CNG汽車加氣站火災危險性分析與預防1

1、CNG氣車加氣站火災危險性分析與預防隨著氣車工業(yè)的不斷發(fā)展和車輛保有量的增加， 氣車尾氣的排放 對大氣環(huán)境的污染也進一步加劇。 隨著天然氣資源的開發(fā)利用， 為改善汽油、柴油燃燒后對環(huán)境造成的污染，壓縮天然氣(CNG汽車得到 了廣泛的推廣和應用，壓縮天然氣(CNG氣車加氣站也隨之建立，以 滿足天然氣氣車燃料的需要。然而，天然氣具有火災爆炸危險性，尤 其是高壓運載與儲存、 油氣雙燃料站等安全技術問題， 必須引起高度 重視。一、CNG氣車加氣站的工作原理及類型1 壓縮天然氣加氣站的工作原理 加氣站的工作原理是將通過管線輸送到加氣站的天然氣，先進行凈化處理，再通過壓縮系統(tǒng)使其壓力達到 25MPa最后由

2、高壓儲 氣瓶組和售氣機將壓縮天然氣加入車輛儲氣瓶。 壓縮天然氣加氣站通 常由六個系統(tǒng)組成， 即調壓計量系統(tǒng)， 凈化干燥系統(tǒng)， 氣體壓縮系統(tǒng)， 氣體儲存系統(tǒng)，設備控制系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)。2 類型 壓縮天然氣氣車加氣站按其使用功能，通常分為：天然氣氣車加氣站，油氣混加站，子、母加氣站等幾種形式。單一的天然氣加 氣站只能為氣車加天然氣燃料，油氣混加站可加注油、氣兩種燃料。子母站設計， 母站是與輸氣管道相連的站， 在母站內完成天然氣的凈 化、壓縮等主要工作，天然氣被增壓至 25MPa給氣瓶或氣瓶拖車充 氣；子站不需要連接供氣管線，依靠母站來的氣瓶拖車供氣；子、母站都可以完成給汽車加氣的工作。 子、母加氣站

3、式節(jié)省建站資金和土地，有利于母站集中凈化， 子站的火災危險性較低，可建在交通樞紐附近，便于使用。從設備結構上來分，加氣站可分為開放式結構和撬裝式結構。開放式結構是將加氣站所有設備安裝在廠房內， 按工藝流程高低壓管道和各種閥門將這些設備組裝起來， 形成一個開 環(huán)工藝系統(tǒng)；撬裝式結構是將加氣站的主要設備 ( 凈化、壓縮、冷卻、 控制、儲氣等 ) 集中在一個撬裝的底座上，形成一個可閉環(huán)控制的整 體設備系統(tǒng)。從安全性上講，撬裝式結構要優(yōu)于開放式結構。二、CNG氣車加氣站的火災危險性分析1 天然氣具有危險性天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃氣體，甲類火災危險性，爆炸極限為5% 15%(V /V)，最小點火能

4、量僅為0. 28mJ燃燒 速度快，燃燒熱值高 (平均熱值為 33440kJm3) ，對空氣的比重為 0. 55，擴散系數(shù)為 0. 196，極易燃燒、爆炸，并且擴散能力強，火 勢蔓延迅速，一旦發(fā)生火災難以施救。2 .泄漏引發(fā)事故站內工藝過程處于高壓狀態(tài)，工藝設備容易造成泄漏，氣體外泄可能發(fā)生地點很多，管道焊縫、閥門、法蘭盤、氣瓶、壓縮機、 干燥器、回收罐、 過濾罐等都有可能發(fā)生泄漏；當壓縮天然氣管道被 拉脫或加氣車輛意外失控而撞毀加氣機時會造成天然氣大量泄漏。 泄 漏氣體一旦遇引火源，就會發(fā)生火災和爆炸。 1995年 9月 29日，四 川自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸，

5、造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡事故。3 高壓運行危險性大壓縮天然氣加氣站技術要求充裝站的壓縮機必須加壓至25MPa以上，才能將天然氣壓縮到鋼瓶內， 這是目前國內可燃氣體的最高壓 力貯存容器。 若鋼瓶質量或加壓設備不能滿足基本的技術要求， 稍有 疏忽，便可發(fā)生爆炸或火災事故。 1995年10月 7日，四川省遂寧市 壓縮天然氣加氣站因鋼瓶質量問題發(fā)生噴射燃燒，火焰柱高達 20 余 米，造成直接經(jīng)濟損失 18 萬余元。系統(tǒng)高壓運行容易發(fā)生超壓， 系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用 壓力，最終超過設備及配件的強度極限而爆炸或局部炸裂。4 天然氣質量差帶來危險 在天然氣中的游離水未脫凈的情況下，積水中的硫化氫容

6、易引起鋼瓶腐蝕。 從理論上講， 硫化氫的水溶液在高壓狀態(tài)下對鋼瓶或 容器的腐蝕，比在4MPa以下的管網(wǎng)中進行得更快、更容易。從以往 事故被炸裂鋼瓶的檢查情況看， 瓶內積存伴有刺鼻氣味的黑水， 有的達到了 2. 5-5kg ,其中積水里的硫化氫含量超過了8 083mg/L。1995 年 8月 12 日，四川綿陽地方天然氣公司壓縮天然氣加氣站，因脫水 工序處理不凈，在給鋼瓶充氣時而發(fā)生爆炸并起火成災。5 .存在多種引火源 商業(yè)性汽車加氣站絕大多數(shù)建立在車輛來往頻繁的交通干道之側，周圍環(huán)境較復雜，受外部點火源的威脅較大，如鄰近建筑煙囪 的飛火，鄰近建筑的火災，頻繁出入的車輛，人為帶人的煙火、打火8機

7、火焰、手機電磁火花、穿釘鞋摩擦、撞擊火花、化纖服裝穿脫產(chǎn)生的靜電火花，燃放鞭炮的散落火星，雷擊等，均可成為加氣站火災的點火源。操作中也存在多種引火源，加氣站設備控制系統(tǒng)是對站內各種設備實施手動或自動控制的系統(tǒng)，潛在著電氣火花； 售氣系統(tǒng)工作時，天然氣在管道中高速流動，易產(chǎn)生靜電火源；操作中使用工具不 當，或因不慎造成的摩擦、撞擊火花等。6 安全培訓不規(guī)范 新建CNG加氣站的操作人員因不熟悉CNG新技術和未經(jīng)過必要的培訓就上崗操作， 或沒有定期復訓， 容易出現(xiàn)違章作業(yè)或違反安 全操作規(guī)程， 對安全知識尤其是消防知識知之甚少， 不能及時發(fā)現(xiàn)火 災隱患和沒有處理突發(fā)事故的能力。 隨著燃氣行業(yè)多種經(jīng)營

8、體制的發(fā) 展，部分經(jīng)營不規(guī)范的中小型企業(yè)，嚴重忽視操作人員的業(yè)務培訓。三、CNG氣車加氣站的火災預防 1 防火間距符合要求 壓縮天然氣加氣站內壓縮機組和貯氣瓶組與周圍建、構筑物等的防火間距，不應小于（ 氣車加油加氣站設計與施工規(guī) 范）GB50156-2002的規(guī)定。加氣站內的總平面布置應按照（建筑設計 防火規(guī)范和城市燃氣設計規(guī)范進行，除儲氣瓶 （儲氣井）、生產(chǎn) 建筑和必要的輔助設施外，不宜布置其他建筑。加氣站生產(chǎn)、辦公室 應分區(qū)設置。加氣站區(qū)內的儲氣瓶組 （儲氣井）、壓縮機間、調壓間、 加氣機等應有明顯分隔，并符合規(guī)范規(guī)定的間距。2 保證天然氣儲存安全 儲氣瓶應選用符合國家有關規(guī)定和標準的產(chǎn)品

9、。加氣站宜選用同一種規(guī)格型號的大容積儲氣瓶， 大容積儲罐具有瓶閥少、 接口少、 安全性高等優(yōu)點。 目前我國加氣站采用較多的是國產(chǎn) 60L 鋼瓶。當選用小容積儲氣瓶時，每組儲氣瓶的總容積不宜大于 4m3且瓶數(shù)不宜大于 60 個。在城市建成區(qū)內總容積不應超過16m3。小容積儲氣瓶應固定在獨立支架上，臥式存放，便于布置管道及閥件，方便操作保養(yǎng)，易于外排除積液。 根據(jù)安裝、檢修、保養(yǎng)、 操作等工作需要，臥式瓶組限寬為 1 個儲氣瓶的長度，限高 16m， 限長5. 5m同組儲氣瓶之間凈距離不應小于 0. 03m儲氣瓶組間距 不應小于 15m。儲氣井的設計、建造和檢驗應符合國家行業(yè)標準高壓氣地下儲氣井SY

10、Y/T6535的有關規(guī)定。儲氣井的建造應由具有天然氣鉆 井資質的單位進行。加氣站的儲氣瓶 （ 儲氣井 ） 間宜采用開敞式或半開敞式鋼筋混凝土結構或鋼結構， 有利于可燃氣體擴散和通風， 并增大建筑物的泄 壓比，屋面應采用非燃燒輕質材料制作。 儲氣瓶組 （儲氣井）與壓縮機、 調壓器間、變酉己電間，在不能滿足相應防火間距要求時，應采用鋼 筋混凝土防火隔墻隔開，隔墻頂部應比儲氣瓶組 （儲氣井）頂部高 1m 及以上，隔墻長度應為儲氣瓶組（儲氣井）總長，并在兩端各加2m及 以上，隔墻厚度不應小于0. 2m可防止事故時相互影響。防火墻應 能抵抗一定的爆炸壓力。3 天然氣質量符合標準進站天然氣的質量應符合現(xiàn)行

11、國家標準天然氣GBI7820-1999中規(guī)定的n類氣質標準和壓縮機運行要求的有關規(guī) 定。增壓后進入儲氣裝置及出站的壓縮天然氣的質量必須符合現(xiàn)行國 家標準車用壓縮天然氣GBI8047的規(guī)定。若進入加氣站的天然氣 硫化氫含量大于 20msm3 時，站內應設置脫硫裝置， 脫硫塔設在壓縮 機前可保護壓縮機組，選用雙塔輪換使用，有利于裝置運行和維護。當進站天然氣需脫水處理時， 脫水可在天然氣增壓前、 增壓中或增壓 后進行，脫水裝置設雙塔。4 設置安全保護裝置 在遠離作業(yè)區(qū)的天然氣進站管道上應設緊急手動截斷閥，旦發(fā)生火災或其他事故， 自控系統(tǒng)失靈時， 操作人員可靠近并關閉截 斷閥，切斷氣源， 防止事故擴大

12、。手動緊急截斷閥的位置應便于發(fā)生 事故時能及時切斷氣源。鍺氣瓶組 （ 儲氣井 ） 進氣總管上應設安全閥及緊急放散管、壓力表及超壓報警器。 每個儲氣瓶 （ 井）出口應設截止閥。 以保證儲氣設 備的安全運行及發(fā)生事故時能及時切斷氣源。 為防止進站加氣汽車控 制失誤撞上儲氣設施造成事故， 儲氣瓶組或儲氣井與站內汽車通道相 鄰一側，應設安全防撞攔或采取其他防撞措施。壓縮機出口與第一個截斷閥之間應設安全閥，安全閥的泄放能力不應小于壓縮機的安全泄放量；壓縮機進、出口應設高、低壓報 警和高壓越限停機裝置； 壓縮機組的冷卻系統(tǒng)應設溫度報警及停車裝 置；壓縮機組的潤滑油系統(tǒng)應設低壓報警及停機裝置。加氣機應設安全

13、限壓裝置；加氣機的進氣管道上宜設置防撞事故自動切斷閥； 加氣機的加氣軟管上應設拉斷閥， 拉斷閥在外力作 用下分開后，兩端應自行密封，當加氣軟管內的天然氣工作壓力為 20MPa時，拉斷閥的分離拉力范圍宜為 400-600N。加氣機附近應設防 撞柱（欄） ，防止進站汽車失控撞上加氣機。加氣站內的天然氣管道和儲氣瓶組應設置泄壓保護裝置，以便迅速排放天然氣管道和儲氣瓶組中需泄放的天然氣。 在儲氣瓶組事 故時緊急排放的氣體， 火災或檢修設備時排放系統(tǒng)氣體， 一次泄放量 大于500m（基準狀態(tài)），很難予以回收，只能通過放散管迅速排放。壓縮機停機卸載的天然氣量，一般太于 2m（基準狀態(tài)），并且泄放次 數(shù)平均

14、每小時 23 次以上，排放到專用回收罐較為妥當。因為天然 氣比重小于空氣， 能很快擴散， 拆修儀表或加氣作業(yè)時一次泄放量小 于2m3基準狀態(tài)）的氣體可排人大氣。泄壓保護裝置應采取防塞和防 凍措施。加氣站不同壓力級別系統(tǒng)的放散管宜分別設置，放散管管口應高出設備平臺2m及以上，且應高出所在地面5m及以上。5 選擇適當材質的設備 增壓前的天然氣管道應選用無縫鋼管，并應符合現(xiàn)行國家標準輸送流體用無縫鋼管GB8163的有關規(guī)定。增壓后的天然氣管 道應選用高壓無縫鋼管， 并應符合現(xiàn)行國家標準 高壓鍋爐用無縫鋼 管GB5310或不銹鋼無縫鋼管GB/T14976的有關規(guī)定。對嚴寒 地區(qū)的室外架空管道選材還要考

15、慮環(huán)境溫度的影響。 由于天然氣內含 有硫化氫、二氧化碳、殘存凝析油等腐蝕性介質，加氣站內與壓縮天 然氣接觸的所有設備、管道、管件、閥門、法蘭、墊片等的材質應具 備抗腐蝕、耐老化等能力。加氣站內的所有設備、閥門、管道、管件的設計壓力應比最大工作壓力高 10，且在任何情況下不應低于安全閥的起始工作壓 力。埋地管道防腐設計應符合國家現(xiàn)行標準 （ 鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規(guī)范 SY0007 的有關規(guī)定，并應采用最高級別防腐 絕緣保護層。6 控制和消除引火源 加氣站內爆炸危險區(qū)域的等級范圍劃分應按 （ 汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范 GB501562002 確定。按照 （ 爆炸和火災危險環(huán) 境電力裝

16、置設計范GB50058的規(guī)定，使用高于或等于相應作業(yè)區(qū)域 氣體級別的防爆電氣設備。爆炸危險區(qū)域慎用移動式和便攜式電器， 禁止私拉亂接，違章用電。加氣站的站房和罩棚按建 （構） 筑物的防雷考慮，一般都采用避雷帶（網(wǎng)） 保護。天然氣儲氣瓶組必須進行防雷接地， 接地點不少于 2處。儲氣瓶組、管道、法蘭及其他金屬附件均進行電氣連接并接地。雷雨天氣應停止加氣作業(yè)。嚴格控制修理用火，嚴禁煙火和明火，防止摩擦撞擊打火，作業(yè)時不得使用電氣焊、割。7 采取通風措施 為了防止爆炸性混合物的形成，加氣站爆炸危險區(qū)域內的房間應采取通風措施，以防止發(fā)生中毒和爆炸事故。采用自然通風時， 通風口總面積不應小于300cm / m-（地面），通風口不應少于2個, 且應靠近可燃氣體易積聚的部位設置，盡可能均勻，不留死角，以便 可燃氣體能夠迅速擴散。 對于可能泄漏天然氣的建筑物， 以上排風為 主。采用強制通風時， 通風設備的通風能力在工藝設備工作期間應按 每小時換氣 15 次計算，在工藝設備非工作期間應按每小時換氣 5 次 計算。8 設置可燃氣體檢測報警裝置 為了能及時檢測到可燃氣體非正常超量泄漏，以便工作人員盡快進行泄漏處理， 防止或消除爆炸事故隱患， 加氣站應設置可燃氣 體檢測報警系統(tǒng)。壓縮天然氣儲氣瓶間 （棚） 、天然氣泵和壓縮機房 （棚） 等場所應設置可燃氣體檢測器。 報警器宜集中設置在控制室或