制冷系统一起在维修中
发生爆炸事故的原因及探讨
福建省特种设备检验院 林文通
这是一起造成人员伤亡的事故，也是修理人员对制冷剂物理特性这项技术无知引起
的。目前，随着小型制冷行业的发展，制冷作业的事故也随之频频发生，尤其事故是发生
在制冷设备及系统的修理与维护期间。这些事故一旦发生，都是涉及生命危险的大事故，
值得监督管理机构和有关制冷行业技术人员的关注和探讨。
众所周知，制冷系统使用的制冷剂一般是氨和氟利昂，我省小型制冷行业也一直
使用它们，在密闭的制冷系统中通过制冷压缩机强制循环流动。制冷系统简单的制冷
程序是将气态制冷剂利用制冷压缩机进行压缩，在冷凝器中将其液化，把液化后的制
冷剂通过降压进入蒸发器，制冷剂在蒸发器内不断地蒸发并吸收大量汽化热，使其周
围的介质温度降低，蒸发后的制冷剂再回至压缩机，如此完成循环过程。制冷剂其一，
氨具有中毒、窒息（或死亡）和冷灼伤，与空气混合到一定比例（氨浓度在 15.5%～27%）
时遇到明火即有爆炸的危险；其二，氟利昂具有窒息（或死亡）、遇到明火时会分解出
剧毒物质。制冷剂具有这些对人体有极大危害的特性，这实际上在制冷行业安全使用
和修理维护中都有严格的要求。其实尤为重要的是氨和氟利昂在罐体内的液体储存量
是有明确规定的，修理人员往往知之甚少，缺乏这方面的安全知识，也很容易在修理
与维护中被忽视。以氨为例，根据《气瓶安全监察规程》的规定，罐体内储存氨液的
最大量应≤0.53Kg/L ，一台罐体容积为 410L，最大氨液储存量在 217.3Kg 时被认定是
安全的。罐体一旦“满液”或超量储存，随着外界温度的升高，由于液体的膨胀受到
罐体的限制，被处于压缩状态，这时液化气体的膨胀量远大于可压缩量，就使得罐体
内的压力急剧升高。从某些事故的事实证明，氨和氟利昂这些低压液化气体罐体爆破 事 故 分 析
12
时，其能量要比永久气体大得多。主要是由于罐体内的液化气体的临界温度大多低于
环境温度，罐体破裂时，液化气体的液相部分要迅速而激烈地蒸发，并对罐体产生很
高的压力（10MPa 以上）冲击，促使罐体进一步破碎。这种科学的理论分析几乎与现场
储存罐体炸开撕破状态相吻合（见图片）。根据计算一台Φ 320×6 液氨储罐处于“满液”
时温度是 10℃（出现“满液”温度会偏低），压力为 0.62MPa；当温度升至 30℃时罐体
承受的实际压力是多少？
储存冷凝器罐体撕开现状
已知液氨在10℃和 30℃时的膨胀系数、压缩系数、饱和蒸汽压分别为：
液化气体t1至t2温度时的平均体积膨胀系数为：
β 平=2.4×10
-3
C
-1 事 故 分 析
13
饱和液体由P2压缩至P的平均压缩系数为：
α 平=1.4×10
-3
MPa
-1
△t=t2-t1=30-10=20℃
钢质材料线膨胀系数取为：
β 0=1.2×10
-5
C
-1
K=DW/Di=332/320=1.038
压力引起罐体容积增大系数查表为：
Fv=2.54×10
-4
MPa
-1
由式P=（β 平-3β 0）/（α 平+ Fv）×△t +P2 代入
=2.4×10
-3
C
-1
-3×1.2×10
-5
C
-1
/1.4×10
-3
MPa
-1
+2.54×10
-4
MPa
-1
×20℃+1.1MPa
=29.68MPa
根据计算结果，当罐体温度升至30℃时的压力可达29.68MPa。其实计算结果在储存罐体温
度升到 20℃时，就可使罐体产生爆裂。但实际上对小型制冷系统设备或管道修理焊接时，
往往都出现将设备和管道系统内的制冷剂抽回至储存罐或卧式冷凝器，无意识中造成储存
罐或卧式冷凝器内液体超量或“满液”，并且在修理焊接时设备或管道系统内残留的制冷剂
也没有按规定进行清洗置换，修理部件也不与大气接通，就着手拆卸机器或设备的管道附
件进行焊接作业，焊接作业过程也可能造成液态管道内油质燃烧，这都无意识地提高储存
罐体的温度。当然的，直至最后发生的后果往往都是不堪设想。
制冷系统这种盲目的原始修理与维护模式确实存在很大的安全隐患，修理与维护过程，
某些没有发生事故那是侥幸的。这种修理与维护应引起监督管理机构和制冷行业有关技术
人员的高度重视，修理与维护过程的方案应按照有关规定程序上报监督管理机构审批，检
验机构应对现场的焊接修理与维护实施监督检验，确实保障制冷设备及管道系统的安全运
行。
