技術(shù)中心
空氣經(jīng)過壓縮后為何會爆炸？
昆山遠方機電設(shè)備有限公司 2018/6/20 15:24:04
空壓機爆炸的報道時有發(fā)生，已經(jīng)引起了人們的高度關(guān)注，然而引起空氣壓縮機爆炸的原因仍令很多人感到困惑。大家都認為空氣是一種安全的氣體，因為空氣組分中78%是氮氣，氮氣是不能燃燒的，22%才是氧氣和其它氣體。我們生活在空氣中，感到空氣是那么親切、安全，時刻不能缺少，然而空氣經(jīng)過壓縮提高壓力，怎么就能發(fā)生爆炸燃燒了呢？
潤滑油是造成空壓機爆炸的重要原因
眾所周知，燃燒與爆炸的必要條件是：燃燒物、氧化劑（助燃劑）及燃燒源，三個條件中缺少任何一個，都不會發(fā)生燃燒或爆炸。
導(dǎo)致空壓機燃燒或爆炸的燃燒物是潤滑油。早期的空壓機活塞環(huán)、支承環(huán)為鑄鐵或銅合金制造，這樣材質(zhì)的壓縮機都需要往氣缸中注入潤滑油，目的是降低磨擦系數(shù)，減少磨擦功耗，降低氣體的溫升。氣缸注潤滑油的空壓機，注入氣缸的潤滑油大部分由活塞以油膜的形式沿氣缸鏡面分布，微小部分的潤滑油通過活塞桿的填料函被導(dǎo)走。絕大部分的潤滑油都會隨壓縮空氣流帶入排氣管線（包括緩沖器、冷卻器、液氣分離器等輔機設(shè)備）。
近期的空氣壓縮機活塞環(huán)、支承環(huán)、填料環(huán)均采用聚四氟乙烯配方塑料自潤滑材料制造，不需要往氣缸內(nèi)注入潤滑油（通常稱為無油潤滑壓縮機）。但即使是氣缸不注油的空壓機，當(dāng)填料部件工作欠佳，尤其是一級氣缸填料部件，機身內(nèi)的潤滑油將通過填料函進入氣缸，其數(shù)量將比注油器的注油量更多的可怕。
排氣管線內(nèi)，在氣體的流動和脈動的作用下（活塞式壓縮機吸排氣是間斷的，故氣流是脈動的）潤滑油繼續(xù)向前運動。油層越厚，粘性越小，越容易流動，油膜被氣流撕破，掉落的油滴被空氣流帶走，向管線的遠方移動，這種情況多在有急劇收縮的銳邊處發(fā)生。管線內(nèi)的鐵銹和積碳的存在能夠吸收潤滑油，可以很大程度延緩潤滑油的移動過程，但對油層的加厚和積碳的加劇起了促進作用，增大了爆炸燃燒的可能性。
大量的潤滑油進入氣缸，再進入管路，使冷卻器的換熱效果降低，液氣分離器的工作負荷增加，操作工人師傅如果不能及時打開排污閥門，排放油水混合物，管路系統(tǒng)中潤滑油的含量可想而知。二級氣缸進入含有大量氣態(tài)，液態(tài)的潤滑油，使最終排氣中含有大量潤滑油。
潤滑油進入冷卻器，致使冷卻器的換熱效率降低，換熱效率的降低引起排氣溫度提高，而隨著溫度的增加，又使空氣中潤滑油的濃度增加，因為隨著溫度的增加，潤滑油蒸汽壓力很快增加。文獻記載：當(dāng)氣體的壓力為6kg/cm?，溫度由40℃提高到80℃，壓縮機油的蒸汽壓力增加40～100倍；溫度由80℃升到160℃，壓縮機油的蒸汽壓力增加到250～500倍；當(dāng)溫度達到180℃以上時，潤滑油的蒸汽壓力顯然將與爆炸極限相應(yīng)。二級壓縮的空氣壓縮機（通?？諌簷C站的空氣壓力多為8kg/cm?，即為二級壓縮的機型）。
夏季時，排氣溫度大約在160℃，沒有溫度自動控制裝置的空氣壓縮機，或者溫度自動控制裝置失靈，一旦發(fā)生冷卻水壓力下降，甚至停水事故，此時排氣溫度將會迅速上升，很快就會超過200℃，達到潤滑油爆炸極限。
由于壓縮空氣使用量的波動性，空氣壓縮機經(jīng)常采用空轉(zhuǎn)（壓開吸氣閥閥片）或旁通管路進行排氣量的調(diào)節(jié)，而此時注油器仍在正常工作供油，因此壓縮空氣中潤滑油的濃度急劇增加。依據(jù)文獻②數(shù)據(jù)，壓縮機空轉(zhuǎn)潤滑油的濃度增加300-1000倍，這就是壓縮機的爆炸燃燒事故多數(shù)發(fā)生在機器轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)或滿負荷運轉(zhuǎn)后突然剎車時的原因。
空氣中氧氣的含量體積百分比達到20%以上，這就為潤滑油積碳沉淀物的燃燒爆炸提供了充分的氧化劑。由于氧氣的存在，潤滑油會發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在烴中比在水中更容易溶解，很容易被油吸收。隨著溫度的升高，氧氣的溶解量逐漸增加，潤滑油的氧化強度與氧氣的濃度成正比，同時潤滑油的氧化速度也與溫度有關(guān)。溫度約達到60℃，有積碳沉淀物的潤滑油就已經(jīng)有明顯的氧化；當(dāng)溫度為100-150℃時，氧化速度急劇增加，氧化反應(yīng)是放熱的，本身又成為溫度升高的因素，自燃是最危險的氧化過程。潤滑油與中性焦油的存在，沉淀物較高的多孔性，這些都加強了氧化過程。
壓縮機運轉(zhuǎn)時，潤滑油的氧化過程越深入，則此油積碳物的存在越危險。較新的潤滑油是深度氧化物形成的根源，同時又是防止沉淀物自燃的保護物，潤滑油的深度氧化物是最危險的，除去碳化物中的油焦質(zhì)后，在非燃燒的混合物中，實際上大約50℃左右就要發(fā)生自燃。在大氣壓下，引起沉淀物自燃不可逆過程的溫度區(qū)開始于250℃～285℃，在壓縮空氣系統(tǒng)中的壓力升高，則上述的區(qū)域向更低的溫度側(cè)移動，出現(xiàn)自燃的可能性增加，即產(chǎn)生燃燒爆炸的危險性增大。
潤滑油是造成空壓機爆炸的重要原因
眾所周知，燃燒與爆炸的必要條件是：燃燒物、氧化劑（助燃劑）及燃燒源，三個條件中缺少任何一個，都不會發(fā)生燃燒或爆炸。
導(dǎo)致空壓機燃燒或爆炸的燃燒物是潤滑油。早期的空壓機活塞環(huán)、支承環(huán)為鑄鐵或銅合金制造，這樣材質(zhì)的壓縮機都需要往氣缸中注入潤滑油，目的是降低磨擦系數(shù)，減少磨擦功耗，降低氣體的溫升。氣缸注潤滑油的空壓機，注入氣缸的潤滑油大部分由活塞以油膜的形式沿氣缸鏡面分布，微小部分的潤滑油通過活塞桿的填料函被導(dǎo)走。絕大部分的潤滑油都會隨壓縮空氣流帶入排氣管線（包括緩沖器、冷卻器、液氣分離器等輔機設(shè)備）。
近期的空氣壓縮機活塞環(huán)、支承環(huán)、填料環(huán)均采用聚四氟乙烯配方塑料自潤滑材料制造，不需要往氣缸內(nèi)注入潤滑油（通常稱為無油潤滑壓縮機）。但即使是氣缸不注油的空壓機，當(dāng)填料部件工作欠佳，尤其是一級氣缸填料部件，機身內(nèi)的潤滑油將通過填料函進入氣缸，其數(shù)量將比注油器的注油量更多的可怕。
排氣管線內(nèi)，在氣體的流動和脈動的作用下（活塞式壓縮機吸排氣是間斷的，故氣流是脈動的）潤滑油繼續(xù)向前運動。油層越厚，粘性越小，越容易流動，油膜被氣流撕破，掉落的油滴被空氣流帶走，向管線的遠方移動，這種情況多在有急劇收縮的銳邊處發(fā)生。管線內(nèi)的鐵銹和積碳的存在能夠吸收潤滑油，可以很大程度延緩潤滑油的移動過程，但對油層的加厚和積碳的加劇起了促進作用，增大了爆炸燃燒的可能性。
大量的潤滑油進入氣缸，再進入管路，使冷卻器的換熱效果降低，液氣分離器的工作負荷增加，操作工人師傅如果不能及時打開排污閥門，排放油水混合物，管路系統(tǒng)中潤滑油的含量可想而知。二級氣缸進入含有大量氣態(tài)，液態(tài)的潤滑油，使最終排氣中含有大量潤滑油。
潤滑油進入冷卻器，致使冷卻器的換熱效率降低，換熱效率的降低引起排氣溫度提高，而隨著溫度的增加，又使空氣中潤滑油的濃度增加，因為隨著溫度的增加，潤滑油蒸汽壓力很快增加。文獻記載：當(dāng)氣體的壓力為6kg/cm?，溫度由40℃提高到80℃，壓縮機油的蒸汽壓力增加40～100倍；溫度由80℃升到160℃，壓縮機油的蒸汽壓力增加到250～500倍；當(dāng)溫度達到180℃以上時，潤滑油的蒸汽壓力顯然將與爆炸極限相應(yīng)。二級壓縮的空氣壓縮機（通?？諌簷C站的空氣壓力多為8kg/cm?，即為二級壓縮的機型）。
夏季時，排氣溫度大約在160℃，沒有溫度自動控制裝置的空氣壓縮機，或者溫度自動控制裝置失靈，一旦發(fā)生冷卻水壓力下降，甚至停水事故，此時排氣溫度將會迅速上升，很快就會超過200℃，達到潤滑油爆炸極限。
由于壓縮空氣使用量的波動性，空氣壓縮機經(jīng)常采用空轉(zhuǎn)（壓開吸氣閥閥片）或旁通管路進行排氣量的調(diào)節(jié)，而此時注油器仍在正常工作供油，因此壓縮空氣中潤滑油的濃度急劇增加。依據(jù)文獻②數(shù)據(jù)，壓縮機空轉(zhuǎn)潤滑油的濃度增加300-1000倍，這就是壓縮機的爆炸燃燒事故多數(shù)發(fā)生在機器轉(zhuǎn)入空轉(zhuǎn)或滿負荷運轉(zhuǎn)后突然剎車時的原因。
空氣中氧氣的含量體積百分比達到20%以上，這就為潤滑油積碳沉淀物的燃燒爆炸提供了充分的氧化劑。由于氧氣的存在，潤滑油會發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在烴中比在水中更容易溶解，很容易被油吸收。隨著溫度的升高，氧氣的溶解量逐漸增加，潤滑油的氧化強度與氧氣的濃度成正比，同時潤滑油的氧化速度也與溫度有關(guān)。溫度約達到60℃，有積碳沉淀物的潤滑油就已經(jīng)有明顯的氧化；當(dāng)溫度為100-150℃時，氧化速度急劇增加，氧化反應(yīng)是放熱的，本身又成為溫度升高的因素，自燃是最危險的氧化過程。潤滑油與中性焦油的存在，沉淀物較高的多孔性，這些都加強了氧化過程。
壓縮機運轉(zhuǎn)時，潤滑油的氧化過程越深入，則此油積碳物的存在越危險。較新的潤滑油是深度氧化物形成的根源，同時又是防止沉淀物自燃的保護物，潤滑油的深度氧化物是最危險的，除去碳化物中的油焦質(zhì)后，在非燃燒的混合物中，實際上大約50℃左右就要發(fā)生自燃。在大氣壓下，引起沉淀物自燃不可逆過程的溫度區(qū)開始于250℃～285℃，在壓縮空氣系統(tǒng)中的壓力升高，則上述的區(qū)域向更低的溫度側(cè)移動，出現(xiàn)自燃的可能性增加，即產(chǎn)生燃燒爆炸的危險性增大。