加气站危险性分析及安全管理对策

第13页加气站危险性分析及安全管理对策班级：学生姓名：指导教师：摘要：本文先介绍了CNG加气站的工作原理及类型还有CNG加气站的系统组成，然后分析了加气站的各种危险性并对这些危险因素提出了安全管理对策。售气系统、高压储气系统、天然气压缩系统是较为危险的系统，应对其进行重点管理。关键词：安全管理，CNG加气站，危险性分析，事故预防

CNGstationmanagementriskanalysisandsecuritycountermeasureClass：SafetyEngineering0901Name：Instructor：Prof.Abstract：ThisarticleintroducedthefirstCNGstationworksandtypeCNGstationsystemsandriskanalysisofLPGfillingstationsandsafetymanagementandcountermeasuresagainsttheseriskfactors.Salesgassystems，highpressuresystems，systemsofnaturalgascompressionsystemsaremoredangerous，shouldfocusonmanagement.Keywords：Safetymanagement，CNGstation，Riskanalysis，Accidentprevention

目录1引言（绪论） 12CNG加气站的工作原理及类型 12.1加气站的工作原理 12.2加气站类型 23CNG加气站的系统组成 23.1调压计量系统 33.2净化干燥系统 33.3气体压缩系统 33.4压缩天然气储存系统 33.5控制系统 43.6售气系统 44加气站危险性分析 44.1天然气具有危险性 44.2气体发生泄漏的危险性 54.3高压储气容器的危险性 54.4CNG汽车气瓶的危险性 54.5压缩机的危险性 64.6CNG气质问题的危险性 64.6.1出站CNG的含水量过高 64.6.2出站CNG的硫化氢含量过高 64.6.3气质在线监测装置问题 74.7潜在火源的危险性 74.8售气系统的危险性 74.9安全培训不规范的危险性 85安全管理对策 85.1防火间距符合要求 85.2严格遵守操作规程 85.3提高储气系统质量 85.4解决CNG汽车气瓶问题 95.5提高压缩机质量 95.6提高CNG加气站气质 105.7严格控制火源 105.8提高加气机安全 105.9加强加气站的安全管理 115.9.1加强教育，提高员工素质 115.9.2制定严格的规章制度 116结论 11参考文献 121引言（绪论）环境和能源是当今人类普遍关注的两个话题。全国660个大、中城市的大气环境检测结果显示，大气环境质量达到国家一级标准的仅有1%[1]，而其中汽车排放是城市大气污染的首要因素。能源方面，我国石油资源短缺，天然气储量丰富，但天然气在石油能源中消费的比例仅占到2%，与发达国家能源消费中所占22%的比例相比相差甚远。因此，国家大力提倡推广和应用天然气汽车，减轻环境和能源的负担。据统计，到2005年6月我国共建成CNG加气站约535座(含油气合建站)，CNG汽车约14万辆[2]。同时，随着西气东输工程的投运，我国CNG汽车加气站网络逐步形成。然而，随着CNG加气站的快速发展，CNG加气站的安全问题也日益突出。近年来CNG加气站已发生了多起爆炸事故。CNG加气站事故的发生，不但导致生命财产的损失，使公众产生恐慌，同时也给CNG汽车的发展造成很大的负面影响，制约CNG汽车的推广[3]。本文通过对加气站危险性的分析，针对性的提出了各项危险因素的安全管理对策。2CNG加气站的工作原理及类型2.1加气站的工作原理加气站的工作原理是将通过管线输送到加气站的天然气，先进行净化处理，再通过压缩系统使其压力达到25MPa，最后由高压储气瓶组和售气机将压缩天然气加入车辆储气瓶。加气站通常由6个系统组成，即调压计量系统，净化干燥系统，气体压缩系统，气体储存系统，设备控制系统和售气系统。见下图：2.2加气站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。单一的天然气加气站只能为汽车加天然气燃料，油气混加站可加注油、气两种燃料。子母站设计，母站是与输气管道相连的站．在母站内完成天然气的净化、压缩等主要工作。天然气被增压至25MPa，给气瓶或气瓶拖车充气；子站不需要连接供气管线．依靠母站来的气瓶拖车供气；子、母站都可以完成给汽车加气的工作。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。3CNG加气站的系统组成纵观国内外CNG加气站，一般由6个子系统组成，即调压计量系统、净化干燥系统、气体压缩系统、压缩天然气储存系统、控制系统和售气系统。这6个子系统，对于不同地区、不同环境条件的用户来说，其设备配置可能不大一样，有少，有多，有简单，也有比较复杂的，但作为一个完整的加气站却是缺一不可的。3.1调压计量系统调压计量系统，主要使输气管道来的天然气压力保持稳定，并满足压缩机对人口压力的要求，同时对输入加气站的气量进行计量。其主要设备为过滤器、调压器、流量计、压力表、旁通阀以及主阀门等。3.2净化干燥系统净化干燥系统，主要包括除尘、脱硫、脱油、脱水干燥等工序，可分为前置处理和后置处理两类形式。严格讲，压缩系统中每级压缩前后的冷凝除油过程也可归于净化系统[4]。所谓前置处理，即在压缩前对天然气的干燥和净化，目的是保护压缩机的正常运行；而所谓后置处理，即在压缩后对压缩天然气的净化和干燥，其目的是保证所售气质的纯净，不但确保在发动机中燃烧良好，不会对发动机产生任何危害，同时也可避免可能出现的对售气系统的损害。这两种净化干燥处理方式，既可同时应用，也可只采用其中一种。从目前国内外实际应用来看，基本上都采用一种，而且近年来前置处理的方式逐步成为一种趋势，这样可保护加气站的核心设备压缩机不会受到腐蚀和损坏。3.3气体压缩系统这是CNG加气站的核心部分，主要包括：①进气缓冲和废气回收罐；②压缩机组；③压缩机润滑系统；④压缩机和压缩天然气的冷却系统；⑤除油净化系统；⑥控制系统等6大部分。其中控制部分比较复杂。3.4压缩天然气储存系统压缩天然气的储存方式目前有4种形式：一是每个气瓶容积在500L以上的大气瓶组，每站设3～6个，在国外应用得最多；二是每个气瓶容积在40—80L的小气瓶组，每站设40～200个，国内外，尤其国内基本上是这种形式；三是单个高压容器，容积在2m³以上；四是气井存储，每井可存气500m³，这是我国石油行业的创造，在四川等地应用很多。3.5控制系统完整的加气站控制系统对于加气站的正常运行非常重要。一个自动化程度高，功能完善的控制系统可以极大地提高加气站的工作效率，保证加气站安全、可靠地运行。加气站的基本控制系统可分为6个部分：①电源控制；②压缩机组运行控制；③储气控制(含优先顺序控制)；④净化干燥控制；⑤系统安全控制；⑥售气控制(含顺序加气控制和自动收款系统)。这几方面的控制一般都通过微机和气动阀件来完成。较先进的加气站，还可以通过网络对各地多台加气站，实现远距离实时集中控制管理，包括实时监测、故障诊断和排除、事故应急等。先进的加气站设计必须依赖于先进的控制，所以控制系统占了加气站投资的相当比例。3.6售气系统售气系统包括高压管路、阀门、加气枪、计量、计价以及控制部分。最简单的售气系统，除了高压管路外，仅有—个非常简易的加气枪和—个手动阀门。先进的售气系统，不仅由微机控制，还具有优先顺序加气控制、环境温度补偿、过压保护，软管断裂保护等功能。有的还增加了自动收款系统和计算机经营管理系统等。4加气站危险性分析4.1天然气具有危险性天然气属易燃易爆气体，其主要成分有甲烷、丙烷、已烷等，其中甲烷含量最高，一般可达90%以上(主要由油气田气质决定)，爆炸极限为5%~15%，最小引燃能量小于0.28mJ，对空气的比重约为0.55，其热值较高，因此，天然气具有易燃、易爆易扩散等特点，一旦发生爆炸或燃烧，蔓延迅速，扑救困难。特别是气体在压缩机内和受热状况下，扩大了爆炸极限，相应地增加了火灾危险性。4.2气体发生泄漏的危险性天然气加气站在工作时，首先将进站的气体进行净化、干燥处理，然后通过压缩机进行多级加压，使压力达到25MPa后进入储气瓶和加气机，因此，可以说加气站几乎完全是在高压状态下工作的，无论是设备、储气瓶，还是连接管、接头等始终都处在高压下，这样，发生气体泄漏的危险性相应增大，只要有少量气体泄漏到空间极易形成爆炸性混合物。若由于其它原因，造成阀门、连接管等处的损坏，将会出现高压天然气大量泄露，并产生喷射现象，在喷射时，还会产生较强的静电场。4.3高压储气容器的危险性储气容器分为瓶储式、罐储式和井储式。从应用范围看，地下储气井应用范围最广；从发生故障概率看，储气瓶组发生故障概率最高，储气罐次之，储气瓶组最低。无论是哪种形式的储气容器，其内部压力都在25~30MPa，均属高压容器。储气容器中存在的问题主要是储存的天然气气质不佳；储存容器的材料不符合相应的技术标准；地下储气井的无损探伤和缺陷补救问题尚未解决；大部分储气容器内没有安全阀，地面没有监测系统。4.4CNG汽车气瓶的危险性虽然国家规定新装钢瓶第一次检测周期为2年[5]，以后每年检测一次，但实际上，全国许多CNG汽车气瓶使用已超过4~5年，最长时间超过10年，还没有进行过检测，问题相当严重。根据检测站调查，出租车气瓶使用两年以后，在检测时往往能倒出约0.5~1L的油水混合液。另外，由气瓶材质和制造工艺问题导致气瓶质量不合格，引发的安全事故也很多。4.5压缩机的危险性压缩机存在的主要问题是：级间泄漏量较大；润滑油泄漏量较大，在对车用气瓶检测过程中，发现不少气瓶中有润滑油残留物；排气温度高，在有的压缩机上未设置超温报警停机装置。CNG加气站事故中，卡套脱落可引发CNG泄漏导致压缩机燃烧。4.6CNG气质问题的危险性我国输气管道中天然气含硫量和含水量较高，所以，进入加气站的天然气在压缩前或压缩后必须经过净化和干燥处理，即要经过脱硫、脱烃和脱水过程。脱硫是指脱除天然气中的硫化氢等酸性气体，以防止设备管线腐蚀和钢质气瓶发生“氢脆”现象。脱水是指脱除天然气中的水分，以防止CNG在减压膨胀过程中出现冰堵[6]。统计的100起CNG加气站事故中，由CNG气质问题严重损伤售气机关键部件，诱发事故4起，高压管线腐蚀报废4套。目前，CNG气质存在的主要问题如下：4.6.1出站CNG的含水量过高在GB18047《车用压缩天然气》的所有技术要求指标中，水露点是最重要的一项指标。但实际监测发现[2]，有的加气站的出站CNG的含水量超过80ppm，有的在70~80ppm，普遍的含水量都在50~60ppm。出站CNG的水露点超过GB18047技术要求规定的85%。4.6.2出站CNG的硫化氢含量过高美国腐蚀工程师协会(NACE)认为可导致井管出现“氢脆”的硫化氢浓度与储存气体的压力有关，并有近似对数线性反比关系，储存气体的压力越大，不发生“氢脆”的硫化氢最高容许浓度越低[7]。CNG储存装置属于高压容器。在车载气瓶最高工作压力为20MPa条件下，不发生“氢脆”的硫化氢最高容许浓度约为15ppm；在气井的最高工作压力25MPa条件下，不发生“氢脆”的硫化氢最高容许浓度约为12ppm。严格执行GB18047是可以避免“氢脆”的，但据文献调研[8]，大约有45%的加气站在线监测硫化氢超标。4.6.3气质在线监测装置问题据文献[9]的调研结果，45%的加气站没有安装微量水分分析仪等监测设备；42%的加气站没有安装硫化氢在线监测设备。有些加气站即使安装了在线检测仪，由于没有法定监测单位，没有明确规定的监测周期，不少装置建站时候装上后，就再也没有校验标定过，形同虚设。4.7潜在火源的危险性加气站的压缩系统，控制系统及售气系统均需引入电源，尽管在设计中已充分考虑到了防爆问题，但是由于在施工和设备的安装中，可能存在一些质量问题，或在长期使用中不能及时维护，使原有的防爆系统及其它安全防护设施受到损坏，从而可能产生电火花，如遇气体泄露，就会发生爆炸和燃烧。此外，高压天然气在管道中，特别是通过阀门、过滤器等处高速流动或发生喷射时，将会产生较强的静电；在设备检修维护过程中也易产生机械火花，因此说，站内存在潜在的点火源。4.8售气系统的危险性CNG加气站事故中，售气系统发生事故在CNG加气站事故所占比例最高。造成售气系统事故的主要原因是加气工人或驾驶人员误操作，导致加气机拉倒和加气枪高压管拉断。4.9安全培训不规范的危险性新建CNG加气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，容易出现违章作业或违反安全操作规程，对安全知识尤其是消防知识知之甚少。不能及时发现火灾隐患和没有处理突发事故的能力。5安全管理对策5.1防火间距符合要求压缩天然气加气站内压缩机组和贮气瓶组与周围建、构筑物等的防火间距，不应小于《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156—2002的规定。加气站内的总平面布置应按照《建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行，除储气瓶、生产建筑和必要的辅助设施外。不宜布置其他建筑。加气站生产、办公室应分区设置。加气站区内的储气瓶组、压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔。并符合规范规定的间距。5.2严格遵守操作规程站内所有工作人员必须严格按照操作规程进行操作运行。操作人员在开机前应认真做好各项检查、准备工作，确认无误后方可开机；当机器正常运转后，对所有的阀门、仪表控制系统及报警系统再实施检查；按规定进行巡回检查，发现问题及时处置；对前来加气的车辆应先进行安全检查，凡不符合要求的车辆，一律不得加气；加气时应将加气嘴按要求固定牢靠，充气压力由低到高逐级进行充装，严禁超压；对每日运行情况和各种参数变化进行观察、记录。5.3提高储气系统质量(1)储气井井底风头与井筒连接处、管套之间、井口装置与井筒间要无渗漏。(2)储气井材质必须符合相关标准；储气井尽量选用耐“氢脆”的材料，储气井井管应进行外壁防腐；防止与地下水中的酸、碱等腐蚀性介质长期接触，产生严重的外腐蚀，造成爆管事故。(3)加强储气井无损探伤和缺陷补救问题技术的研究；按照有关标准要求，地下储气井每隔6年就要进行一次全面检查，这就涉及管套及管套连接处的无损探伤和一旦发现有裂纹或密封处泄漏如何补救的问题。(4)储气瓶的最大储气压力为25MPa，设计压力应大于工作压力，并保持一定的设计冗余。(5)由于南北方自然条件差异，气瓶的工作温度不同。储气瓶工作温度应在气瓶标定的工作温度内。(6)储气瓶组或储气井与站内汽车通道相邻一侧，应设安全防撞栏或其他防护措施，储气瓶库开敞面应设防冲撞钢栏杆。5.4解决CNG汽车气瓶问题(1)进入气瓶的CNG气质必须符合要求；文献[8]规定，增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量，必须符合现行国家标准《车用压缩天然气》GB18047的规定。(2)气瓶材质应符合有关标准，应定期进行气瓶检测；研究发现[9]，很多CNG钢瓶材料强度高而塑性差，材质中的有害杂质元素(如S、P、O)的含量超过了安全技术要求的控制指标。5.5提高压缩机质量(1)压缩机外露运动部件应设置防护装置。(2)压缩机应符合防爆、防雷标准，各类阀门应安全可靠；压缩机组现场电气和电路系统防爆等级应符合GB3836••1的规定且有防爆措施；静电接地和压缩机、驱动机接地装置应可靠，防雷装置应工作可靠。(3)压缩机各类阀门必须可靠；安全阀开启压力应合格，止回阀关闭应可靠。(4)压缩机中气体压力或润滑油压超限时能进行声光报警；压缩机各级排气温度及润滑油温度超限时应能进行声光报警。5.6提高CNG加气站气质(1)要提高分子筛耐热耐压性能[2]。目前的脱水装置，由于分子筛的耐热强度差，再生气体加热温度只能控制在230℃以下，所以CNG中的水含量极易超标。因此，当前首先应找中解决脱水装置分子筛的耐高温、耐高压的问题，再解决脱水装置的其他各项参数匹配问题。(2)接触CNG的设备应尽量选择抗“氢脆”性能较好的材质。(3)应对CNG的含水、含硫量进行监测；如条件允许，可对整个加气站建立实时安全监控系统。5.7严格控制火源(1)站内的电气设备和电气线路必须符合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》等规范的要求，并确定其防爆等级和防爆区域。在施工中要认真安装，防止设备及线路的防爆性能遭到破坏。(2)站区应设醒目的严禁烟火标志，禁止一切外来火种、火源进入站区，不得随意使用其它电气设备。(3)在检修中或其它正常操作时，要防止撞击等产生的机械火花。如需动火操作，必需切断气源，采取切实可靠的防火措施，并办理有关动火手续。(4)对设备及连接管线必须按要求进行良好的防静电接地和跨接，特别是检修等操作中更应注意防静电问题，站内工作人员应着防静电服上岗。(5)对于子站要符合加气站的防火要求。5.8提高加气机安全(1)加气软管管路应设置安全拉断阀，保证在不大于400N的分离拉力作用下可以分开，分离的两段立即密封，同时可以重新连接，以便加气机正常使用。加气软管不能有泄漏及裂痕；(2)检查电磁阀工作稳定可靠，无泄漏；(3)检查质量流量计无泄漏，固态开关工作稳定可靠；(4)必须设置减压阀，进气管道上设置防撞事故自动截断阀、加气截断阀等。5.9加强加气站的安全管理5.9.1加强教育，提高员工素质CNG加气站的管理是涉及易燃易爆气体和高压容器管理的一个新的领域；对有关管理人员的综合业务素质要求很高。因此，对新员工一定要进行岗前培训，对老员工一定要定期进行复训。在平时要进行必要的应急演练，使员工遇到突发事件时能够做出正