压缩天然气汽车加气站.docx

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压缩天然气汽车加气站

压缩天然气汽车加气站

火灾危险性分析与预防

摘要：

本文就压缩天然气汽车加气站的火灾危险性及其火灾的预防措施作了初步探讨

关键词：

压缩天然气压缩天然气（CNG）汽车加气站火灾危险性安全间距防火间距事故树分析法最小割集

1、引文

随着汽车工业的不断发展和车辆数量增加，汽车尾气的排放对大气环境的污染也进一步加剧。

随着天然气资源的开发利用，为改善汽油、柴油燃烧后对环境所造成的污染，压缩天然气（CNG）汽车在世界上许多国家都得到了广泛的推广和应用。

2、压缩天然气汽车加气站的类型及其工作原理

2.1类型压缩天然气汽车加气站按其使用功能，通常分为：

天然气汽车加气站，油气混加站，子、母加气站等几种形式。

加气站即单一的天然气加气站，它只能为汽车加天然气燃料。

从设备结构上来分，加气站可分为开放式结构和撬装式结构。

开放式结构是将加气站所有设备安装在厂房内，按工艺流程高低压管道和各种阀门将这些设备组装起来，形成一个开环工艺系统；撬装式结构是将加气站的主要设备（净化、压缩、冷却、控制、储气等）集中在一个撬装的底座上，形成一个可闭环控制的整体设备系统。

从安全性上讲，撬装式结构要优于开放式结构。

2.2压缩天然气加气站的工作原理加气站的工作原理是将通过管线输送天然气到加气站，然后来站天然气经过滤、调压、计量后经缓冲稳压后进入压缩机；天然气压缩机将天然气压缩加压至25MPa，进入高压脱水装置，除去剩余水分，脱水后经程序控制器选择安排，进高压储气瓶组或高压储气管束；分不同压力储气，不同高压天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车售气。

当高压储气系统存气不足时，经程序控制器天然气可经压缩机加压直接供给售气机，经计量向燃气汽车售气，其流程见图2。

母站－子站式工艺流程如图3、图4。

图2压缩天然气加气站流程

图3母站工艺流程

图4子站工艺流程

3、压缩天然气汽车加气站及其各系统的火灾危险性分析

3.1天然气的火灾危险性分析

天然气的火灾危险性天然气是以甲烷为主要成分的气体混合物，同时含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烷烃，还含有二氧化碳、氧、氮、硫化氢、水分等。

且天然气的主要成分甲烷属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸浓度极限为5～15％，最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高（平均热值为33440kJ/m3）,对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，极易燃烧、爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速。

一旦发生火灾难以施救。

3.2压缩天然气汽车加气站的火灾危险性

3.2.1易发生泄漏

站内工艺过程处于高压状态，工艺管网容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道、阀门、气瓶、压缩机、干燥器、回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏，一遇火源就会发生火灾和爆炸。

1995年9月29日，四川自贡富顺华油公司压缩天然气加气站因钢瓶泄漏燃烧发生爆炸，造成重大经济损失和人员伤亡事故。

3.2.2高压运行危险性大

压缩天然气加气站技术要求充装站的压缩机必须加压至25MPa以上，才能将天然气压缩到钢瓶内，这是目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。

若钢瓶质量或加压设备不能满足基本的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。

1995年10月7日，遂宁压缩天然气加气站因钢瓶质量问题发生喷射燃烧，火焰柱高达20余米，造成直接经济损失18万余元。

系统高压运行容易发生超压，系统压力超过了其能够承受的许用压力，最终超过设备及配件的强度极限而爆炸或局部炸裂。

3.2.3天然气质量差带来危险

在天然气中的游离水未脱净的情况下，积水中的硫化氢容易引起钢瓶腐蚀。

从理论上讲，硫化氢的水溶液在高压状态下对钢瓶或容器的腐蚀，比在4MPa以下的管网中进行得更快、更容易。

从以往事故被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内积存伴有刺鼻气味的黑水，有的达到了2.5——5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8.083mg/L。

3.2.4工艺设备连续，事故影响大

站内工艺设备都是相互联系的，若某个部位发生故障，就会影响整套装置的安全生产。

火灾易沿着设备、管线发生蔓延。

1995年8月12日，绵阳地方天然气公司压缩天然气加气站，因脱水工序处理不净，在给钢瓶充气时而发生爆炸并起火成灾。

3.2.5火灾扑救不利，导致灾害扩大

气体燃烧如不能迅速扑灭，将会导致气站容器的加温，气压迅速升高，如安全装置一时排气不畅，即有可能发生爆炸。

此种情况一般不易发生，因为气瓶等容器在设计试验时，作过类似的实验。

但如火势过大，加热过快，造成压力上升过快，也可能发生。

另一种情况，由于燃烧加温，容器内的天然气通过安全阀外泄，与空气形成爆炸性混合物时，一旦接触火源，即有可能发生爆燃。

3.2.6培训不规范、从业人员专业素质不高

首先，从业人员的规范操作是杜绝人为事故的关键。

随燃气行业多种经营体制的发展，出现了两头重的现象：

一是规范经营的大型企业，对操作人员的培训较为严格，二是部分经营不规范的中小型企业，严重忽视操作人员的业务培训。

其次，从事燃气经营的作业人员的专业素质还有待于提高，有些人员并未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，对安全知识尤其是消防知识知之甚少，没有能力发现隐患，更不要说处理突发事故。

3.3压缩天然气汽车加气站各系统的火灾危险性

CNG汽车加气站通常有五部分组成，即气体处理系统，气体压缩系统，气体储存系统，设备控制系统和售气系统。

3.3.1气体处理系统此系统主要包括调压、除尘、脱硫、脱水、干燥等工序。

气体在处理过程中应预防阀门、法兰盘及焊缝处出现泄漏。

3.3.2气体压缩系统该系统主要是通过压缩机进行多级压缩，将天然气的压力提高至25MPa，然后通过管线送至储气瓶。

气体在压缩时，处于受压、受热状态，相应地增加了火灾危险性。

3.3.3气体储存系统无论是那种形式的储气系统都属于高压容器，因此，气瓶的质量问题就非常重要，目前我国现有的压缩天然气加气站的储气瓶基本上都是钢质耐压瓶，由于受腐蚀或存在先天性缺陷，如不按时检查维修，极易造成气瓶或零部件损坏，以至于引起爆炸和火灾事故。

3.3.4设备控制系统控制系统主要是对站内各种设备实施手动或自动控制。

因此，加气站内存在着潜在的点火源。

3.3.5售气系统售气系统工作时，易产生静电，此外违章操作也容易造成安全事故。

4、用事故树分析法分析压缩天然气汽车加气站火灾危险性

4.1简介事故树分析法

事故树分析法是安全系统工程的主要分析方法之一，它既适用于定性分析，也适用于定量分析，既可用于事故预测，也可用于事故报告，事故树分析法大致包括以下几个方面。

4.1.1编制事故树模型根据以往发生火灾或爆炸的原因和积累的经验利用教学方法构思出一种树形事故过程模型。

4.1.2化简事故树求最小割集，最小割集是引起顶上事件发生的最起码的集合。

4.2利用事故树分析法分析压缩天然气汽车加气站的火灾原因

4.2.1确定CNG汽车加气站火灾或爆炸为顶上事件（T）。

4.2.2编制CNG汽车加气站事故树模型（见图1）。

4.2.3利用布尔代数化简事故树。

T=A1*A2*X1=（X2+X3+X4）*（A3+A4+X5）X1=X1*X2*A3+X1*X2*A4+X1*X2*X5+X3*A3*X1+X3*A4*X1+X3*X5*X1+X4*A3*X1+X4*A4*X1+X4*X5*X1=X1*X2*X5+X1*X2*X6+X1*X2*X7+X1*X2*X8+X1*X2*X9+X1*X2*X10+X1*X2*X11+X1*X2*X12*X15+X1*X2*X12*X16+X1*X2*X12*X17+X1*X2*X12*X18+X1*X2*X13*X15+X1*X2*X13*X16+X1*X2*X13*X17+X1*X2*X13*X18+X1*X2*X14*X15+X1*X2*X14*X16+X1*X2*X14*X17+X1*X2*X14*X18+X1*X3*X5+X1*X3*X6+X1*X3*X7+X1*X3*X8+X1*X3*X9+X1*X3*X10+X1*X3*X11+X1*X3*X12*X15+X1*X3*X12*X16+X1*X3*X12*X17+X1*X3*X12*X18+X1*X3*X13*X15+X1*X3*X13*X16+X1*X3*X13*X17+X1*X3*X13*X18+X1*X3*X14*X15+X1*X3*X14*X16+X1*X3*X14*X17+X1*X3*X14*X18+X1*X4*X5+X1*X4*X6+X1*X4*X7+X1*X4*X8+X1*X4*X9+X1*X4*X10+X1*X4*X11+X1*X4*X12*X15+X1*X4*X12*X16+X1*X4*X12*X17+X1*X4*X12*X18+X1*X4*X13*X15+X1*X4*X13*X16+X1*X4*X13*X17+X1*X4*X13*X18+X1*X4*X14*X15+X1*X4*X14*X16+X1*X4*X14*X17+X1*X4*X14*X18

4.2.4由化简结果得出最小割集

X1X2X5,X1X2X6,X1X2X7,X1X2X8,X1X2X9,X1X2X10,X1X2X11,X1X2X12X15,X1X2X12X16,X1X2X12X17,X1X2X12X18,X1X2X13X15,X1X2X13X16,X1X2X13X17,X1X2X13X18,X1X2X14X15,X1X2X14X16,X1X2X14X17,X1X2X14X18,X1X3X5,X1X3X6,X1X3X7,X1X3X8,X1X3X9,X1X3X10,X1X3X11,X1X3X12X15,X1X3X12X16,X1X3X12X17,X1X3X12X18,X1X3X13X15,X1X3X13X16,X1X3X13X17,X1X3X13X18,X1X3X14X15,X1X3X14X16,X1X3X14X17,X1X3X14X18,X1X4X5,X1X4X6,X1X4X7,X1X4X8,X1X4X9,X1X4X10,X1X4X11,X1X4X12X15,X1X4X12X16,X1X4X12X17,X1X4X12X18,X1X4X13X15,X1X4X13X16,X1X4X13X17,X1X4X13X18,X1X4X14X15,X1X4X14X16,X1X4X14X17,X1X4X14X18，共57项。

4.3通过事故树分析结果，对CNG汽车加气站火灾或爆炸进行分析

4.3.1从CNG汽车加气站火灾事故模型可以看出CNG汽车加气站发生火灾或者爆炸须具备三个基本条件，即天然气、火源、空气。

但一般情况下只要有天然气和火源就可引发CNG汽车加气站火灾或者爆炸。

4.3.2从事故树的最小割集有57个之多，可以看出CNG汽车加气站的火灾原因是较为复杂的，同时可以看出引发CNG汽车加气站的火灾或者爆炸主要有以下几个方面的原因。

（1）天然气外逸。

有两种情况容易大量外逸，一是在向客户售气和向气站输气的两个过程中，二是气瓶和管道质量较差，漏气造成的。

（2）明火。

明火主要是本站或外来人员吸烟遗留火种，或者是CNG汽车加气站有人使用明火。

（3）静电。

CNG汽车加气站的压缩系统和其售气系统在工作时都有可能产生静电，达到一定条件就会打火。

另外CNG汽车加气站的工作人员如果穿着化纤衣服也会产生静电。

（4）雷击。

CNG汽车加气站的储气瓶必须做好防雷电措施。

5、压缩天然气汽车加气站的火灾预防

5.1CNG汽车加气站的站址的选择

5.1.1压缩天然气汽车加气站选址的基本要求

压缩天然气加气站站址的选择和分布与加油站相仿，应符合城市的总体规划，符合环境保护和安全防火的要求。

市区内的加气站，应靠近城市交通干道或设在出入方便的次要干道上。

市区公交车专用加气站宜靠近停车库（场）。

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