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對氧氣設施安全的一些意見

文檔作者：肖家立文檔來源：北京鋼鐵設計研究總院燃氣室		點擊數：	更新時間： 2021年08月07日
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文章編號: 100929425(2001) 0220001204
收稿日期: 2001202213
作者簡介: 肖家立(1932 - ) , 男, 1952 年華南工學院化工系畢業(yè), 原北京鋼鐵設計研究院燃氣室主任, 教授級高工。
對氧氣設施安全的一些意見
肖　家　立
(北京鋼鐵設計研究總院燃氣室, 北京廣安門外白廣路4 號　100053)
　　摘要: 文章就氧氣設施安全的重要性作了論述, 對歷年來氧氣設施的事故(設備、管道、氣
瓶) 進行了回顧, 對如何加強氧氣設施的安全提出了5 點意見。
關鍵詞: 氧氣設施; 事故; 安全; 管理; 先進技術; 規(guī)范; 更新; 改造; 人員素質
中圖分類號: TB664 　　　文獻標識碼: B
Some opinions on the safety of oxygen plants.
XIAO Jia - li
1 　氧氣設施安全的重要性
安全是一個重要的永恒主題, 對各行各業(yè)都至
關緊要, 氣體行業(yè)更有其特殊性。氧氣在國民經濟
中得到廣泛應用, 在鋼鐵、有色冶金、化肥及化學、
國防等部門的應用中均占有重要的地位。氧氣設施
的安全, 不但影響氧氣設施本身的財產及人員安全,
而且直接關聯到氧氣使用部門的經濟利益。氧有極
大的化學活性, 是優(yōu)良的助燃劑, 它與一切可燃物
可強化燃燒, 它與一切可燃性氣體按一定比例混合
后容易發(fā)生爆炸, 各種油脂與氧氣接觸, 易自燃。
因此, 氧氣設施的安全, 包括氧氣生產設備(空分設
備等) 的安全、氧氣使用過程(氧氣管道、氧氣瓶及使
用車間等) 的安全, 是一個重要的課題。幾十年來我
國氧氣設施中發(fā)生的各種事故, 所帶來的損失是嚴
重的, 教訓及經驗是深刻的, 需要引起各級領導及
從事空分及氧氣行業(yè)所有人員的高度重視, 認真地
從中吸取有益的教訓, 群策群力, 以期在新的世紀
中使氧氣設施的安全水平提高到新的高度。
2 　對一些氧氣設施事故的回顧
〔設備事故例1〕　2000 年8 月21 日零點10
分, 萍鄉(xiāng)鋼鐵公司氧氣站, 發(fā)生了一起嚴重的燃爆
事故, 此次事故共造成22 人死亡, 24 人受傷, 廠
房6 跨3 面磚砌墻體及二樓混凝土樓板坍塌, 廠房
柱子傾斜, 房頂預制板倒塌, 配電室及主控室內電
氣、儀表設施損壞, 1 # 空壓機電機、膨脹機及油
箱等損壞, 空分塔冷箱板骨架及上、下塔支承部分
斷裂, 冷箱板底部北面已凹進, 塔內設備從外觀檢
查基本完好, 僅有部分傾斜[1 ] 。這起重大的氧氣事
故引起了國內外的廣泛注意, 它的教訓是極為深
刻的。
〔設備事故例2〕　1986 年7 月27 日, 北京燕
山石化公司前進化工廠1 # 3200m3 / h 空分裝置發(fā)生
爆炸事故, 冷箱上部鋼板開裂飛出, 四只蓄冷器全
部傾斜30°～45°, 上塔變形, 下塔下部塔板震掉,
主冷封頭及筒殼炸開, 三只板束全部炸出主冷(兩
只拋出冷箱外10 米, 另一只落在二樓平臺) , 而且
板束大部分被燒熔化, 其它設備也破壞嚴重, 所有
管道折斷、震裂或擠扁, 閥門大部分炸壞[2 ] 。
〔設備事故例3〕　1996 年3 月2 日凌晨3 時
44 分, 新余鋼鐵公司6000m3 / h 制氧機在未發(fā)現異
常征兆的運行狀態(tài)下, 突然發(fā)生板翅式主冷凝蒸發(fā)
器爆炸, 兩個主冷單元(3 # 、4 # ) 飛出塔外10 余
米遠, 4 # 主冷單元炸成兩半, 空分塔部分保冷箱
被炸開, 三大塊保冷箱塔皮飛出, 最大一塊約2 噸
重的塔皮飛向西面20 余米; 另上塔中心一塊鋁板
飛向北面500 多米遠處, 空分塔整體倒向主操作室
廠房, 將廠房局部損壞。上塔全部炸毀并塌落, 事
故沒有造成任何人員傷亡[3 ] 。
·1 ·
專題綜述　
深冷技術　2001 年第2 期　　　　　　　　Cryogenic Technology 　№2 　2001
〔設備事故例4〕　1997 年5 月16 日9 時05
分, 遼寧撫順石化公司洗滌劑化工廠, 6000m3 / h
空分設備發(fā)生重大爆炸, 半徑1500m 以內, 門窗玻
璃遭受不同程度損壞, 飛起的重物散落至500m 左
右處。這次事故造成4 人死亡, 4 人重傷, 27 人輕
傷。爆炸中心在空分塔主冷凝蒸發(fā)器中部,“主冷”
以上呈粉碎性爆炸, 下塔等底層設備破壞稍輕。運
轉機械因在室內, 基本完好?！爸骼洹卑宄崾綋Q熱
器局部燒熔, 部分碎塊及附近高處物體上留有明顯
炭黑[4 ] 。
〔設備事故例5〕　1997 年12 月25 日夜, 在
馬來西亞賓突魯的殼牌石化公司, 一套規(guī)模為
2800 噸/ 天的空分設備(81760m3 / h) 發(fā)生了爆炸,
爆炸后下塔壓入地內, 上塔及主冷飛到750 米以
外, 整套空分設備被徹底毀壞, 碎片遠達212 公
里, 5 公里之內建筑物玻璃震裂, 150 公里之內可
聽到響聲, 12 人受輕傷[5 ] 。
以上是幾起較大的事故, 至于空分設備“主
冷”的微爆, 在90 年代、80 年代中后期均有一些
事例, 但數量不太多。而70 年代及80 年代初, 則
事例較多, 成為當時的一個“熱點”。經有關方面
采取主冷全浸等一系列措施后, 情況大有好轉。因
案例較多, 在此不再一一介紹了。
氧氣管道方面的事故也較多, 在這里列舉幾件
較大的案例:
〔管道事故例1〕　1980 年4 月24 日20 時15
分, 在鞍鋼氧氣廠氧氣干管上開啟閘板閥時, 突然
著火爆炸, 當場炸死操作者3 人, 閥體上部爆破,
碳鋼管道<426 ×9mm 燒掉417m , <325 ×10 燒掉
411m , 鄰近的管道及4 個閥門局部燒掉, 管道燃燒
持續(xù)15 分鐘, 直至切斷氧氣來源才熄火[6 ,7 ] 。
〔管道事故例2〕　1985 年10 月28 日15 時35
分, 在天津鋼廠二煉鋼, 新擴建的DN250mm 氧氣
管道, 在開啟閘板閥送氧時, 發(fā)生一起惡性燃爆事
故, 當場死亡9 人, 閘閥下部及閥后4～5m 閥前近
1 米管道全部燒熔, 切斷氧氣來源后才熄火[7 ,8 ] 。
〔管道事故例3〕　1988 年1 月7 日, 在鞍鋼
氧氣廠, 30000m3 / h 空分設備氧氣調壓閥組在通氧
調壓過程中, 開進口閥時突然發(fā)生燃燒爆炸事故,
將在場調試的4 人全部燒死, 進口截止閥燒毀, 調
節(jié)閥體燒壞, 出口閥體部分燒掉, 鄰近的一組調節(jié)
閥及進口閥也局部燒壞[7 ,9 ] 。
〔管道事故例4〕　1992 年3 月20 日, 在四川
威遠鋼鐵廠, 高爐富氧鼓風試驗, 開氧氣管道閥門
送氧時發(fā)生燃燒爆炸事故, 造成14 人死亡, 9 人
受傷(3 人重傷, 6 人輕傷) , 損失慘重[7 ,10 ] 。
〔管道事故例5〕　1993 年, 首鋼氧氣廠30000m3 /
h 制氧機減壓閥組發(fā)生燃爆事故, 造成3 人死亡[7 ] 。
氧氣瓶的事故, 一般多為燃燒、爆炸、瓶閥飛出
傷人, 亦有炸死人的, 案例更多, 這里列舉少數。
〔氣瓶事故例1〕　1970 年2 月, 北京某辦事
處, 有兩個氧氣瓶由于煉單晶硅曾裝過氫氣, 充氫
氣時漆色未改, 氫氣用后剩有4MPa 壓力, 被西郊某
鞋社和修車社借去灌氧。氧氣站見是天蘭色氣瓶,
照常充氧。到了用戶, 鞋社在使用時關閉焊槍, 發(fā)
生回火, 引起爆炸, 焊工死亡, 助手重傷[7] 。
〔氣瓶事故例2〕　1982 年10 月15 日, 江蘇
無錫某電子材料廠, 在氧氣充裝過程中, 5 只氧氣
瓶同時發(fā)生爆炸, 其中兩只燒毀, 一只完全炸成碎
片, 現場僅留下瓶頭與瓶底座, 且瓶底座爆炸時陷
入水泥地150mm 深處, 碎片飛出最遠達300m 遠。
兩間充裝廠房和三間平房完全被炸毀, 威力巨大,
原因是, 氣瓶使用單位擅自將氫氣瓶不進行任何處
理就改變漆色當氧氣瓶用, 送去充氧, 而充裝單位
充裝前又未進行嚴格檢查, 誤作氧氣瓶充氧, 瓶內
剩余氫氣與充入的氧氣混合, 形成爆炸性氣體, 充
裝中壓力沖擊致爆[7 ] 。
〔氣瓶事故例3〕　1980 年2 月4 日, 第十九冶金
建設公司金屬結構廠從第一冶金建設公司機修廠氧氣
站充瓶氧運回, 將充氧1417MPa 的氧氣瓶存放在該廠
機修車間內。3 月9 日下午4 點58 分, 一只尚未使用
過的氧氣瓶自行爆炸, 氣瓶瓶身斷裂成四塊, 上部殘
骸飛起卡在鋼屋架上。該氣瓶系匈牙利于1967 年5 月
制造的四道筋鋼瓶, 瓶體內壁銹蝕十分嚴重, 最薄處
僅114mm, 瓶體上部最厚處為611mm, 爆炸是因為腐
蝕使壁厚減薄, 強度降低所致[11] 。
〔氣瓶事故例4〕　1998 年6 月30 日, 溫州樂
清市和平工業(yè)氣體供應站的42 只氧氣瓶, 露天橫
臥堆放在墻外公路邊, 中午11 點左右(當時室外
氣溫達34 ℃以上) 最底層一氣瓶發(fā)生爆炸, 該瓶
被延展炸成一長方形平鋼板, 只有瓶肩及瓶底等處
成兩瓣且卷曲, 無碎片, 內壁光滑, 無燃燒痕跡,
外壁腐蝕明顯, 呈現許多凹凸。經超聲波側厚儀檢
測, 其壁厚最薄處僅115mm (原設計5mm) , 現場
·2 ·
專題綜述肖家立: 對氧氣設施安全的一些意見
Cryogenic Technology №2 　2001 　　　　　　　　深冷技術　2001 年第2 期
破損程度表明兼具脆性破壞的特征, 顯示瓶體局部
強度承受不了高壓, 到一定的屈服極限, 即發(fā)生爆
炸, 對原始鋼印檢查發(fā)現鋼瓶系1958 年制造, 使
用年限已40 年, 無定期檢驗見證資料[12 ] 。
氧氣設施中的其他事故, 如空壓機, 在湘鋼及
漣鋼曾發(fā)生兩次較大的國產空壓機損壞事故, 太鋼
也發(fā)生過進口空壓機的聯軸節(jié)斷裂事故。國產活塞
式氧壓機, 曾發(fā)生多次著火事故。至于其他如氮氣
窒息、分子篩吸附器及切換板式進水等事故就不一
一列舉了。
上面只列舉了部分事故, 且只簡單列舉了事故
情況, 并未對事故的原因及相關的問題展開討論,
只想起警示作用, 以期從過去的經驗及教訓中吸取
營養(yǎng), 引起注意與反思, 從而改進和加強有關的安
全措施, 有利于氧氣行業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。
3 　對氧氣設施安全的一些意見
每個氧氣設施事故都有其獨特的原因, 但也有
共性的東西, 實際上氧氣設施的安全是一個綜合性
的問題。在每個事故后進行例行的一般的安全檢查
是必要的, 但泛泛的檢查是不夠的, 必須認真地進
行反思, 加強綜合治理, 立足于事先的防范?？傮w
上說來, 有以下幾點意見:
1 　要加強對氧氣設施安全意識的認識, 加強管理,
對事故預先加以防范
加深對氧氣設施安全意識的認識, 對各級人
員, 特別是領導人員來說是非常重要的。要擺正安
全與生產的關系, 不顧生產, 片面強調安全是不對
的; 但過分強調生產, 勿視安全更是不對的。對氧
氣生產設備, 要加強日常的管理, 及時的發(fā)現生產
中的不安全隱患, 將危險因素消滅在事故之前。要
建立正常的規(guī)章制度, 而且要認真嚴格地執(zhí)行。上
述的幾個事故中, 有的單位就未連續(xù)對液氧中的乙
炔和總碳認真進行監(jiān)測; 有的單位對一些安全措施
未堅持貫徹, 例如: 液氧吸附器不投入使用和1 %
的液氧未堅持排放等。此外, 空分設備還必須進行
定期的檢修和維護, 長期帶病生產和突擊檢修等都
容易帶來隱患及不安全的因素, 事實上有的事故的
發(fā)生就是與上述原因有關。氧氣瓶的管理更是一個
突出的問題, 氣瓶的混裝、錯裝是造成多起事故的
主要原因, 而加強氣瓶的安全管理和定期檢測是防
范氣瓶錯裝、混裝等不安全隱患的重要手段。
2 　要采用先進的技術, 增強安全防范的手段
采用先進的工藝和技術制造空分設備, 增強空
分設備的安全性能。近年來國外空分設備的技術發(fā)
展很快, 國內的步伐也不慢, 已發(fā)展到以采用規(guī)整
填料和無氫制氬為核心的“第六代”空分設備。新
工藝和新技術的采用, 大大有利于空分設備的生產
和安全性能, 例如用分子篩吸附器替代切換板式或
蓄冷器, 有利于清除CO2 、水分、乙炔及其它碳氫
化合物。采用規(guī)整填料和無氫制氬, 可使空分設備
中不再使用危險性很大的氫氣。內壓縮流程的采
用, 更有利于清除液氧中的碳氫化合物, 也可避免
高壓氧壓機的危險。在氧、氮比小于或等于1 的條
件下, 充分利用氮水預冷器而取消冷凍機, 可避免
冷凍機的日常故障。采用先進的CO2 和CnHm 在線
監(jiān)控儀表, 有效地監(jiān)測有害雜質, 使操作者心中有
數, 有利于生產和安全。再如在空壓機上增加噴水
裝置, 清除葉輪上沉積的灰塵, 從而減低空壓機的
震動, 避免事故發(fā)生。此外, 有針對性地采取一些
措施也是必要的, 例如暫時停止采用膜式主冷器,
堅持浴式主冷的全浸; 在氧氣中壓管道上禁止采用
閘閥, 根據有關規(guī)范的規(guī)定, 在氧氣管道上增設必
要的過濾器和阻火銅管, 在關鍵的部位采用銅閥等
等, 都是較好的安全措施。
總之, 采用先進技術來增強氧氣設施的安全性
能和防范能力, 是重要的安全對策。
3 　進一步完善和健全相關的規(guī)程、規(guī)范, 用以規(guī)
范和約束設備制造、工程設計、施工安裝和生
產運行, 使之處于安全、可靠的軌道
國外一些著名的氣體公司, 在公司內部都有較
完整的技術安全系列規(guī)定, 在行業(yè)協(xié)會內也有一些
相應的規(guī)程、規(guī)定和標準。例如在70 年代左右,
在歐洲發(fā)生過多起氧氣透平壓縮機事故, 幾家有名
的氣體公司聯合制定了透平氧壓機規(guī)程, 并且一再
修訂。馬來西亞大型空分設備爆炸事故發(fā)生后, 幾
家有名公司的專家聯合進行了有關的工作, 在各自
的公司內部都作了一些相應的規(guī)定。建國以來, 我
們也做了大量的工作, 制定了有關的國標及部頒標
準(在此不一一列出) , 有的還進行了修訂, 各制
造廠都有自己的廠標, 行業(yè)協(xié)會也制定了有關的行
業(yè)標準。應該說, 所有這些規(guī)程及標準對確保國內
氧氣設施的安全, 發(fā)揮了重要作用。但是由于這些
規(guī)范和規(guī)定編制單位的不同和編制時間有前后差
別, 在這些規(guī)范相互之間出現了一些矛盾和不協(xié)調
·3 ·
肖家立: 對氧氣設施安全的一些意見專題綜述
深冷技術　2001 年第2 期　　　　　　　　Cryogenic Technology 　№2 　2001
的地方。另外由于技術的發(fā)展以及某些編制過程中
的局限性, 在文本中存在一些不完全的地方, 這些
均需要進一步補充修訂和完善, 但需要有單位和組
織來協(xié)調。改革的深入, 國家機關機構的精簡和職
能轉變, 出現了一些新問題, 今后如何發(fā)揮行業(yè)協(xié)
會的組織作用, 是一個值得探討的重要課題。
4 　對舊有設備進行適當的更新和改造, 既有利于
生產, 又有利于安全
生產設備都有一定的使用年限, 對空分設備而
言, 沒有嚴格的明確規(guī)定, 一般為15～20 年。由
于技術的發(fā)展, 老的設備在技術經濟指標和安全性
能上都相對落后, 因此對一些舊有設備進行更新和
改造是必要的, 有利于生產, 也有利于安全。
以冶金行業(yè)1998 年的有關統(tǒng)計資料為依據,
50 家冶金制氧廠所對應的冶金企業(yè), 1998 年鋼產
量為831717 萬噸, 占全國重點大中型冶金企業(yè)當
年鋼產量1065219 萬噸鋼的7811 % , 這說明50 家
冶金制氧企業(yè)基本上代表了全國冶金制氧行業(yè)的情
況。這50 家企業(yè)共有制氧機174 套, 實際總生產
能力: 氧氣120136 萬m3 / h、氮氣127112 萬m3 / h、
氬氣17934m3 / h。
這50 家企業(yè)174 套制氧機, 如按容量劃分:
6000m3 / h 以下(不含6000m3 / h) 制氧機82 套, 占
4711 %; 6000～10000m3 / h 以下(不含10000m3 / h)
制氧機47 套, 占27 %; 10000m3 / h 以上制氧機45
套, 占2519 %。
如按裝備水平分類: 與國際水平相當的25 臺,
占1414 %; 國內先進水平的26 臺, 占1419 %; 國
內一般水平的91 臺, 占5213 %; 國內落后水平的
32 臺, 占1814 %; 可見, 一般及落后水平的占
7017 % , 為大多數。
如按引進和國內制造分類: 引進設備57 套,
占3217 %; 國內制造117 套, 占6713 %。
如按投產年代劃分: 70 年代以前投產的55
臺, 占3116 %; 80 年代以前投產的56 臺, 占
3212 %; 90 年代以前投產的63 臺, 占3612 %。
如按流程劃分: 高低壓流程已基本淘汰, 蓄冷
器式全低壓流程15 臺, 占816 %; 可逆板式全低壓
流程122 臺, 占7011 %; 分子篩增壓膨脹機全低壓
流程37 臺, 占2113 %; 在分子篩流程基本上采用
規(guī)整填料全精餾制氬的, 1998 年統(tǒng)計時有一些尚
在建設中, 因而未統(tǒng)計在內。
上述的有關資料可能不十分精確和完整, 但從
中可以看出, 無論從流程水平、建設年代、生產規(guī)
模來看, 有許多設備需要更新改造, 而近二、三年
來, 已有一些設備陸續(xù)在更新和改造。在更新改造
過程中, 由于采用了先進的流程和技術, 使生產和
安全都得到了改善。
5 　加強和提高氧氣站生產操作人員的素質, 是氧
氣設備安全生產的重要保證
有了先進的技術和設備以及完善的監(jiān)控手段,
是安全的重要保證。但所有設備都是由人來掌握和
操作的, 對一些流程相對落后、設備老化的制氧廠
站, 生產管理和操作者的業(yè)務水平和認真負責的態(tài)
度, 則顯得更為重要。實際上, 從一些發(fā)生事故的
單位以及從一些生產企業(yè)中所了解到的情況看, 在
這方面仍存在一些不足之處, 因此如何對企業(yè)中現
有人員加強培訓和外出進修, 給他們創(chuàng)造一些條件
和機會; 如何吸收一些優(yōu)秀人才到基層工作, 仍是
個很現實的問題。
綜上所述, 氧氣設施的安全是一個重要的課
題, 幾十年來發(fā)生過許多事故, 其教訓和經驗是寶
貴的, 需要很好地總結使其起到應有的警示作用。
近年來, 低溫液體系統(tǒng)發(fā)展較快, 經驗還不多, 在
這方面也發(fā)生過液氧罐內罐飛出和汽化器后氧氣管
道爆裂等事故, 需要我們更好地重視和防范。
參考文獻
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Cryogenic Technology №2 　2001 　　　　　　　　深冷技術　2001 年第2 期

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