空分设备的危险源有哪些 如何防范空气分离设备的危险源

一、空分设备的危险源有哪些

空分设备主要应用于化工、冶金等行业，作为大型机械设备，在运行中也存在危险因素，据了解，空分设备的危险源主要有：

1、氧气

氧气（含液氧），是该生产装置的主要产品之一，是助燃物质，为乙类火灾危险性物质。氧气是可燃物燃烧爆炸的基本要素之一，能氧化大多数活性物质。与易燃物（如乙炔、甲烷等）形成有爆炸性的混合物。

2、油料

空分设备主要使用透平油和润滑油。透平油闪点（开杯）≥195℃，系丙类火灾危险性可燃液体。增压透平膨胀机透平油管道，一旦输油管道发生泄漏，遇高热或明火，会引起火灾、爆炸。润滑油闪点（开杯）≥230℃，系丙类火灾危险性可燃液体。输油管道一旦发生泄漏，遇高热或明火，也会引起火灾、爆炸。

3、碳氢化合物

原料空气中含有一定量的碳氢化合物，它们的闪点都非常低，爆炸极限较宽。生产过程中碳氢化合物如果在空分设备内过量积聚，遇高热可能引起爆炸。

空分塔中，可爆物质主要有：乙炔（C2H2）和其他碳氢化合物〔CnHm（C2H2除外）〕等。在这些危险杂质中，乙炔是形成爆炸的最主要的根源。这是因为乙炔在液氧中的溶解度极低，约5.2cm3/L液氧，过剩的乙炔就会以白色固态微粒悬浮在液氧中。而乙炔又是不饱和的碳氢化合物，具有很高的化学活性，性质极不稳定。

4、液态臭氧

 液氧通过空分阀门时，长时间受到摩擦和气流冲击，在产生的静电作用的条件下，能够使少部分液氧变成液态臭氧。液态臭氧是一种深蓝色的液体，在通常条件下，该液体汽化、分解，使氧的分压急剧增大，故具有爆炸的危险性。

5、机械装置爆炸的风险

空分设备的空气压缩机组、空气预冷系统、空气纯化系统，分馏塔冷箱系统、增压透平膨胀机组、氧气透平压缩机组、氮气透平机组等均为压力容器。如果压力超过设计允许值或压力表失灵，均存在着裂纹、破碎、爆炸的危险。

当空分设备发生氧气泄漏、或检修氧气罐时未置换或置换不彻底，作业环境达到富氧状态〔空气中氧含量超过21％（V/V）〕，遇火星或高温易发生火灾事故。

6、电气伤害

电气伤害是电能作用于人体造成的伤害，有触电伤害、电磁场伤害及间接伤害3种类型。电气伤害事故以触电伤害最为常见，而绝大部分触电伤害都属于电击伤害。厂区内的电气设备、电缆敷设及配电装置随处可见，存在着电气设施、电气（器）设备因防火防爆、防水防潮、安全保护设施不完善、电缆敷设不合理造成人体触电伤害事故的可能。另外，因防雷接地措施不完善也会发生雷电伤害事故。当装置中液化的气体流速增高时，静电场的强度便迅速提高，且可能达到较高的电压而发生静电火花，形成火灾爆炸的引爆源。空分塔的爆炸事故，常常是静电火花形成的引爆源。

7、机械伤害

如果空分机械转动部件外露，防护措施和必要的安全装置不完善，可能使操作人员的头发、服饰缠绕其上而造成人身伤害。

8、坠落伤害

如空气压缩机组、空气冷却塔、水冷却塔、水过滤器、空气纯化系统、分馏塔冷箱系统、主换热器、液氮液空过冷器、粗氩塔、精氩塔、增压透平膨胀机组、氧气活塞压缩机组、氮气透平压缩机组等，其巡检处均高于2m（含2m）以上，上面的巡检人员将可能发生坠落事故。工人作业或巡检需要沿着不同的运转层，经过不同高度的平台和钢梯，存在着坠落伤害危险。

9、冷冻伤害

空分设备生产的液氧、液氮、液氩等产品，一旦由于输送这些产品的泵、阀门、管道及贮罐等设备密封不严，设备发生裂纹或破碎，将发生泄漏事件，喷洒到操作人员的身体上，由于它们的沸点非常低，加之汽化时要吸收大量的热量，所以会造成人体冷冻伤害。

二、如何防范空气分离设备的危险源

空分设备的危险源是比较多的，为了防止出现事故，有必要做好危险防范工作：

1、抓住空气来源关

空分设备的原料就是大气，大气质量的好坏直接关系着主冷液氧中烃类的变化。

（1）建立大气质量监测，每周分析一次。

（2）设立风向标，随时掌握四季风向的变化，如果主冷的总碳氢的含量超标就及时安操作规程的要求排放。

2、把住空气压缩关

从空分设备的流程来看，进入分馏塔系统的空气来源于空压机系统，在此过程中就不可避免的存在润滑脂，这些润滑油脂是非常危险的。因为液氧中的油脂能附着在主冷的翅片上，当油膜达一定厚度时，它将与不饱和烃、氮氧化物和氧气的混合物在低温下起化学反应生成灵敏度较大的可燃物，这些可燃物一旦遇火源就会发生爆炸。另外空气中的灰尘等杂质被带人分馏塔中也是危险的，一是它可以在板式换热器中堵塞；二是进入分馏塔中的固体悬浮在液氧液面上，摩擦产生静电打火，这就形成了引火源。可采取以下措施：

（1）将空气吸入口的过滤器改装成为自洁式过滤器（如增加气脉冲自动清灰装置），能最大限度的改善空压机入口的空气质量。

（2）空压机轴封方式采用空气迷宫密封无油润滑来进行，确保空压机出口空气不带油。

（3）空压机设置了自保联锁和在线振动监测系统，严格设定报警值和停车限值，确保空压机的正常运行，防止因频繁开停机而将油脂或杂质带人系统。

3、加强空气净化

由于空气污染等原因，压缩后送来的无油、干净的空气中含有大量水、乙炔、甲烷、二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯等物质，这些物质在净化过程中要尽量脱除，否则很可能发生一些危险。如：大量的水分和二氧化碳被带入冷箱，就会造成冻堵；不饱和烃能大部分被吸附在分子筛中，而饱和烃因不易被吸附，很容易会被带入分馏塔内，引起严重后果。解决问题的主要做法：

（1）空冷塔设置了高、低液位联锁，防止在除沫器损坏或空压机异常的情况下，空冷塔的液位失控而使空气中带水。

（2）根据环境实际，对分子筛吸附器内分子筛填量进行调整，这样通过增加分子筛装填量，提高了对烃类及二氧化碳的吸附能力，最大限度地减少烃类及二氧化碳带入分馏塔中。

（3）夏季环境温度高，分子筛吸附器在高负荷运行的前提下调节空间不大，对分子筛出口的二氧化碳在線检测仪加强监控，防止因二氧化碳超标引起设备冻堵。离线通过对出分子筛的空气露点分析，确保水含量不超标。

4、强化深冷分离

空分设备的最危险、也是最关键的是分馏塔部分，由于分子筛对饱和烃基本不吸附，这样烃类物质就会带入馏塔中，对安全生产造成极大威胁。防止安全事故的主要措施：

（1）主冷凝蒸发器结构设计为防爆型，特殊结构防止烃类析出堆积在翅片的某些部位上，使局部烃类超高。目前，各国通过对主冷爆炸的研究，一致认为由于空分主冷凝蒸发器中液氧的不断沸腾、蒸发，使可燃物在此浓缩积聚，且摩擦冲击最强烈，所以容易在主冷中形成爆炸中心，通过采用新型防爆结构，可最大限度地降低其爆炸的可能。

（2）主冷板式单元采用全浸式操作，防止烃类析出发生危险。

（3）增设1%液氧连续排放，和间断式不定量的排放，使主冷液氧始终保持部分更新，防止烃类积聚增浓。

（4）增大液氧吸附器的能力，增加其脱炔和脱极性有机物的能力，并定期按规程进行再生。

（5）设立在线分析仪。通过在线法、离线直接法、离线浓缩法三种分析方法对比，更准确地掌握液氧中的烃类动态，确保装置安全运行。

在设备检修维护方面采取的主要方法：

（1）对活塞式氧压机的密封及刮油系统定期进行检验，确保无油、无泄漏。

（2）增设停车严密联锁系统，通过三个快速切断阀防止因氧压机停车而造成烃类气体的反窜。

（3）氮气送出管线上设有单向阀和联锁快速切断阀。

（4）对液氧贮槽中的烃类物质坚持每天分析一次，发现超标现象及时进行排放。

（5）高压氧气送出阀增设小旁路，避免因压差过大使流速过快而发生危险。

5、强化人员安全培训

（1） 随着装置运行条件的变化定期修改《操作规程》，使操作有章可循。

（2）组织编写空分设备技术培训大纲，定期对人员进行培训。

（3）操作人员不但要通过装置的上岗考核，还必须通过当地劳动部门签订的特殊工种合格证方能上岗操作。

（4）坚持不定期的事故演练，使操作人员对空分设备存在的各种危险因素牢记在心。