压缩天然气汽车加气站.docx
《压缩天然气汽车加气站.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《压缩天然气汽车加气站.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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。
母站一子站式工艺流程如图3、图4。
售T机
胃气机骨弋机
丄号
压徘机
戈号压髓机
3号压缢机
高土+戦就水装置
进站天燈气
过涯出调比HttsH脱硫卜俚冲瞪
图2压缩天然气加气站流程
气源过泳计母I亠脱蛊裳置IT压编夭然气压编机I
・I■
［卩压镰天燃气干燥器|f|储气库卜■儈气机H平f阀
彳¥鲂运幅牟||压缩天鼻气汽车
图3母站工艺流程
I子站:
推车田站机卜诵丽］亠|压姑天挣气君利
单鯛韻甞亠承和韩丽］亠|压咏吒醉
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。
322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
324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。
326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。
332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）。
422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*X仁（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*X仁X1*X2*X5+X1*X2*X6+X1*X
2*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*X1
2*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*X
12*X18+X1*X3*X13*X15+X1*X3*X13*X16+X1*X3*X13*X1
7+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*X
12*X18+X1*X4*X13*X15+X1*X4*X13*X16+X1*X4*X13*X1
7+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,X1X2X
11,X1X2X12X15,X1X2X12X16,X1X2X12X17,X1X2X12X18,X
1X2X13X15,X1X2X13X16,X1X2X13X17,X1X2X13X18,X1X2
X14X15,X1X2X14X16,X1X2X14X17,X1X2X14X18,X1X3X5,X
1X3X6,X1X3X7,X1X3X8,X1X3X9,X1X3X10,X1X3X11,X1X3X
12X15,X1X3X12X16,X1X3X12X17,X1X3X12X18,X1X3X13X
15,X1X3X13X16,X1X3X13X17,X1X3X13X18,X1X3X14X15,X
1X3X14X16,X1X3X14X17,X1X3X14X18,X1X4X5,X1X4X6,X1
X4X7,X1X4X8,X1X4X9,X1X4X10,X1X4X11,X1X4X12X15,X1
X4X12X16,X1X4X12X17,X1X4X12X18,X1X4X13X15,X1X4X
13X16,X1X4X13X17,X1X4X13X18,X1X4X14X15,X1X4X14X
16,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）。
郊区的加气站宜靠近公路或设在靠近市区的交通出入口附近。
大型运输企业的加气站由
企业统一规划，宜靠近车库（场）或车辆出入口。
压缩天然气加气站宜靠近天然气高、中压管线或储配站。
供
气参数应符合加气站设置的压缩机性能要求。
新建加气站不应影
响管网其他用户正常使用。
5.1.2压缩天然气加气站设施与站外建、构筑物的防火间距
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GB50156-2002的规定。
5.2压缩天然气汽车加气站的总平面布置
压缩天然气加气站应按照《建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行总图布置，除储气瓶（储气井），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。
压缩天然气加气站区内的储气瓶组（储气井）、天然气压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，并符合GB50156-2002的规定。
5.3加气站内压缩天然气储存注意事项
储气瓶应选用符合国家有关规定和标准的产品。
加气站宜选用同一种规格型号的大容积储气瓶，大容积气瓶具有瓶阀少，接
口少，安全性高等优点。
目前我国加气站采用较多的是国产60L钢瓶。
当选用小容积储气瓶时，每组储气瓶的总容积不宜大于
4m3,且瓶数不宜大于60个。
在城市建成区内总容积不应超过
16m3。
储气瓶编组是根据汽车加气工艺程序确定的，加气方法是
利用储气瓶的压力与汽车气瓶的压力平衡进行加气。
气瓶分为
高、中、低三组，各级瓶组应自成系统。
以低、中、高的顺序给汽车充气，汽车加气的最高压力限定为20MPa，站内储气瓶的
压力限定在25MPa，当高压组气瓶压力降至20MPa以下时，增压或充气后再使用。
通过编组方法可提高加气效率，满足快速加气的要求。
小容积储气瓶应固定在独立支架上，卧式存放，便于布置管道及阀件，方便操作保养，当瓶内有沉积液时易于外排。
根据安装、检修、保养、操作等工作需要，卧式瓶组限宽为1个储气瓶
的长度，限高1.6m，限长5.5m。
同组储气瓶之间净距不应小于0.03m，储气瓶组间距不应小于1.5m。
储气井的设计、建造和检验应符台国家现行标准《高压气地下储气井》SY/T6535的有关规定。
储气井的建造应由具有天然气钻井资质的单位进行。
为了防止进站加气汽车控制失误撞上储气设施造成事故，储
气瓶组或储气井与站内汽车通道相邻一侧，应设安全防撞拦或采
取其它防撞措施，储气瓶组据站内汽车通道间距不应小于5m。
加气站的储气瓶（储气井）间宜采用开敞式或半开敞式钢筋混凝土结构或钢结构，有利于可燃气体扩散和通风，并增大建筑物
的泄压比，屋面应采用非燃烧轻质材料制作。
储气瓶组（储气井）
与压缩机、调压器间、变配电间，在不能满足相应防火间距要求时，应采用钢筋混凝土防火隔墙隔开，隔墙顶部应比储气瓶组（储
气井）顶部高1m及以上，隔墙长度应为储气瓶组（储气井）总长，并在两端各加2m及以上，隔墙厚度不应小于0.2m，可防止事故时相互影响。
防火墙应能抵抗一定的爆炸压力。
5.4加气站内安全保护装置的设置
在远离作业区的天然气进站管道上应设紧急手动截断阀，一
旦发生火灾或其它事故，自控系统失灵时，操作人员可靠近并关闭截断阀，切断气源，防止事故扩大。
手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。
为了保证储气设施的安全运行及事故时能及时切断气源，储
气瓶组（储气井）进气总管上应设安全阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。
每个储气瓶（井）出口应设截止阀。
储气瓶组（储气井）与加气枪之间设设置的储气瓶组（储气井）截断阀、主截断阀、紧急截断阀和加气截断阀如图2-15所示。
图2-15储气瓶组与加气枪间阀门设置示意图
1.储气瓶组（储气井）；2.储气瓶组（储气井）截断阀；3.主截断阀；4.输气管道；5.紧急截断阀；6.供气软管；7.加气截断阀；8.加气枪。
压缩机组运行的安全保护应符合下列规定：
压缩机出口与第一个截断阀之间应设安全阀，安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放量；压缩机进、出口应设高、低压报警和高压越限停机装置；压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置；压缩机
组的润滑油系统应设低压报警及停机装置。
加气机的安全保护应符合下列规定：
加气机应设安全限压装置；加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀；加气机的加气软管上应设拉断阀，拉断阀在外力作用下分开后，两端应自行密封，当加气软管内的天然气工作压力为20MPa时，拉断阀的分离拉力范围宜为400〜600N。
加气站内的天然气管道和储气瓶组应设置泄压保护装置，以
便迅速排放天然气管道和储气瓶组中需泄放的天然气。
在储气瓶
组事故时紧急排放的气体，火灾或检修设备时排放系统气体，一
次泄放量大于500m3（基准状态）,很难予回收，只能通过放散管迅速排放。
压缩机停机卸载的天然气量，一般大于2m3（基准状
态），并且泄放次数平均每小时2〜3次以上，排放到专用回收罐较为妥当。
因为天然气比重小于空气，能很快扩散，拆修仪表或加气作业时一次泄放量小于2m3（基准状态）的气体可排人大气。
泄压保护装置应采取防塞和防冻措施。
加气站不同压力级别系统的放散管宜分别设置，放散管管口
应高出设备平台2m及以上，且应高出所在地面5m及以上。
5.5加气站内相关材质的设置要求
增压前的天然气管道应选用无缝钢管，并应符合现行国家标
准《输送流体用无缝钢管》GB8163的有关规定。
增压后的天然气管道应选用高压无缝钢管，并应符合现行国家标准《高压锅炉用无缝钢管》GB5310或《不锈钢无缝钢管》GB/T14976的有关规定。
对严寒地区的室外架空管道选材还要考虑环境温度的影响。
由于天然气内含有硫化氢、二氧化碳、残存凝析油等腐蚀性介质，加气站内与压缩天然气接触的所有设备、管道、管件、阀门、法兰、垫片等的材质应具备抗腐蚀、耐老化等能力。
加气站内的所有设备、阀门、管道、管件的设计压力应比最大工作压力高10%，且在任何情况下不应低于安全阀的起始工作压力。
管道埋地敷设受外界干扰小，较安全，增压前的天然气管道
宜埋地敷设，其管顶距地面不应小于0.5m。
冰冻地区宜敷设在
冰冻线以下。
室外高压管宜埋地敷设。
若采用低架敷设，其管底距地面不应小于0.3m。
管道跨越道路时，管底距地面净距不应小于4.5m。
室内管道管沟敷设，沟内应用干沙填充，并设活门及通风孔，防止泄漏天然气聚集达到爆炸浓度。
埋地管道防腐设计应符合国家现行标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007的有关规定，并应采用最高级别防腐绝缘保护层。
5.6提高加气站内工作人员的专业素质
对于现在汽车加气站内工作人员专业素质参差不齐的现象，我认为在国家有关部门还未制定出相关政策时应该从两个方面入手。
首先，对于相关各岗位操作人员在上岗前由专业消防部门进行培训和考核，对考核通过者发放上岗证，才允许其上岗。
其次，对于通过考核并已上岗的工作人员，专业消防部门应建立一套相应的定期复训考核制度。
6、结束语
随着近年来天然气的大力开发以及在汽车行业的运用，越来
越多的压缩天然气汽车加气站出现在我们的生活中，但是与此同
时越来越多的加气站安全事故的发生也为我们敲响了加气站消防安全的警钟，所以对于加气站的消防安全我们必须严格按照相关规定来操作。
图1
火源
A2
加气站火灾T
+
X1
升级会员 