空分设备危险因素

我国目前运行空分设备危险、危害因素

1 问题的提出

随着我国经济的高速发展，危险化学品生产的单位随之增多，相应事故发生的危害日益增多。我国党和国家领导对此很重视，2002年1月9日国务院第52次常务会审查通过了新修订的《危险化学品安全管理条例》，即第344号令。随之国家经贸委等十个国家部局发出《关于开展危险化学品安全管理专项整治工作的联合通知》，全国工业产品生产许可证办公室危险化学品产品生产许可证审查部在北京召开了《压缩、液化气体产品生产许可证发(换)证实施细则》论证会，明确规定“凡是在中华人民共和国境内生产(包括分装)，并销售压缩、液化气体产品的所有企业，无论其性质和隶属关系如何，都必须取得生产许可证，才具有生产该产品的资格，任何企业不得并销售无生产许可证的压缩、液化气体产品。”要取得压缩、液化产品生产许可证必须达到八个基本条件，其中第二条规定“取得安全生产监督管理部门发放的安全审查合格证明”。要取得安全审查合格证明，必须经有资质的单位进行安全性评价，通过主要危险、危害因素的分析，找出重大危险源，通过科学的方法对岗位的危险等级进行评定，并对存在的问题进行改正，采取有效措施。

那么我国现在运行的设备存在哪些危险、危害的因素呢?有哪些对策措施呢?对此本文作粗浅的分析和建议，供同行们参考。

2 我国现代空分设备实际运行状况

深冷法空气分离自1903水由德国卡尔•林德教授发明投运10m3/h制氧机至今，已有一百年的历程，回顾空分流程，从简单节流的高压流程到中压带膨胀机循环流程、高低压流程、低压带透平膨胀的流程；压力从高压(20MPa)到低压(≤1MPa)，容量从小(10m3/h)到大(10万m3/h)。总之，空分设备的发展史是围绕降低单位能耗和提高安全性而不断改进的，越是现代的设备容量越大、压力越低、能耗越少、安全程度越高：这是世界空分设备发展的总趋势。我国从1953年开始制造第一套50m3/h空分设备至今也有50年历史了，在我国党和政府的正确引导下，通过从事空分设备工程技术人员的努力，用50年时间走完了国外发达的资本主义国家需100年走过的路程，我国空分设备制造设计水平已达到世界90年代末期水平，局部技术达到国外先进水平。现代研制的空分设备安全性不断提高。

但是我国经济发展总的还是较落后，设备更新缓慢，应该淘汰的设备还在运行，应该报废的设备还在凑合使用。据空分行业2001年底的统计表明，从1953年至2001年底我国共生产空分、液化设备8492套，其中1000m3/h以上的有604套；从年份来讲，1983年以前生产的有3763套，这些设备绝大部分尚在运行中，如：

杭氧1958年生产的碱洗一干燥流程的150m3/h空分设备尚在运行中。据2001年对浙江省用户的不完全调查统计，20年之前生产的设备占目前在运行设备总数的40%以上，这些设备危险、危害因素较多。本文针对运行设备作单机分析，并提出改进建议。

3 空压机的危险、危害因素及对策

空压机为空分设备提供制冷和克服阻力的压缩空气、精馏的原料空气。由于空分设备容量和型号不同，对空压机配套要求也不一：一般小型空分设备配用活塞式；中、大型空分设备配用螺杆式或透平式；特大型空分设备采用轴流式。现代空分设备都配用无润滑压缩机，早期生产的小型空分设备，一般配用油润滑的压缩机。

3．1 空压机的危险、危害因素主要表现

3．1．1 用油润滑空压机的危险、危害因素

早期的空分设备选用活塞式空压机，气缸用机械油润滑有的选用喷油螺杆式空压机。机械油形成油蒸气随空气流进入分馏塔，然后积聚在冷凝蒸发器中，久而久之会使设备阻力增大被迫停车加温；同时也会使冷凝蒸发器液氧中含油逐渐增加。有的小型空分塔在加温吹除时，

油随气流从热交换器底部和液氧排出阀溢出。一旦具备足够的激发能源，就会引发爆炸。活塞式空压机气缸润滑油规定采用19#机械油，19#机械油若在180℃以上、5MPa压力下就有可能裂解成轻馏分。在空压机正常运行下，气缸内温度≤160℃，而当阀门故障或者用油牌号不对，就有可能产生轻馏分，分子筛又难以吸附，就带入分馏塔积聚在冷凝蒸发内，对空分塔造成威胁。

空压机气缸油在高温下很易产生结炭，积炭会影响空压机的活门阻力和密封性，从而使部分已排出气缸的高温气体又返回气缸再压缩，使气缸内温度进一步升高，产生结炭更严重。积炭在冷却器内积聚，使冷却器传热效率下降，使进入下级气温升高，空压机能耗增加，从而进一步加剧了积炭的形成。这样恶性循环的结果，使空气排出管道有效流通直径逐渐缩小，流速不断增大，当流速超过极限时，气流摩擦产生的激发能量点燃结炭，就会使管道燃烧爆炸。

空压机的气缸油或轻馏分随气流带人分子筛纯化器，会引起分子筛中毒，吸附效能降低，二氧化碳吸附不彻底，不仅堵塞板翅式换热器，影响运行周期,还会使液氧中二氧化碳增加，逐渐析出引成这些冰状固体与冷凝蒸发器内壁摩擦很易形成静电。

3. 1. 2 活塞式空压机气缸内进入液体会造成致命的损坏

液体的压缩性很小，一旦气缸内进入液体(气缸漏水、冷却器漏水或带人碱液)，就会严重损坏机器,被称为“液击事故”。

机器在运行中一旦掉入杂物(如阀片、螺母)或活塞杆连接螺纹松开，会使活塞体与气缸头之间死隙缩小或直接撞缸头，这种危害性与液击事故一样,会使机身拉裂，活塞体、曲轴顶断等严重损坏。

3. 1. 3 离心式压缩机的危险、危害因素之

一是“喘振”压缩机出口流量减少，压力升高，当流量减少到一定程度，就会产生强烈振动，同时发出异常的噪声,称为“喘振”。造成的原因在于操作失误或设备故障流道严重结垢，使气流不畅，造成叶道速度很不均匀。气流严重脱离，叶道中没有气流流动,压力突然下降，造成高压气流倒灌，弥补流量不足，从而恢复正常。当倒灌气体压出去后，又产生上述现象。气流脱离和气流倒灌现象周而复始出进行，使压缩机产生压力脉冲。空分系统切换阀或切换机构故障、分子筛纯化器切换阀门故障、空气通道受阻、空压机压力升高进入喘振区、操作中进口导叶开度过小、升压速度过快、紧急放散阀失灵等，都会发生惴振。喘振对离心式压缩机安全运行威胁极大。

3. 1. 4 对离心式压缩机危害较大的因素是：轴位超标

正常运行情况下，离心式压缩机转子叶轮两侧的轴向力是互相抵消的，不平衡的部分由平衡盘来减小轴向推动，剩余部分由止推轴承来承当。当轴向力增加，或止推轴承磨损，遇突然事故熔化的，或平衡盘后通大气的小管堵塞，或突然断轴时，将会产生转子与固定件相碰的重大事故，造成轴位移严重偏离。

3. 2 空压机危险、危害因素对策措施的建议

从上述分析来看空气带油是严重危害空分设备运转的因素，现在空分设备制造厂新出的设备基本采用无油空压机，但对老设备尚有不少在运行。最理想的办法是更新设备，采用无油润滑的压缩机，暂时无法更新的，建议采取如下对策措施：

(1)严格控制气缸润滑油的质量，要有足够的粘度、稳定性，不得混有机械杂质、水分、灰分、要符合19#机械油的各项指标。

(2)严格控制润滑油进油量，在保证气缸不拉毛的前提下尽量减少进油量，象5L-16/50型空压机可控制在250g/h。

(3)加强空压机日常维护，发现排气温度升高应查明原因，及时排除故障。定期清除阀门、管道、冷却器的结炭、水垢，提高换热效率，降低排气温度，防止结炭。