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。同時造成冶煉生產中斷。經過現場勘察，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。

燃爆發生后，根據現場情況著手組織專業人員從現場使用條件、Y型過濾器自身質量及系統設計等多方面進行分析。

一、現場氧氣瞬時流量的測定

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

現場使用的過濾器為DN400氧氣過濾器，規格型號為RFOXL100-2.5/80，最大允許流量為97600Nm3/h，由表1統計的數據顯示，在三爐同吹時，最大氧氣流量為67935Nm3/h，小于最大允許值，可以排除過濾器內流量超標引起燃爆的可能性。

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部結構進行分析見圖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套之間的空間壓入，再通過附著在內套管外圍的過濾網進入內套管后，流出過濾器。其中，外套空間、過濾網孔及內套管內徑都應滿足總管道的截面要求。

從設計驗證上看，原過濾器內部截面及濾網面積是合理的，不會因此產生異常燃爆。

2、過濾器內部流速計算

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

根據氧氣規程(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，從設計角度講，原氧氣過濾器在流速上滿足設計要求，不會因此產生燃爆。

3、過濾網過濾方式

氧氣過濾器是通過過濾網的隔離來達到將氧氣中含固態雜質的部分截留，避免其進入系統產生劇烈摩擦引起燃爆的目的。過濾網材質為銅基合金，濾網過濾精度為80目，裹覆在內套管Φ426mm管道外面，用卡箍及螺栓卡緊固定。現場對同種形式的氮氣過濾器進行拆檢(原氧氣過濾器已全部燃燒損壞)發現卡箍螺栓長短不一，緊固力矩不等。部分濾網破損或裂縫。

根據分析，氣體在由外套通過濾網進入內套管的過程中，因流動方向的改變，會產生強烈的渦流和擾動。因此，對濾網及緊固件的牢固性有很高的要求。根據現場拆檢同型號的氮氣過濾器，發現安裝形式有欠規范，存在卡箍螺栓螺母脫落撞擊筒壁、濾網松動脫落的可能性見，一旦產生火花就可能引起燃爆。

在氧氣管道設計中，系統的安全性能是首先的參照依據。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。在原設計中只在車間外干管處安置阻火段，而閥組平臺未再設阻火器造成產生燃爆后火勢蔓延至銅截止閥才阻斷，擴大了事故損失。快切閥由于控制在平臺現場，人員在當時條件下無法靠近，被迫關閉球罐總閥門，延誤了停氣時間，所以設計角度還有進一步完善的必要。

從以上分析過程來看，過濾器本身結構不可靠，內部緊固件脫落打火，造成燃爆是最大的疑因，而設計上的不完善則造成了事故的擴大和延誤處理時機。