低温液氧阀门爆炸原因分析及防范措施

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随着空分设备液氧产品的广泛应用，液氧产品配套设备如储存、运输、输送等设施也不断增多。与此同时，也暴露出这些设施的-些安全问题，特别是近几年输送液氧的真空管道、阀门爆炸事故时有发生。造成这些事故发生的原因主要有物理性的超压爆炸和化学性的燃爆，具体分析主要表现在操作不当、碳氢总量 (乙炔含量)控制不严；安装不规范，材质存在问题，设计上不符合要求；维护保养和检修质量差等综合方面因素。

二 低温液氧阀门爆炸原因分析根据爆炸的性质分类，阀门爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两种。

1.物理性爆炸事故(1)真空保温截止阀爆炸 事故经过：某日晚上19：10，某单位-液氧槽车往50m 液氧贮槽里灌液，19：50充灌完毕，23：10左右，主控室的操作人员听到很大的响声后，到下面巡视未发现异常。此后，电工点检经过液氧充灌口道路时，看见落在马路边的阀杆，操作人员得到信息后再次到现厨行确认，发现液氧充灌口的真空保温截止阀 (见图1a)已发生了爆炸，阀杆连带阀芯 (见图1b)拉断连接法兰6个紧固铜螺母，飞出撞击至上面管廊上的氧气管线后，落至离该阀约2m的道路上。

原因分析：据当时操作人员回忆，当液氧充灌完GM 通用卸麓wmv.etyjx.COII 2013 第5期(a)真空保温截止阀 (b)内部阀杆、阀芯图1 真空保温截止阀发生爆炸后，关闭液氧贮槽排液阀及充灌口的真空保温截止阀，然后打开排液阀进行排液卸除残留在真空管内的液体，且-直未关，在听到响声后，到周边巡视也没有发现冒冷气的现象。经过对阀门结构的了解，并对飞出的阀杆、阀芯进行观察，发现阀杆套筒与阀座结合部的聚四氟乙烯密封垫破损，未发现有炭黑痕迹。由此分析，当充装液氧时是有压力的，液氧通过破损的聚四氟乙烯密封垫片进入到装有保温层的密封腔内，而该阀为高进低出结构。因此，进入腔内的液氧不断蒸发，压力升到-定值时，将聚四氟乙烯密封垫封住，当腔内空间随温度不断上升，液氧汽化则压力也随之上升，直至超过铜螺母极限强度后，发生阀门爆炸、阀杆连带阀芯-起飞出的事故。

(2)真空保温止回阀爆炸 事故经过：某单位制氧机值班人员在凌晨4时许，听到-声巨响，现场巡视未能发现异常，后在白班点检时，发现绝热真空管道上的真空保温止回阀 (见图2、图3)发生了爆炸，止回阀顶部法兰盖板将8个紧固铜螺母拉断，螺杆连同法兰盖板-起爆炸飞出，阀芯顶杆以及所包玻璃丝衬套落在阀门以北5m处，法兰盖板以及旋在其上的防漏螺母飞过税 。

础通曲金胁MG《 蕊《 图2 真空保温止回阀结构1.真空腔 2.阀芯 3.密封腔 4.顶杆 5.防漏螺母 6.法兰盖板7.紧固螺栓 8.外密封 9.内密封图3 真空保温止回阀实物- 座厂房，落在距该阀200m处-块草地上。

原因分析：发生真空保温止回阀爆炸的原因是低温液氧通过外密封进入密封腔，随温度的回升，液氧不断汽化，因压力的作用，将外密封封住，升到-定压力后，法兰盖板的铜螺母裂开，阀门炸开，阀杆连同法兰盖飞出。

以上两起低温液体阀爆炸的性质和原因极为相似，都为物理性爆炸，原因都是液氧进入保温层密封腔不断汽化后超压所致。

2.化学性燃爆事故通过燃爆三要素的分析，举四个较为典型案例进行剖析。

(1)液氧回灌阀燃爆 事故经过：某Et运行人员操作V7阀向贮槽充液时，发现该阀阀杆脱落，不能向外输送液氧，于是改为液氧回灌阀V16手动从主冷排放液氧到贮槽。约半月后 ，因主冷液氧液位缓慢下降，为稳定主冷液面，操作人员在关/JV16阀时，突然听到- 声爆响，强流气体、珠光砂随之从V16阀处喷射而出。约10min后，冷箱东南角开始发出管道猛烈振动的声音，随后就有液体从冷箱底部流出，主冷液位、基础温度急剧下降，从冷箱底部流出的液氧大量汽化，使得整个站区烟雾弥漫，能见度不足lm，而且不时从冷箱内传出爆裂声 (冷箱底部箱板冻裂声)，采若急措施停车避免了事故的进-步扩大。

原因分析如下：1)这起事故基本上可以断定是碳氢化合物燃爆引起的。由于V16阀以前长期未操作过，碳氢化合物有可能积聚在阀门阀芯后部的死角处，而操作人员在关闭阀门时，产生了摩擦或静电。

2)V16阀为贮槽液氧回灌进入主冷的阀门，如改用来排放液氧，来自主冷液体的流向正对着阀门死角，外界热量沿着阀杆方向传人并汽化阀体本体周围的液氧，可能导致碳氢化合物的浓缩并析出，客观上提供了事故的可燃物。主冷液氧中微量碳氢化合物，在通过V16阀排放液氧的过程中，如果阀门开度不大，极有可能析出，并积聚在阀芯周围，也会造成燃爆事故。

(2)低温真空绝热截止阀燃爆 事故经过：某日0：20，某单位因生产需要，液氧进行汽化补充公司用氧，将400m 常压液氧贮槽的液氧，导向50m 液氧贮槽。0：25，当操作人员对充液泵进行预冷，0：50起动液氧泵对50m 液氧贮槽进行充液。4：10，10 000m /h制氧机50m 贮槽充液完毕，通知16 000m /h制氧操作室，值班班长 (伤者)lj400m 贮槽处，停液氧泵后，关闭液氧泵的出口阀。 4：13，在关闭液氧泵前真空管道上的进口阀 (真空绝热截止阀DN100)时，真空绝热阀突然发生爆炸事故，产生-声巨响，现场因贮槽内液氧流出，周围-片白雾茫茫。爆炸后贮槽内的液氧喷出，操作人员被炸伤和冻伤。爆炸发生后，操作人员采若急措施切断液氧，扑灭火源，抢救伤员。事后对现场的情况勘察，真空绝热阀整个阀芯飞出，碰lj400m液氧贮槽的水泥底板后 (砸出约直径22cm，深4cm的坑)，散落在各处。其中，真空绝热阀上法兰盖飞出在贮槽南面离爆炸点约5m处，法兰上的6个 16mm螺栓全部崩断，阀门内起保温和导向作用的玻璃钢筒炸成碎片，飞落在各处，而阀芯不锈钢外套疑落在地面 (见图4)。

原因分析：在燃爆三要素中，液氧是助燃剂，阀门在操作过程中本身因机械能原因容易形成激发能源。

可燃物的存在：-种是阀门内部材料本身是可燃的，这种材料是玻璃丝布与环氧树脂胶粘接而成，而这种材料在大气中是可以燃烧的；另-种可燃物存在的可能性，是因阀门结构 (见图5)设计缺陷，液氧容易进入到阀2013 ety用jx CO蔚II1 67 第5期Ⅵw、v. . UM9柳～～ 删冶介质的规范要求。阀门制造厂家应对真空保温阀门结构设计上加以改进，增加密封腔的安全泄压装置，以便日常使用中可加以判断是否存在泄漏并进行处理。

2)液氧管线在配管设计方面，应不要有过多的弯曲，尤其是在下弯处，否则易造成死角，液氧将乙炔带至阀门死角处存在浓缩和聚集的可能性。

3)使用单位应对新使用的阀门结构进行了解，并确认是否存在隐患；对新使用的材料应要求制造厂家提供相关资质和证明。必要时，使用单位应对新投用的材料进行分析和测试。

2.安装检修方面1)凡是与氧气接触的阀门管道应严格脱脂，其次开关阀要缓慢，空分塔塔体应有良好的接地，导除静电。

2)安装前应将阀门保温层 (真空管连接法兰保温层)外面的可燃物胶带去掉。

3)若更换聚四氟乙烯密封垫片，密封垫片应符合国家、行业相关标准。

4)保证液氧管道的接地良好，液氧的电阻率比较GM inMetalurgical＆MineIndustry大，所以液氧系统的设备管道如不接地，也会产生高达数千伏的静电电位，并有放电危险。

5)应到正规厂家购买检修阀门所需的备件及材料，且购件材质须符合国家及行业相关标准。

3.操作方面1)液氧阀门操作时，开关阀要缓慢，人员必须站在阀门两侧，不得正向面对阀门。

2)在有条件的情况下，定期对低温液氧管线及阀门进行加温，以减少碳氢化合物聚集的可能性。