两例氨系统爆炸浅析

clarkhunter

某冷冻厂氨油分离器出口管道爆炸
                  　　辽宁某冷冻厂在机房中新装4台LN—150冷凝器。在对冷凝器和高压排气管道进行空气试压前，曾对油分离器等旧设备及管路进行了抽真空操作，认为已经“无氨”后，开始空气试压检漏。本来有一根不通过旧系统的专用管路用于试压，但因管径较小升压缓慢未采用。而直接通过油分离器、旧管路向冷凝器试压。经过半天的连续运行，当天中午发生了油分离器出口管道强烈爆炸。爆炸时压力为1.47MPa，炸飞了5段管子，其中最长的是出口总管上一根Φ219×6（毫米），长4米无缝钢管。炸破了一只直径125氨阀，同时还炸坏了低压循环储液桶和调节站上的管道，引起两处漏氨。
                  　　原因分析
                  　　1．Φ600离心式油分离器内存油并未放净（放油管距桶底有一段距离），存于油内的液氨，因冬季气温低，成为容器底部内的“死氨”。试压时，进入油分离器的空气湿度很高，使“死氨”加热蒸发为氨气，与试压空气混合成氨、空气的混合气体。当此混合气体中氨含量达16%~25%时，遇明火就会引爆。
                  　　2.事故之后，检查了被炸坏的管道、阀门以及压缩机的排气腔、排空管道，发现没有丝毫油迹，全是燃烧后的油灰，说明润滑油已燃烧炭化。究其原因，试压用的5—200/12氨压机已经运转了10多年，排气阀片不严，活塞缝隙较大，平时运转中排气温度曾达到过140℃。用作连续空气试压时，温度必然更高。当排气温度达到润滑油的闪点170℃时，排气腔和排气管道内的油雾闪燃成火星，随着压缩空气带到距压缩机只有2米的油分离器内，瞬时使氨、空气混合气体遇明火爆炸。破坏的部位正是油分离器的出口管路，也是强度较低的焊口和阀体部位。
                  　　某化工厂氨油分离器爆炸
                  　　2000年，某化工厂发生了一起氨油分离器爆炸事故。爆炸发生后，首先对爆炸物进行了取样和机械化学实验。该氨油分离器内径1000毫米，壁厚10毫米，事故发生前锅检所实测壁厚为9.5毫米，壳体高3040毫米，壳体容积2.24立方米。爆炸后壳体炸为4块：上筒体炸为两块，其中一条纵向断口目测有明显减薄，该断口相对应的另一侧厚度变化情况与其基本一致。其余断口减薄不明显，测得厚度仍为9.5毫米。上封头在封头与筒体环焊缝上侧断裂，下筒体与下封头保持完整，无明显变形。制冷系统三台氨压缩机排气管道断裂，与爆炸的油分离器连接的Φ219×9（毫米）总排气管管壁炸开。
                  　　原因分析
                  　　1. 物理超压爆炸可能性分析
                  　　系统试漏使用1号氨压机空气加压试漏。该压缩机装有高压继电器、安全阀，两台冷凝器及1台液氨储罐上各装有1个安全阀。经查，两台氨冷凝器安全阀下部各连接1个截止阀，截止阀处于打开状态。经重新测定，1个安全阀开启压力为1.78MPa，冷凝器上另一个安全阀及液氨储罐上的安全阀在油分离器爆炸时损坏，无法测定开启压力；压缩机上的安全阀第一次测定压力为1.87MPa，第二次、第三次测开启压力均为1.36MPa（事故前该阀未进行校验），经对压缩机高压继电器测试，其电流断开压力为1.77MPa，达到该压力，压缩机会自动停车。安全阀开启压力也未超过油分离器的设计压力。以上测试分析说明不存在物理超压爆炸的可能。
                  　　2. 低应力爆炸可能性分析
                  　　经调查了解和查阅有关资料分析比较：该设备出厂质量证明书显示筒体材质为16MnR，厚度9.5毫米，材料屈服强度405MPa，抗拉强度585MPa。经取样测试，下筒体屈服强度465MPa，抗拉强度565

MPa，延伸率26%，材料合格。上筒体靠近撕裂部位最小变形处材料屈服强度545MPa，抗拉强度575MPa，由于试件长度不够，延伸率未测，材料屈服和强度符合标准。上筒体化学成分分析结果与质量证明书提供数据基本一致，材料化学成分及力学性能测试结论合格。
                  　　按筒体爆炸前实测壁厚9.5毫米，和材料上述三个屈服强度的最低值405MPa计算，筒体屈服（发生塑性变型）所需的最小压力，由国标（GB-150）5-4式计算得知为7.62MPa。
                  　　调查了解设备发生爆炸前系统压力为1.55MPa。
                  　　3．认定为化学爆炸
                  　　技术监督局在经过多天的调查鉴定分析后，排除物理超压引起爆炸和低应力破裂，作出化学爆炸的认定。
                  　　总结

　　作为化学爆炸的三个要素：可燃物（冷冻油）、助燃物（富氧空气）、爆炸燃点具备，是导致氨系统爆炸的直接原因。多年来沿用的直接吸入空气打压存在危险因素，在打压过程中是直接吸入的系统外空气，故所观察到压力表、温度计不能真实反映系统定容压缩后的温度，致使达到燃点。加之氨油分离器又无检测仪表，故形成了对最危险部位——氨油分离器（容量大，蓄热、蓄氧大，油含量大）检测失控，系统油污又没有清除干净，从而导致了事故发生。同时，在现有冷库中装设新系统、新设备时，试压必须与旧系统、旧设备严格分开单独进行。这样可保证安全，又便于定压检查。

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