加气站安全设备管理.doc
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广东石油分公司加油站五项技能培训系列教材—油站安全设备类教材编号LS002
第三部分加气站的安全设备管理
（选修）
本章导读
随着天然气技术的不断开发和成熟，加气站的发展也日趋重要。
而加气站的安全和设备管理就成了我们的新课题。
为了加气站日常经营活动顺利开展，相关安全设备管理知识必须进行了解。
·第一节燃气概述
1.1燃气的概念及分类
燃气：
在具有助燃物、着火源、可燃物三者同时存在时可以控制燃烧的气体。
1.2天然气的概念及分类
天然气：
组成以甲烷为主，同时还含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的氦、氖、氩等气体。
1.3人工燃气的概念及分类
人工燃气：
一般将固体或液体燃料通过加工后获得的可燃气体，用于作为城市民用和工业使用的气体燃料。
1.4液化石油气、沼气及新型能源
1.4.1液化石油气（LPG）：
开采和炼制石油过程中作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。
主要成分：
C3H8（丙烷）、C4H10（丁烷）、通称为C3、C4。
常温常压下呈气态，升压或降温易液化；气态变为液态体积缩小250-300倍。
呈气态时比空气重，易于积聚低洼处。
1.4.2生物气（沼气）：
多种有机物（蛋白质、纤维素、脂肪、淀粉等）在隔绝空气的条件下发酵，同时在微生物的作用下产生的可燃气体。
主要成分：
CH4（60%）、CO2。
1.4.3新型合成能源：
对化工原料进行化学处理，加工制成的新型燃料，如二甲醚。
·第二节天然气的基本知识
2.1天然气的组成
天然气的组分:
以甲烷为主，含有少量的二氧化碳、硫化氢、氮和微量的惰性等气体。
基本不含硫，是无色、无毒、无腐蚀性气体
2.2天然气基本特征
1）密度约0.75～0.8kg/m3，比空气轻，容易逸散。
2）相对密度：
天然气的相对密度是指相同压力和相同温度条件下，天然气的密度和空气密度之比，约为0.58～0.62。
3）着火温度，燃料能连续燃烧的最低温度，称着火温度。
在常压（大气压）下，天然气的着火温度为270～540℃。
其着火温度比其它燃料要低的多，所以又叫易燃气体。
4）天然气爆炸浓度极限为5％～15％，天然气的爆炸是在一瞬间产生高压、高温的燃烧过程，爆炸波可达到2000-3000m/s，破坏力极大。
5）天然气燃烧后生成二氧化碳和水（CH4＋2O2→CO2＋2H2O），烟气清洁，
不污染大气。
2.3天然气燃料替代石油燃料的理由
1）在诸多可替代的燃料中，天然气的储量最多。
2）天然气是清洁燃料。
作为车用燃料，它的一氧化碳和碳氢化合物的排放量比汽油低50%～90%，二氧化碳的排放量低20%～30%，硫等杂质的含量几乎为零，是一种十分理想的低污染燃料。
3）技术上可行。
从当前的技术水平看，除石油外，惟有天然气可实现低成本、大面积开采，实现商业上的广泛应用。
另外，天然气汽车的开发、配套技术也已成熟。
4）经济效益高。
天然气的辛烷值高达130，而现有优质汽油的辛烷值最高也仅为99，而其价格却只有汽油的50%。
另外，天然气汽车不用经常注入机油和更换火花塞，维护费用也会大大低于燃油汽车。
·第三节加气站的分类及工艺流程介绍
3.1加气站的分类
1）LNG加气站：
LNG是液化天然气，当天然气在大气压下，冷却至约-162℃时，天然气由气态转变成液态，称为液化天然气。
LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，主要成分是甲烷。
2）CNG加气站：
CNG是天然气加压（超过20Mpa）并以气态存储在容器中。
它与LNG的成分相同，就是存在的状态不一样。
3）LPG加气站：
LPG是液化石油气，是由炼厂气或天然气（包括油田伴生气）加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。
主要成分是丙烷（超过95%），还有少量的丁烷。
4）L-CNG加气站：
是将低压、低温的LNG转变成CNG的汽车加气站。
L-CNG加气站既可以对LNG车辆加气，也可以对CNG车辆加气。
3.2LNG\CNG\LPG的对比
LNG
CNG
LPG
储存压力（MPa）
0.3-1.1
25
1.8
储存温度（℃）
-162～-120
常温
常温
经济性
LNG、CNG价格比LPG价格更低
环保性
LNG、CNG含有的杂质比LPG更低
安全性
LPG的主要组分为丙烷、丁烷，一旦泄漏，因其比重大，易聚集于低洼处形成爆炸性混合物。
而LNG、CNG组分主要为甲烷，比重小，在空气中易扩散，在敞开环境中不宜形成爆炸性混合物。
相比较而言，LNG、CNG的安全性能优于LPG。
Ø从经济性、环保性和安全性考虑，LNG、CNG、L-CNG加气站是发展的主要趋势。
3.3LNG加气站工艺流程
3.3.1LNG加气站分类
目前LNG加气站主要分为以下两种：
撬装式LNG加气站
标准式LNG加气站
撬装式LNG加气站设备现场施工量小，安装调试周期短，适用于规模较小，对场地要求不高的LNG加气站
标准式的现场施工量大，周期相对较长，适用于规模较大的LNG加气站。
以上两种LNG加气站在主要设备组成方面都基本一致，区别在于：
LNG加气机、增压泵撬等设备是否集成在撬体上。
3.3.2LNG加气站主要设备构成
1）LNG加气机
2）LNG储罐
3）调压、增压器
4）EAG放散加热器
5）管路系统（含LNG潜液泵）
6）加气站PLC控制系统
7）仪表风系统
8）加气机管理系统
3.3.3LNG加气站工艺流程介绍
低温运输槽车的液化天然气，经站内卸车接口、卸液管道灌注到低温储罐。
通过低温潜液泵，由加气机向汽车储气瓶加注液化天然气。
3.4CNG加气站工艺流程
3.4.1CNG加气站分类:
根据CNG加气站工艺流程不同，目前，把CNG加气站分为：
CNG标准站和CNG子母站。
3.4.2CNG标准站工艺流程介绍
CNG标准站—是指在站内利用城市天然气管网取气，经过调压、脱硫、脱水、压缩等生产工艺将天然气加工成压缩天然气，并为燃气汽车充装的站点。
特点：
站点的所有生产及销售均集中在站内进行。
适合建在具有城市天然气管网，且加气车辆较多的地点。
3.4.3CNG子母站工艺流程介绍
CNG子母站—是指在具有稳定气源的地点建设具有调压、脱硫、脱水、压缩等工艺的大型CNG生产站点（CNG母站），将生产出的CNG充装到车载储气瓶组内，通过牵引车将车载储气瓶组运送到对各类燃气汽车充装的站点（子站）销售的系统。
特点：
CNG子母站不受城市燃气管网的制约。
CNG子站的气源来自车载储气瓶组，建站面积小，设备相对CNG标准站少，安全性能较高。
3.4.4CNG子站工艺流程介绍
CNG子站根据生产工艺，目前又分为CNG标准子站和CNG液推式子站。
1）CNG标准子站：
即车载储气瓶组提供CNG气源，在车载储气瓶组内CNG压力衰减后，经过小型压缩机再次加压，通过优先顺序控制进入储气井或储气瓶组，通过CNG加气机给燃气汽车充气的CNG站点。
2）CNG液推式子站：
通过站内的撬装液推装置直接将特殊材质的液体充入车载储气瓶组钢瓶中，将钢瓶内的CNG推出，通过站内的CNG加气机给燃气汽车的充气的CNG站点。
液推子站为单线充装子站。
3.5L-CNG加气站工艺流程
LCNG汽车加气站是将低压、低温的LNG转变成常温、高压（20～25MPa）天然气的汽车加气站。
其主要设备包括：
LNG储罐（钢瓶）、LNG低温高压泵、高压汽化器、CNG储气库（井、瓶组）、顺序控制盘、售气机、自控系统等。
该工艺是利用LNG低温高压泵将LNG增压到25.0MPa来完成低压变高压的过程。
过程中LNG增压泵的控制及操作中增压泵的超压停、低压开泵、流体计量等都由控制台自动完成；经高压强制汽化器吸收空气中的热能加热LNG汽化，使其变成高压天然气（CNG），完成由低温变成常温的过程,然后经由顺序控制盘进行储气与售气。
该过程不使用天然气压缩机，仅使用小功率高压低温泵，无需冷却水，
这样大大降低了噪声污染，节约了大量的电能。
·第四节加气站的HSE管理
4.1加气站的主要风险点和安全控制要点
加气站的主要风险点有5点：
1）易燃易爆特性
2）低温特性（LNG加气站）
3）高压特性（CNG加气站）
4）机械特性
5）特种作业风险
4.1.1易燃易爆特性及安全控制要点
天然气是一种易燃易爆的气体，比空气轻，看不到摸不着，这样的状况下天然气容易在密闭区域形成聚集。
天然气的爆炸极限是 5 ％ ~15 ％，当天然气在空气中混合达到这一浓度范围时，遇到明火将会发生燃烧、爆炸。
易燃易爆特性安全控制要点：
1）依靠可燃气体报警器。
2）加强巡检。
3）建立台账，制定定期维修计划。
4.1.2低温特性及安全控制要点
低温特性风险：
1）急冷危害，急冷的结果是挠曲现象。
它是由于在管道的顶部和底部形成温度梯度，导致管道在支架间挠曲，由于应力高，挠曲现象可导致事故。
2）低温冻伤、低温麻醉，LNG的温度一般在-162℃左右，在LNG站进行LNG低温操作或者LNG发生泄漏时，由于其低温性引发的人员低温冻伤、低温麻醉；
3）快速相变（冷爆炸）,当LNG大量泄漏，遇到水时（集液池中的雨水），LNG的密度比水小，因此LNG浮在水面上，由于水与LNG间有非常高的热传递速率，水与LNG间的接触面激烈地蒸发，几乎不受时间的影响，使得其接触面压力迅速升高发生冷爆炸。
低温特性风险安全控制要点：
1）设计施工阶段充分考虑LNG低温性造成的管道收缩，采取合理的补偿方式以及在合理的管段设置补偿点；
2）运行过程中严格执行设备预冷制度，严禁热态直接进液；
3）低温设备、管线采用低温截止阀等行程较长类型阀门，避免开启速度过快。
4）在场站管理中如遇到储罐区大量的LNG泄漏，严禁用水直接喷淋到LNG或LNG蒸气上。
5）在LNG站运行中，焊缝、阀门、法兰和与储罐壁连接管路等，是LNG容易发生泄漏的地方。
因此，在日常LNG站运行操作中，一方面应注意检查焊缝、阀门、法兰等处，尽量与这些关键位置保持一定的距离；另外在处理与低温液体或蒸汽相接触或接触过的任何东西时，都应戴上无吸收性、宽松、干燥的手套（PVC或皮革制成）和面罩或护目镜等防护用具。
4.1.3高压特性及安全控制要点
高压特性风险：
1）高压容器及管道在超压状态下会产生物理爆炸；
2）压力容器在反复充装下，会影响容器的疲劳强度；
3）天然气的少量酸性气体会对压力容器内部产生腐蚀；
4）安全附件的失效可能导致CNG的泄露。
高压特性风险安全控制要点：
1）设备选型要到位。
2）制定压力容器操作规程，建立台账，做好定期检验工作。
u外部检查：
由专业检验人员在压力容器停机时检验，每年至少一次；
u内外部检验：
由专业检验人员在压力容器停机时检验，安全状况等级为1-3级的，每6年一次；安全状况等级为3-4级的，每3年一次。
检验中要探伤、测试壁厚、查验内部腐蚀情况。
u耐压试验：
在压力容器停机检验时，由专业检验人员进行耐压试验，每次10年至少一次。
3）加强压力容器附件管理。
压力容器附件包括：
安全阀、压力表等
安全阀的使用及检验要求：
u安全阀应铅直安装，要便于安全阀的更换清洗。
压力容器与安全阀之间安装的截止阀应不妨碍安全阀的正常排放，且必须保持全开。
u安全阀每
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