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谈氧气管道设计
氧气在冶金行业的地位非常重要。随着氧气炼钢、高炉富氧等强化冶炼措施的采用,钢铁企业用氧发展很快,而且氧气用途广泛。转炉顶底吹氧、高炉富氧鼓风、电炉吹氧、钢坯自动火焰清理以及检修用氧等。从生产、检修到基建无时无处不用氧气,并且冶金行业用氧条件要求严格,用氧不均衡,频繁大幅度波动,使用制度复杂并要求安全连续稳定供氧。近年来,随着氧气用量的增加,用氧大户都采用氧气管道输送,由于管路长,分布广,再加上急开或速关阀门,造成氧气管道和阀门燃烧爆炸的事故时有发生。所以,全面分析氧气管道存在的隐患、危险,并采取相应的措施是至关重要的。
、爆炸的原理
根据燃烧、爆炸的“三要素”(可燃物、氧化剂、激发能源)的机理进行分析,氧气管道本身材质一般是碳钢或不锈钢,因含碳,在纯氧状态下也可燃,而且铁燃烧时释放放出大量热量,温度上升极快。氧气管道内输送的高纯高压氧气,是极强的氧化剂,纯度愈高,压力愈高,氧化性愈强,愈危险。导致氧气管道燃烧、爆炸的激发能源有多种:
⑴阀门在高低压段之间突然打开时,低压段氧气急剧压缩,由于速度很快,来不及散热,形成所谓“绝热压缩”,局部温度猛升,成为着火源;有人做一试验:如在DN200 的氧气管道中设置一套DN50调节阀组进行绝热压缩试验,可以推算出当DN200管道的阀门骤然打开,DN50的调节阀处于全闭工况时,绝热压缩温度高达637℃;当DN200管道的阀门骤然打
开,DN50的调节阀处于全开工况时,绝热压缩温度为358℃()。
⑵启闭阀门时,阀瓣与阀座的冲击、挤压,阀门部件之间的摩擦;
⑶高速运动的物质微粒(如铁锈、灰尘、焊渣、杂质颗粒等)与管壁的摩擦; ⑷加热面、火焰、辐射热等外部高温;
⑸油脂引燃;
⑹静电感应、雷击;
⑺铁锈、铁粉的触媒作用等。
根据制氧行业多年来所发生的氧气管道燃爆事故分析,并通过以上燃烧、爆炸的因素来看,有选材的问题,也有操作、维护的不当,更有设计、安装质量失控的原因。
2、氧气管道设计中的安全注意事项
根据冶金行业的特点,设计氧气管道时应注意以下几个方面:
⑴氧气管道应架在非燃烧体的支架上,以防止氧气外泄时点燃支架。
⑵氧气管道应可靠接地,接地电阻小于10Ω,氧气管道的法兰、螺纹接口两侧应用导线跨接,。
⑶氧气管道壁温不应超过70℃,严禁明火及油污靠近氧气管道和阀门。
⑷氧气管道的弯头、分岔头不应与阀门出口直接相连。
⑸氧气管道与乙炔、氢气共架时应在其下方。
⑹氧气管道与油脂及有可能泄漏腐蚀性介质的管道共架时应在其上方。
⑺严禁氧气管道与油脂管道、腐蚀性介质管道、电缆线同沟敷设,并严禁氧气管道地沟与该类管线地沟相通。
⑻厂区氧气管道宜架空敷设。如与其他管道、建筑物、电线、道路和铁路等应有足够的安全间距;
⑼氧气管道中氧气最高流速应限定。根据冶金行业的特点,氧气管道直径的确定,要在高峰负荷情况下满足最高允许流速要求,并留有余地,确保安全。
⑽氧气管道的管件选用要慎重。氧气管道的弯头、分岔头、异径管均是容易引起氧气气流冲击和激烈摩擦的地方,如有铁粉焊渣等,会引起燃烧或爆炸等严重事故。因此氧气管道严禁采用折皱弯头。
⑾氧气管道应选用专用氧气阀