道中的油垢和積碳；定期清除氣缸水套、冷卻器芯中的水垢和冷卻循環水池及管路中的泥垢；定期檢查校驗壓力調節器、安全閥、壓力表、溫控表，保證其靈敏可靠；冷卻器檢修后應做水壓試驗等等。

　　要加強日常巡視檢查，及時發現和排除隱患，避免發生過熱。比如：經常檢查二級排氣閥是否有結焦積碳現象，機器排水溫度是否明顯降低，冷凝油水排放管是否通暢等等。要按時排放冷凝油水，尤其空氣潮濕或多雨季節應加強冷凝油水排放。

　　3、完善管理，綜合整治

　　當前企業中，無論是設備管理部門，還是安全管理部門，對鍋爐壓力容器都比較重視，管理也比較規范。相比之下對空壓站的管理有所忽視，規范也相關甚遠。所以，空壓站的安全管理不完善也是引發燃爆事故的重要原因之一。

　　要扼制空氣壓縮機的燃爆事故，還應從改善管理上下工夫。

　　改善管理，首先要提高管理人員對空壓站安全管理的意識，要像管鍋爐一樣管理空氣壓縮機。要規范操作，持證上崗，嚴格執行操作規程，杜絕人為操作失誤。要完善交接班、運行記錄、設備點檢、維修保養、儀表檢驗等必要的規章制度。

　　其次，對空壓站的管理人員及司泵工要定期進行技術培訓和考核，不斷提高人員技術素質。使他們熟知空氣壓縮機的結構、原理和安全操作規程，清楚空氣壓縮機燃爆的原因及預防措施，掌握事故的征兆和緊急處理方法。

　　另外，對設備隱患要實行技術改造，進行綜合治理。例如，循環冷卻水進行軟化處理；后冷卻器沒有示水器的加裝漏斗；在容易超溫的部位加裝溫探器；設備陳舊且隱患較大應進行技術更新等等。

　　預防勝于搶險，責任重于泰山。只要我們不斷完善和規范空壓站的安全技術管理，采取切實可行的措施，做好預防和綜合治理，空氣壓縮機燃爆事故是完全可避免的。