摘要：綜合分析了氣體壓縮輸送設備火災爆炸事故的原因和機理，提出了氣體壓縮輸送設備的防火防爆技術措施，具有一定的實用意義。
氣體壓縮輸送設備及工農業生產，交通運輸，國防，科學技術及家庭生活等各個領域的通用機械，特別是隨著我國經濟改革的進一步發展，氣體壓縮輸送設備的應用量不斷擴大，在給國民經濟帶來巨大利益的同時，由壓縮輸送設備引發的事故也頻頻發生，不但嚴重影響安全穩定生產，造成極為嚴重的經濟損失，而且不造成了大量的人員的傷亡和建筑物的毀壞。因此，氣體壓縮輸送設備的防火防爆問題不容忽視，保證其防火安全十分重要。
1 氣體壓縮輸送設備
生產中應用氣體壓縮輸送設備，不僅為輸送氣體，有時還創造必要的反應和操作條件，如高壓、真空、氣動控制等。按照工作原理和結構，氣體壓縮輸送設備可分為往復式、離心式、旋轉式和噴射式。
往復式壓縮機主要由氣缸、活塞、吸入閥和排出閥組成，常用電動機經曲軸連桿機構傳動。因氣體壓縮時溫度升高，氣缸壁設有水冷卻夾套或氣冷翅片；因活塞與氣缸直接摩擦移動，氣缸上裝有多個活塞環，高壓壓縮機并需要用齒輪泵強制注油； 因油霧污染氣體和氣體壓縮時原含水的析出，排出氣要經過油水分離器。要求輸出壓強高時，常用多級壓縮，這時要附加中間冷卻和中間油水分離器。往復式真空泵的構造和工作原理與往復壓縮機相似，不過目的是為了降低入口處氣體的壓強，以得到盡可能高的真空度。
離心式通風機是由輪轂、后盤、葉輪和環形前蓋構成，外殼為蝸形，由快速旋轉和葉輪作用于氣體，提高壓強而排出。根據其產生的風壓不同，離心式風機可分為低、中、高壓3類，低、中壓離心式風機主要用于車間通風換氣，高壓離心式風機則主要用在氣體輸送上。離心式鼓風機也稱為渦輪鼓風機或透平鼓風機，工作原理與通風機相似，常用多級結構。離心式壓縮機也稱為透平壓縮機，構造與離心鼓風機相似，但級數更多，有時在10級以上，轉速則達3500～6000r/min或更高，能產生高的出口壓強。因壓縮過程接近絕熱壓縮，氣體溫度顯著升高，需分段引出氣體加以中間冷卻。與往復壓縮機相比，離心壓縮機體積小、運轉平穩、送氣量大而均勻，壓縮時沒有機油污染氣體，因而在工業生產中越來越多地代替往復式壓縮機。
旋轉式風機的特點是機殼內有1個或2個轉子，轉子直接加壓于氣體而使氣體的靜壓提高。旋轉式風機的結構緊湊，體積小，排氣連續均勻，常用的旋轉式風機有羅茨鼓風機和水環真空泵。
噴射式真空泵是利用流體流動時能量轉換以達到輸送流體的設備，其工作液體可以是蒸汽或水，也可以是其他液體。工作蒸汽在高壓下經噴嘴以很高的速度吐出，其靜壓能轉化為動能而產生真空，將系統中氣體吸入，蒸汽和汽體混合物經擴大管后速度降低，壓強提高而被排出。
2 火災危險性分析
2.1形成爆炸性混合物
由于設備老化，年久失修，可燃性氣體通過缸體連接處、吸、排氣閥門、軸封處、設備和管道的法蘭焊口和密封等缺陷部位泄漏，或設備外殼局部腐蝕穿孔、疲勞斷裂等，導致高壓可燃性氣體噴出，與空氣形成爆炸性氣體混合物，遇火源引起空間的爆炸或火災。
壓縮之前的設備發生故障或停電、誤操作等事故，而壓縮輸送設備未能及時隨之停車，使其入口處發生抽負現象，較輕時使管道抽癟，嚴重時致使空氣從不嚴密處進入設備系統內部，形成爆炸性氣體混合物。此時如果在操作維護或檢修過程中操作不當或檢修不合理，達到爆炸極限濃度的混合物遇到火源或經壓縮升溫增壓，就會發生異常激烈燃燒甚至引起爆炸事故。
2.2設備內溫度超市導致危險
氣體經壓縮后溫度會迅速提高，如果設備內循環冷卻水水質差，冷卻效果不好，冷卻系統不能有效地運行，會使設備內溫度過高。高溫會使潤滑油粘度降低，推動潤滑作用，使設備的運行部件摩擦加劇，進一步造成設備內溫度超高；同時，高溫能使某些介質發生聚合、分解以至自燃引起火災。例如，壓縮的烴類氣體中含有高碳不飽和烴類化合物，在較高的溫度和壓力下，可能發生聚合反應生成高分子聚合物，這些聚合物附著在氣缸內壁或閥片上，不但會增加摩擦損失，還會把活塞環卡死在環槽里，使其推動密封作用引起泄漏，甚至堵塞氣體管道引起超壓爆炸。
2.3產生積炭發生燃燒爆炸
壓縮機的氣缸潤滑都采用礦物潤滑油，它是一種可燃物，呈懸浮狀存在的潤滑油分子在高溫高壓條件下被氧化，特別是附著在排氣閥、排氣管道灼熱金屬壁面上的油膜，氧化性更為加劇，生成酸、瀝青及其他化合物。它們與氣體中的粉塵、機械摩擦產生的金屬微粒結合在一起，在氣缸蓋、活塞杯槽、氣閥、排氣管道、緩沖罐、油水分離器和儲氣罐中沉積下來形成積炭。氣缸滑潤油選擇不當、潤滑油牌號不符、加油量過多、油質不佳、會使氣體溫度劇升；或系統混入鐵銹等雜質，導致發熱；或過濾器污垢嚴重，吸入氣體含塵量大均易形成積碳。
積炭是一種易燃物，在高溫過熱、意外機械撞擊、氣流沖擊電器短路、外部火災等引燃條件下都有可能燃燒。積炭燃燒后產生大量的一氧化碳，當壓縮機系統中一氧化碳的含量達到15％～75％時就會發生爆炸，在爆炸的瞬時釋放出大量熱量并產生強烈的沖擊波；由于氣體的壓力和溫度急劇升高，燃燒產物的急速膨脹，沖擊波沿壓縮氣體流動方向傳播蔓延，引起壓縮機的爆炸。
2.4氣體帶液造成壓力升高
由于壓縮機氣缸的余隙很小，而液體是不可壓縮的，大量油水或其他液體進入氣缸之內，會造成很高的壓力，呈現“液擊”現象，使設備損壞，導致可燃氣體泄漏。
2.5操作失誤引起燃燒爆炸
操作人員因受心理、生理或情緒等方面的影響出現操作錯誤，致使設備系統內壓高于所能承受的壓力時，即會發生爆炸。例如，壓機在運轉過程中發現氣缸的溫度異常偏高，操作人員錯誤地往熾熱的氣缸套內注入冷卻水，水在高溫條件下迅速汽化，使氣缸內壓力驟升，導致壓縮機超壓爆炸；壓縮機發生事故需緊急停車時，操作人員因緊張而未能及時關閉進氣閥，也會造成供氣設備的增壓，而最終導致爆炸。另外，堵塞憋壓也是造成設備超壓物理性爆炸的一個重要原因，如壓縮機的出口被人為關閉或未能及時清洗的異物堵塞都會造成憋壓，導致爆炸。
2.6設備缺陷引起事故
設備缺陷或故障產生于設計、制造、安裝、運行和檢修等各個環節，主要是由于材質及制造工藝不良所致。例如安全閥被堵塞或損壞而失靈，超壓部位得不到及時泄放，超壓而致爆炸；壓力或溫度顯示儀表出現讀數差錯或顯示失真時，誤導工人錯誤操作，而引起爆炸；壓縮機的受壓部件機械強度本身不符合要求或因水濁、腐蝕性介質等腐蝕，使其強度下降，在正常的操作壓力下也可能引起物理性爆炸。帶有葉輪的壓送機械，葉輪與機殼之間摩擦碰擊生熱、打火。
3 防火防爆措施
3.1防止爆炸性氣體混合物形成
要確保設備系統的高度密封性，尤其是導管的入口處連接要嚴密無漏，經常對系統進行檢查診斷，例如，氣體泄漏檢測、密封壓力差、密封油的噴淋量和工藝過程的壓力、溫度變化等的檢測；對于一些極易因腐蝕或疲勞斷裂的部件，例如多級缸之間、氣缸與機身之間的連接螺紋，要加強管理和隨時檢查，并予以及時更換，保持受壓元件的強度和密封性能，杜絕跑、冒、滴、漏現象。
壓縮機吸入口應保持一定余壓，如進氣口壓力偏低，壓縮機應減少吸入量或停車，以免造成負壓吸入空氣形成爆炸性混合物。當壓縮機發生抽負事故時，必須打開入口閥，注入氮氣等惰性氣體，用以置換壓縮機系統內部的空氣，使氧含量小于0.4％，低于混合物爆炸濃度下限即能有效遏制爆炸事故。在正常運行中，要加強與前面工序的聯系，及時按照進氣壓力的變化調節壓力，保持進氣壓力在允許范圍內，嚴防出現真空狀態。
3.2防止氣缸內溫度過高
采用先進的水質處理工藝，保證冷卻水的質量。壓縮機在運行中不能中斷冷卻水，定期清除污垢，保證冷卻水暢通。要密切注意吸、排氣壓力及溫度、排氣量、冷卻水溫度等各項控制指標，石油氣壓縮機的排氣終了溫度不得超過100℃。冷卻水的終溫一般不超過40℃。如果冷卻水中斷以后，冷卻器溫度已升高，此時即使冷卻水恢復，也不能急于通水，以防發生炸缸事故。
3.3保證設備潤滑良好
在選擇潤滑油時，要根據所壓縮的介質氣體性質，選擇閃點高、氧化后析碳量少的高級潤滑脂。就天然氣壓縮機組而言，烴類氣對油有很大的親和力，會溶解油，使油的粘度下降，因而須用粘度適中，油性和粘附性較好的含油脂潤滑油，不僅可改善壓縮機的比功率，還可減少壓縮機排氣系統積炭沉淀的形成，減少壓縮機著火和爆炸事故。
注油量要適當，維持正常的油面高度。曲軸箱中的油面高度降低時，會引起潤滑不良，油溫升高，導致燒瓦、卡活塞等事故。機油如果加得過多，運轉時機油會造成積炭。經常檢查機油壓力和溫度，油壓過低，會潤滑不良，使磨損增加； 油溫過高會使機油氧化變質，粘度下降，潤滑不可靠，零件磨損增加；油溫過低，粘度增大，摩擦阻力增加。定期進行油質分析，更換新油，更換濾清器濾芯，清洗油路。
3.4防止氣缸帶液現象
經常檢查油水分離器是否正常好用，并及時排放分離出來的油和水?？刂茲櫥瑒┑牧?，以氣缸壁充分潤滑而不產生“液擊”現象為準。避免冷卻水進入氣缸。加強與其他工序聯系，防止氣缸帶液，使設備系統遭受機械破壞。
3.5嚴格執行操作規程
操作規程的合理編制和嚴格執行，能保證設備的安全運行和使用壽命。設備運行前必須對整個系統作全面檢查，確保無異常并與前后工序溝通良好后，方可啟動。啟動時要嚴格按照操作次序進行，升壓速度不可過快，各段壓力要平穩地按一定壓縮比提高，防止壓縮機系統因壓力驟升而發生物理性爆炸。對外送氣速度和壓力也不可超高或波動過大，謹防發生抽負現象，形成爆炸性氣體混合物，導致火災爆炸。
在壓縮機運行過程中，必須認真檢查、巡視和監視，密切注視軸承溫度、潤滑油、密封油的壓力、溫度和油質狀態，嚴格保證潤滑部位的可靠運行。同時嚴格控制冷卻水進出口的溫度和流量，保持溫度、壓力穩定在操作范圍內，確保冷卻系統的有效工作，以控制壓縮介質溫度及設備轉動、摩擦部位的溫度，防止因設備內溫度過高而使潤滑油或某些物質分解、著火，導致爆炸事故。
在壓縮機運行過程中，必須認真檢查、巡視和監視，密切注視軸承溫度、潤滑油、密封油的壓力、溫度和油質狀態，嚴格保證潤滑部位的可靠運行。同時嚴格控制冷卻水進出口的溫州和流量，保持溫度、壓力穩定在操作范圍內，確保冷卻系統的有效工作，以控制壓縮介質溫度及設備轉動、部位的溫度，防止因設備內溫度過高而使潤滑油或某些物質分解、著火，導致爆炸事故。
壓縮機停車時要緩慢卸去壓力，高壓與低壓相通的閥門要迅速切斷，如遇緊急停車時，應迅速與前工序聯絡，準確判斷異常并快速切斷，以防止發生氣體倒流或高壓氣體竄入低壓設備引起超壓爆炸。采用離心式壓縮機時，要在機組停車后繼續向密封系統內注油，以防止泄漏；如機組需要作長時間停車，則應在機內氣體卸壓后用氮氣轉換之后再用空氣進一步轉換，然后才能停止注油系統。
3.6配置安全設施
大、中型壓縮設備均應安裝在獨立的隔離間內，并設有良好的通風設施和可燃氣體濃度監督報警裝置，以及自動滅火系統工程，如必須與其他廠房或裝置緊鄰，中間應以防爆墻隔開；電動機應采用不會產生火花、電弧或危險溫度，且能承受爆炸壓力而不被損壞的封閉式防爆電機或正壓通風結構形式的電機，并設有接地裝置，它的軸穿過墻壁處應用密封填料緊密封閉；壓縮設備也應有良好的導出靜電接地裝置。
為了及時地處置異常和減少人為的操作錯誤，保證壓縮機的安全運行，壓縮機系統應設置氣缸壓力溫度指示儀和自動調節、自動報警裝置，以及設有壓力、溫度高于或低于正常值時能自動停車的安全裝置和安全泄壓保護裝置等，并保證這些設備裝置的靈敏可靠，使之能真正起到預警、保護作用。
設備的安全運行與日常的維護保養、檢修質量密不可分。要做好設備的日常巡檢工作，及時安排檢修，不讓設備帶病運行。應用儀器儀表對設備定期進行狀態監測，潤滑油油品的定期化驗，電機的定期診斷，可以及時發現設備的不正常磨損，掌握軸承等部件運轉情況，避免燒瓦拉缸，滾珠疲勞斷裂等事故的發生。定期對壓縮系統作探傷檢查，發現裂紋、空隙等缺陷和嚴重腐蝕情況，必須及時修理。零部件要作好記錄，不超期使用。帶有葉輪的壓送機械，葉輪和機殼之間要保持規定的間隙，防止摩擦碰擊打火引起氣體燃燒或爆炸。
