氧氣Y型過濾器燃爆案例分析

凌晨3點10分左右，某煉鋼廠車間南端6.5m閥組平臺上方一聲巨響，接著出現(xiàn)火光，伴隨著大量氣體外溢噪音，平臺周圍粉塵四起，一些物料包裝被點燃，現(xiàn)場氣浪很大，且因泄漏氣體不明，無法靠近。為保安全由動力廠切斷主氧氣、主氮氣總閥門，使泄漏氣流逐漸減弱，直至停止。同時造成冶煉生產(chǎn)中斷。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，燃燒部位為6.5m閥組平臺上方主氧氣管道。Y型過濾器幾乎全部熔化直至出口銅節(jié)止閥法蘭為止。與之相鄰的主氮氣過濾器被火焰燒化外殼，也造成泄漏，輔助氮氣管道及部分儀表也受到不同程度的損壞，6.5m平臺部分燒損。

燃爆發(fā)生后，根據(jù)現(xiàn)場情況著手組織專業(yè)人員從現(xiàn)場使用條件、Y型過濾器自身質(zhì)量及系統(tǒng)設(shè)計等多方面進(jìn)行分析。

一、現(xiàn)場氧氣瞬時流量的測定

在現(xiàn)場使用條件中，由于轉(zhuǎn)爐冶煉的特點是間斷性吹煉，而且三座轉(zhuǎn)爐共用6.5m閥臺的公共管道，這就造成經(jīng)過過濾器的氧氣流量不斷變化。為此，我們對不同吹煉狀態(tài)下氧氣流量進(jìn)行了統(tǒng)計。

現(xiàn)場使用的過濾器為DN400氧氣過濾器，規(guī)格型號為RFOXL100-2.5/80，最大允許流量為97600Nm3/h，由表1統(tǒng)計的數(shù)據(jù)顯示，在三爐同吹時，最大氧氣流量為67935Nm3/h，小于最大允許值，可以排除過濾器內(nèi)流量超標(biāo)引起燃爆的可能性。

二、過濾器選型分析

在排除外部條件因素后，重點對過濾器本身的造型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析見圖2。

1、截面計算

氧氣過濾器是由外殼和濾芯組成，其氣體流向是由外套與內(nèi)套之間的空間壓入，再通過附著在內(nèi)套管外圍的過濾網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)套管后，流出過濾器。其中，外套空間、過濾網(wǎng)孔及內(nèi)套管內(nèi)徑都應(yīng)滿足總管道的截面要求。

從設(shè)計驗證上看，原過濾器內(nèi)部截面及濾網(wǎng)面積是合理的，不會因此產(chǎn)生異常燃爆。

2、過濾器內(nèi)部流速計算

按照設(shè)計要求，流量84000～90000Nm3/h，對該過濾器瞬時流速進(jìn)行校核計算:

根據(jù)氧氣規(guī)程(GB16912-1997)工作壓力3.0MPa時，不銹鋼氧氣管道的最高允許流速≤25m/s。因此，從設(shè)計角度講，原氧氣過濾器在流速上滿足設(shè)計要求，不會因此產(chǎn)生燃爆。

3、過濾網(wǎng)過濾方式

氧氣過濾器是通過過濾網(wǎng)的隔離來達(dá)到將氧氣中含固態(tài)雜質(zhì)的部分截留，避免其進(jìn)入系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈摩擦引起燃爆的目的。過濾網(wǎng)材質(zhì)為銅基合金，濾網(wǎng)過濾精度為80目，裹覆在內(nèi)套管Φ426mm管道外面，用卡箍及螺栓卡緊固定。現(xiàn)場對同種形式的氮氣過濾器進(jìn)行拆檢(原氧氣過濾器已全部燃燒損壞)發(fā)現(xiàn)卡箍螺栓長短不一，緊固力矩不等。部分濾網(wǎng)破損或裂縫。

根據(jù)分析，氣體在由外套通過濾網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)套管的過程中，因流動方向的改變，會產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流和擾動。因此，對濾網(wǎng)及緊固件的牢固性有很高的要求。根據(jù)現(xiàn)場拆檢同型號的氮氣過濾器，發(fā)現(xiàn)安裝形式有欠規(guī)范，存在卡箍螺栓螺母脫落撞擊筒壁、濾網(wǎng)松動脫落的可能性見，一旦產(chǎn)生火花就可能引起燃爆。

在氧氣管道設(shè)計中，系統(tǒng)的安全性能是首先的參照依據(jù)。減壓裝置、阻火器、前后截止閥、快切閥、旁通閥及過濾器都是必不可少的部件。在原設(shè)計中只在車間外干管處安置阻火段，而閥組平臺未再設(shè)阻火器造成產(chǎn)生燃爆后火勢蔓延至銅截止閥才阻斷，擴(kuò)大了事故損失。快切閥由于控制在平臺現(xiàn)場，人員在當(dāng)時條件下無法靠近，被迫關(guān)閉球罐總閥門，延誤了停氣時間，所以設(shè)計角度還有進(jìn)一步完善的必要。

從以上分析過程來看，過濾器本身結(jié)構(gòu)不可靠，內(nèi)部緊固件脫落打火，造成燃爆是最大的疑因，而設(shè)計上的不完善則造成了事故的擴(kuò)大和延誤處理時機(jī)。