根據(jù)遼寧省勞動局工廠危險程度分級要求，結(jié)合遼河化肥廠的實際情況，我們負責遼河化肥廠合成氨車間壓縮崗位四大機組的調(diào)查實驗工作。調(diào)查實驗從2002年10月6日至11月5日，時間為1個月，調(diào)查內(nèi)容包括《工作危險程度分級狀況調(diào)查表》（表略）。本文主要論述了對遼河化肥廠合成氨車間壓縮崗位103-J合成氣壓縮機的危險性分析。

合成氣壓縮機是合成氨車間的心臟設備，美國德萊塞克拉克公司（Dre sser clark）制造，由低、高壓兩個缸組成。低壓缸（型號2BC9）為第一段，分9級；高壓缸（型號2BF9-8）包括第二段及循環(huán)段，分為7級和1級。驅(qū)動汽輪機為美國迪拉瓦（DelAvAL）公司制造，由高、中壓兩臺汽輪機組成，其中高壓汽輪機103-JA（型號GJMV-DC）為背壓式，分2級；中壓汽輪機103-JBT（型號為GJMV）為冷凝式，分6級。機組配置見圖1。



注：1.103-JL.P. 壓縮機低壓缸2BC9；2.103-JH.P. 壓縮機高壓缸2BF9-8；3.103-JAT. 高壓汽輪機GJMV-DC；4.103-JBT. 中壓汽輪機GJMV；5.104-F. 入口緩沖罐；6.136-C. 合成氣/甲烷化爐進料氣換熱器；7.116-C. 段間水冷卻器；8.129-C. 段間氨冷卻器；9.105-F. 段間分離器；10.124-C.124-CB后冷卻器。

圖1 103-J合成氣壓縮機機組配置圖
用103-J合成氣壓縮機壓縮合成氣是液氨生產(chǎn)階段的第一步。合成氣壓縮機從104-F吸入氣體，在壓縮機的低壓缸壓縮到合成所需最終壓力的1/2左右，低壓缸出口氣經(jīng)過3個中間冷卻器（136-C、116-C、129-C）的管側(cè)，依次分別被甲烷化的工藝氣體、冷卻水和冷凍劑氨所冷卻，從最后一個氨冷器129-C出來的氣體，經(jīng)分離器（105-F）將氣液全部分離，冷凝的液體排掉，剩下的干氣從分離器的頂部離開，再與壓縮機高壓缸的返回氣匯合，進入高壓缸的進口。合成氣在壓縮機的高壓缸進一步被壓縮以后，又與合成塔來的循環(huán)氣匯合，從高壓缸的側(cè)面進入最后一個循環(huán)級葉輪。匯合后的氣體從高壓缸排出送入合成回路，進入合成塔（105-D）。合成塔反應溫度約為454℃~480℃，壓力為14.06MPa~14.76MPa時，通過觸媒r的合成氣氮氫氣，有一部分就合成為氨了，離開最后一層觸媒的合成塔出口氣中的氨濃度為12%。這樣經(jīng)過合成氣的循環(huán)壓縮，液氨就不斷產(chǎn)生。

壓縮崗位共有17人，分5班作業(yè)，其中崗長1人，工程師1人，操作工15人。每班現(xiàn)有操作工3人，包括主操1人，副操2人，現(xiàn)有的操作工對機組的性能比較熟悉，經(jīng)過專業(yè)培訓，并經(jīng)考試合格，已獲得特種作業(yè)證。自1976年投產(chǎn)以來，沒有因為操作失誤而停車，操作工應變能力較強。103-J合成氣壓縮機兩次火災事故都是因為操作工及時發(fā)現(xiàn)果斷處理，才免于擴展成更大的事故，使二次事故損失減少到最低程度。

自1976年投產(chǎn)以來，103-J合成氣壓縮機共發(fā)生2起大的事故，都是因103-J合成氣壓縮機備件故障，最終引起火災事故。

第一次火災發(fā)生在1982年9月6日2時30分左右。由于103-J合成氣壓縮機高壓缸轉(zhuǎn)子突然損壞（國產(chǎn)轉(zhuǎn)子），高壓缸兩端密封系統(tǒng)嚴重磨損，造成密封油大量泄漏，高壓密封油槽液位急劇下降，致使低液位報警。同時輔助油泵啟動，并繼續(xù)降到聯(lián)鎖停車值，聯(lián)鎖動作，103-J合成氨壓縮機自動停車。由于液位下降非常迅速，由損壞到停車這一過程發(fā)生的時間是非常短暫的。

高壓缸兩端的密封系統(tǒng)嚴重損壞后，大量高壓（6.3MPa）氮氫氣串入常壓的潤滑油管線，在回油總管內(nèi)產(chǎn)生“氣阻”，使回油堵塞，混合氮氫氣的潤滑油被迫由各聯(lián)軸節(jié)呼吸口及軸端側(cè)小齒輪端和軸徑油封處噴出，油噴在透平高溫表面引起著火，因混有氮、氫氣，故火勢迅速漫延。同時氮、氫氣由回油管竄入油箱。經(jīng)油箱排出后，迅速被相鄰火焰引燃，因而在1~2分鐘內(nèi)形成了一片大火。此次火災事故的根本原因是由于國產(chǎn)高壓缸轉(zhuǎn)子突然損壞所致，造成停產(chǎn)28天、直接損失109.6萬元、事故總損失1691萬元的嚴重后果。

第二次火災事故發(fā)生在1991年12月14日，103-J合成氣壓縮機低壓缸（103-JLP）發(fā)生嚴重的斷軸起火事故。低壓缸的止推盤、主軸斷，葉輪外緣、缸體內(nèi)腔磨損，止推軸承、徑向軸承與高壓缸的聯(lián)軸節(jié)、軸端密封等損壞，氮氫混合氣外泄著火，現(xiàn)場潤滑油系統(tǒng)、電儀系統(tǒng)等被燒損，造成直接經(jīng)濟損失858萬元，間接經(jīng)濟損失814萬元的嚴重后果。

事故的主要原因是：

1）由于止推盤首先疲勞開裂進而斷裂，引起止推盤軸承、徑向軸承及聯(lián)軸節(jié)損壞，從而加劇了轉(zhuǎn)子的軸向竄動、徑向振動及彎曲變形，導致主軸疲勞斷裂，最終使低壓缸入口密封損壞，氮氫混合氣外泄著火。

2）止推盤斷裂為疲勞斷裂，疲勞源位于靠副端面近內(nèi)孔處。

3）止推盤因原始設計原因有可能在正常工作轉(zhuǎn)速下共振，在特定條件造成斷裂。

4）在徑向軸承失效時，轉(zhuǎn)子第二臨界轉(zhuǎn)速有可能下降至工作轉(zhuǎn)數(shù)，造成軸的動力破壞。

5）事故前，工藝狀況正常，斷裂事故有發(fā)生宏觀上是短時間的。

我們經(jīng)過1個多月的時間，對本廠的主要設備、工藝情況進行了調(diào)查分析，確定了工廠的主要危險源是103-J合成氣壓縮機，基本搞清了設備的特性、原理、工藝狀況，經(jīng)過對合成車間有關(guān)人員（包括車間主任、崗長、技術(shù)員及現(xiàn)場的操作工）的多次詢問后，綜合分析上述情況，提出了自己的詳細見解，然后進行講評，一并分別記入評分欄目（評分欄目略）。

自1976年投產(chǎn)以來，103-J合成壓縮機出現(xiàn)二次火災事故，這二次火災事故的主要原因都是設備故障（國產(chǎn)備件不過關(guān)所致）使氮氫氣外泄引起的。103-J合成壓縮機屬經(jīng)常性暴露在外邊的設備，事故的可能再現(xiàn)形式是著火爆炸，最嚴重的事故是大量的高壓氮氫氣外泄，引起著火爆炸，后果非常嚴重。根據(jù)遼寧省勞動局《工廠危險程度分級教程》中的危險性系數(shù)計算方法，壓縮崗位103-J合成壓縮機發(fā)生的最惡劣的氮氫氣外泄著火事故的危險性系數(shù)計算如下：

據(jù)評價表所取的系統(tǒng)為：

C=10 D=3 E=3 ρ=90 W=1.5 X=0.5 Y=12 Z=6

λ=20 R_ma=0.72 R_m=0.51

R_o=0.88 R_e=0.7 R_i=0.8

所以：



式中：

H——危險程度系數(shù)

C——危險系數(shù)

D——事故擴展系數(shù)

E——事故擴展狀態(tài)系數(shù)

W——嚴重擴展系數(shù)

X——人員受傷害系數(shù)

Y——財產(chǎn)損害系數(shù)

Z——生態(tài)環(huán)境遭受損害的嚴重程度系數(shù)

ρ——危險特性系數(shù)

λ——危及嚴重程度系數(shù)

R_ma——管理子系統(tǒng)功能可靠性系數(shù)

R_m——機器子系統(tǒng)功能可靠性系數(shù)

R_o——操作子系統(tǒng)功能可靠性系數(shù)

R_e——環(huán)境系統(tǒng)可靠性系數(shù)

R_i——信息系統(tǒng)可靠性系數(shù)

注：所有實驗數(shù)據(jù)表格略

結(jié)果表明，遼河化肥廠最主要的危險出現(xiàn)在合成車間的壓縮崗位，危險性系數(shù)2990。屬中等程度危險，該危險級別也可作為合成氨車間的危險等級，該等級與合成車間的歷史資料所反映的情況完全相符。

高俊嶺 孫成舉