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1、我国目前运行空分设备危险、危害因素的分析及对策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，
2、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
3、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（1MP a），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，
4、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
5、，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
6、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180C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160C，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
7、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
8、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人杂物（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
9、。 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对离心立，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
10、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
11、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。(4) 定期地准确地吹除油水分离器，尽量减少油水带人纯化器中。(5) 有条件的单位可在纯化器前空气管道上增加一组预冷机组，将进纯化器前空 气温度降至5C左右，这样可以大量减少油水进入纯化器，或者增加油过滤器， 也可减少进纯化器空气中的含油量。(6) 关于离心式空压机防喘振对策。首先设计中应有防喘振放散阀，一旦空压机 出口压力接近喘振前，该阀自动打开，日常要加强保养，使其灵活好使；次之要 加强设备维护保养，确保切换系统灵敏，运行正常；再是操作中注意空压机出口 压力不得升得过高。一旦发生喘振应迅速开
12、大防喘阀或空压机放空阀。(7) 关于轴位移超标的控制。主要是自动控制系统应该灵敏，超过一定程度会自 动报警和自动停机。操作人员在巡回检查时要密切注意轴位移指示器的变化，一 旦发现报警或轴位移过大，应立即停车处理，以免发生转子与固定件相碰的重大 事故。4空气预冷系统的危险、危害因素及对策空气预冷系统：冷冻机、空冷塔、水冷却塔、水泵等系统，小型空分设备配套的 预冷机组选用空气与制冷介质直接交换得到冷却；中、大型空分设备一般用氮气 冷却水，水再冷却空气，或用冷冻机制冷剂冷却水，水再冷却空气。预冷系统的 危险是空冷塔的水被气流带入分子筛纯化器或空分塔板翅式换热器或蓄冷器，造 成分子筛失效，空分塔冻结，
13、被迫停车加温，造成巨大的经济损失。造成空冷塔带水事故的主要原因是空冷塔气流速度过高，如切换系统阀门故障， 空气直接旁通人低压，或者是操作失误，违反操作等。防止空冷塔带水的对策在于加强对设备的维护管理，确保切换系统运行正常。加 强责任性，一旦发生带水应立即采取停止水泵，空压机放空，关闭空气进纯化器 或空气进塔阀，然后查明原因。严格操作规程，启动时应待空气流量稳定，空冷 塔压力达0. 4MPa左右再启动水泵，停车时应先停水泵再停止供气。5净化系统的危险、危害因素及对策空气净化系统包括空气过滤器、碱洗塔、干燥器或纯化器、二氧化碳和水分冻结 切换系统、液空液氧吸附器等清除二氧化碳、水分、乙快的设备。现
14、代空分设备 选用自动控制的分子筛吸附净化流程，省去了冻结系统、液空液氧吸附器等设备。 而且在纯化器出口配有二氧化碳含量超标报警仪、再生气体露点仪，一旦二氧化 碳含量超标或再生气体含水超过时报警，因此，净化系统的安全性较高。5. 1净化系统危险、危害因素主要表现(1) 碱洗塔目前尚在使用。它需要把固体烧碱人工粉碎再溶成碱水，碱对设备、 人体、服装都有腐蚀作用。另外，碱液使用后排出设备，对环境造成污染。(2) 切换系统故障。空气切换阀打不开会使空压机出口压力超压，低压系统切换 阀打不开会使上塔超压。(3) 手动纯化器误操作。纯化器切换程序中，新的一组投入使用后，另一组应该 把放空阀打开放空，再引入
15、氮气再生。操作失误将氮气进口阀先打开。纯化器中 4MPa的空气返流人上塔，会引发上塔超压爆炸。(4) 纯化器或干燥器再生时应先接通再生气体。误操作时先开电炉而不通气体， 造成加热炉电器元件烧毁。还有当停电时，电炉未切断，但过了一会，自动送电， 此时无再生气流通，造成电炉损坏事例常有发生。5. 2净化系统危险、危害因素对策措施的建议(1) 碱洗一干燥流程建议淘汰。我国1968年进行分子筛吸附试验，获成功，两年 内绝大多数用户作了流程更新。目前老流程尚在使用的是少数用户，建议有关部 门强制更新。(2) 切换系统的故障。首先要选用可*的控制元件，定期维护保养；加强对操作人 员的培训，根据指示灯的变化
16、，操作员应立即找到某只阀门的故障，采取手动方 法将阀门打开或关闭；对空分塔的安全阀要定期校验，发现结冰现象应及时处理。(3) 加强责任心，严格操作规程，加强巡回检查，发现问题及时纠正。(4) 有条件的单位在再生气体进加热炉前装流量计，当流量小于一定值时电炉能 自动断电或启动联锁来确保电炉的安全。6膨胀机的危险、危害因素及对策膨胀机是空分设备的制冷机械，它对外作功的同时使气体内部能量减少，从而制 取冷量。目前在运行的有透平式和活塞式两类，分述如下。6. 1膨胀机危险、危害因素主要表现(1) 透平膨胀机超速运行。透平膨胀机普遍转速较高，一般都在每分钟几万转下 运行，有的高达每分钟十多万转运行，一旦发生超速，很易损坏机件。造成超速 的原因与制动方式有关，常见的用电机制动、风机制动和增压制动。用电机制动， 膨胀机一旦停电就会发生超速；风机制动，出口阀关得过小或自动关闭、或进气
