西安杜城加气站安全评价研究Word文档下载推荐.doc
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4杜城加气站评价单元划分 11
4.1加气站平面布置 11
4.2评价单元的划分 11
4.2.1划分评价单元的目的和意义 11
4.2.2评价单元划分的原则和方法 12
4.2.3杜城加气站安全评价单元划分 13
5安全评价方法的选择 14
5.1安全评价方法 14
5.1.1安全评价定义 14
5.1.2安全评价的内容 14
5.1.3安全评价的目的和意义 14
5.1.4安全评价程序 15
5.2安全评价方法 15
5.2.1安全评价方法分类 15
5.2.2常用的安全评价方法 18
5.3安全评价方法的选择 21
5.3.1安全评价方法的选择原则 21
5.3.2安全评价方法的选择过程 22
5.3.3杜城加气站安全评价方法选择 22
5.4选用评价方法的介绍 23
5.4.1故障假设分析法 23
5.4.2危险与可操作性研究法 23
5.4.3道化学火灾、爆炸指数评价法 26
5.4.4安全检查表分析法 30
6加气站定性定量评价 33
6.1对加气单元进行评价 33
6.2对处理单元进行评价 33
6.3对储气单元进行评价 36
6.4对布局与管理单元进行评价 41
7杜城加气站安全对策措施 47
7.1安全对策措施的基本要求和制定原则 47
7.1.1安全对策措施的基本要求 47
7.1.2制定安全对策措施应遵循的原则 47
7.2杜城加气站安全对策措施 48
7.2.1总图布置和建筑方面的对策措施 49
7.2.2防火、防爆措施 50
7.2.3机械伤害对策措施 51
7.2.4工艺设备安全对策措施 51
7.2.5电气安全措施 52
7.2.6安全管理对策措施 53
8结论 54
参考文献 55
致谢 56
56
1绪论
1.1选题的目的及意义
国家对于能源的需求随着经济的增长而不断扩大，能源问题越来越成为国家发展的关键。
天然气是国家能源的重要做成部分，它具有成本低，效益高，无污染的特点，正日益显示出强大的发展潜力，然而其本身的性质决定了加气站是一个易燃、易爆、有毒的危险场所。
加气站一般多设在人流和车辆比较密集的场所，因此有必要对其进行安全评价与监控，以免造成不必要的财产损失与人员伤亡。
随着城市内部加气站数量的迅速增长，对其进行安全评价研究成为了一件迫在眉睫的事。
对加气站进行评价分析可以认识到加气站的危险危害因素，从而做到及早预防和监控，消除事故隐患。
通过安全评价实现加气站的有效管理和安全生产，是提高企业本质安全的一项基础性工作；
是为安全生产监督管理部门提供决策和技术监督支撑的有利手段；
是消除隐患、防范事故的一项重要举措；
对有效贯彻我国“安全第一、预防为主”的安全方针具有重要意义。
1.2国内外安全评价现状
1.2.1国外安全评价现状
安全评价技术起源于20世纪30年代。
它在20世纪60年代得到了很大的发展，首先应用于美国军事工业。
1962年4月美国公布了第一个有关系统安全的说明书《空军弹道导弹系统安全工程》，从此对与民兵式导弹计划有关的承包商提出了系统安全的要求，这是系统安全理论首次实际应用。
系统安全工程的发展和应用，为系统安全评价工作奠定了可靠的基础。
安全评价的现，实作用又促进许多国家政府、生产经营单位加强对安全评价的研究，开发自己的评价方法，对系统进行事先、事后的评价、分析、预测系统的安全可靠性，努力避免不必要的损失。
由于安全评价在减少事故，特别是重大恶性事故方面取得的巨大效益，许多国家的政府和生产经营单位都愿意投入巨额进行安全评价。
据统计，美国各公司共雇用了3000名左右的风险专业评价和管理人员，美国、加拿大等国就有50余家专门进行安全评价的“安全评价咨询公司”，且业务繁忙。
随着现代科技的迅速发展，特别是数学方法和计算机科学技术的发展，以模糊数学为基础的安全评价方法得到了发展和应用，并拓展了原有的方法和应用范围，如
模糊故障树分析、模糊概率法等。
算机专家系统、人工神经系统、计算机模拟技术也应用于对生产系统进行实时、动态的安全评价。
在加气站这一方面，国外用于CNG站安全评价的常用方法有:
美国道（Dow）化学公司的火灾、爆炸指数法，英国帝国化学公司蒙得工厂的蒙得评价法，日本的六阶段危险评价法，概率风险评价方法，安全检查表法，预先危险性分析等安全评价的方法，为消除事故隐患做出了贡献。
近几年，随着数学方法和计算机科学技术的发展，以模糊数学为基础的安全评价方法，得到了发展和投入应用，并拓展了原有的方法和应用范围，如模糊故障树分析、模糊概率法、应用计算机专家系统、决策支持系统、人工神经网络技术等，对统进行实时、动态的安全评价。
美国、英国、意大利和德国等西方发达国家都在CNG站安全评价方面引入新的数学方法和计算机应用技术，开发了一系列商业化的危险评价软件，在帮助人们找出导致事故发生的主要原因，认识潜在事故的严重程度，并确定减缓危险的方法等方面发挥了很大的作用。
除此之外，德国、意大利、美国等国家非常重视CNG站安全评价基础资料的收集，对CNG加气站的各种事故及事故发生原因进行了充分调查，按各系统主要设备的失效概率进行了分类，建立了CNG加气站故障率数据库，数据的输入和使用非常方便，为安全性和可靠性分析提供了重要的基础资料。
1.2.2国内安全评价现状
20世纪80年代初期，安全系统工程引入我国，受到许多大中型生产经营单位和行业管理部门的高度重视。
通过吸收、消化国外安全检查表和安全分析方法，机械、冶金、化工、航空、航天等行业开始应用安全分析评价方法，如安全检查表（SCA）、故障树分析（FTA）、故障类型及影响分析（FMFA）、事件树分析（ETA）、预先危险分析（PHA）、危险与可操作性研究（HAZOP）、作业条件危险性评价（LEC）等，有许多生产经营单位将安全检查表和事故树分析法应用到生产班组和操作岗位。
此外，对石油、化工等危险性较大的生产经营单位，应用道化学公司火灾、爆炸危险指数评价方法进行了安全评价，许多行业和地方政府有关部门制定了安全检查表和安全评价标准。
20多年来，我国的安全评价从无到有、从小到大，期间经历了许多曲折。
它的发展，吸取了环境影响评价、管理体系认证等其他类似工作的很多经验和教训。
国家安全生产监督管理总局已将安全评价体系作为安全生产六大技术支撑体系之一，安全评价体系将为保障我国的安全生产工作发挥巨大的作用。
在CNG站的安全评价方面，国内有许多学者付出了辛勤的劳动，并取得了一定进展。
西华大学的何太碧等人建立了CNG加气机技术水平评价指标体系，建立了国产CNG加气机技术水平评价指标体系层次模型，进行了指标测度，通过模型分解，采用专家打分法和功效函数法对定性指标和定量指标确定分值，建立了加气机技术水平评价标准。
同时运用三种分析研究方法，在理顺CNG加气站工艺流程及主要设备的同时，引进现代设备管理理念，结合综合评价方法，建立了CNG加气站设备水平评价的层次模型，找出影响CNG加气站技术的关键因素，为CNG加气站设备技术水平评价搭建理论平台。
童岱、黄海波等人对城市CNG加气站布局规划与评价方法研究体系进行了总体结构设计;
分析了城市CNG汽车加气站服务系统的结构体系和CNG加气站布局规划原则和评价指标体系;
通过对加气站安全评价要素集合分析，探讨了加气站生产工艺、加气站储气方式、加气能力、加气站与重要单位和建筑的间距等因素对安全的影响，构成了安全要素的模糊评判权系数行向量，建立了CNG加气站安全性模糊综合评价模型:
建立了对国产CNG加气站设备生产行业的各类产品的设计制造技术水平评价模型，以及对加气站在用设备在服役期内的实际技术状态评价模型;
开发了CNG汽车加气站整体布局综合评价分析软件。
四川大学等建立了CNG汽车加气站设备技术水平评价指标体系，讨论了确定CNG汽车加气站设备技术水平评价指标体系的原则和层次分析方法，建立了CNG汽车加气站评价指标体系框架模型和评价指标体系层次结构模型，该模型可用于对同一CNG汽车加气站不同型号同种设备或不同CNG汽车加气站同种设备的评价和排序。
最后，通过实例计算对CNG汽车加气站的压缩机技术水平进行了评估。
1.3论文的主要内容和结构
1.3.1论文的主要内容
本文是对西安杜城加气站进行安全评价研究，通过对危险危害因素的分析，从人的不安全行为和物的不安全状态将加气站划分为四个评价单元。
第一单元（加气单元）：
故障假设分析法；
第二单元（处理单元）：
危险与可操作性研究法；
第三单元（储气单元）：
道化学火灾、爆炸指数评价法；
第四单元（布局与管理单元）：
安全检查表分析法。
通过安全评价，发现加气站存在的一些问题，提出整改措施，最后得出安全评价结论。
1.3.2论文结构
第一章是绪论，简要介绍选题的目的及意义，国内外安全评价现状，论文的主要内容及安排；
第二章主要介绍了加气站工艺流程及其分析，介绍了加气站的五大系统；
第三章主要是加气站危险危害因素分析；
第四章主要进行了加气站安全评价单元的划分；
第五章主要介绍了安全评价的方法并针对加气站各个评价单元选择了相应的评价方法；
第六章是定性定量分析评价。
通过分析评价，找出各个单元中存在的可能的危险危害因素，为改进措施的提出提供依据；
第七章是加气站安全对策措施。
通过定性定量的分析评价，针对其中可能存在的危险危害因素，提出切实可行的改进措施；
第八章结论，对加气站安全评价应用研究进行了总结。
2加气站工艺流程与分析
2.1加气站工艺流程
气体运输设备通过卸气柱、计量系统，在压缩机以及优先顺序控制盘的作用下将气送到储气瓶，当有汽车来加气时，储气瓶的气会到达售气机，最后到达汽车。
流程图如图2-1所示。
图2-1加气站流程图
2.2杜城加气站的主要设备
CNG加气站的设备大致包括压缩机组、气体净化设备、储气器、加气机、充气控制仪（即优先/顺序控制盘）等。
2.2.1压缩机组
压缩机组是加气站最关键、最重要的核心设备，对整个加气站运行的的可靠性即成本有决定性影响。
天然气汽车加气站使用的大都是具有曲柄连杆的往复活塞压缩机，简称往复压缩机或活塞压缩机。
活塞压缩机主要用于一些流量不太大但压力相对较高的场合，这种压缩机对运行参数改变的适应能力较强，可较好适应加气站频繁变化的工作参数。
我们所说的压缩机一般指机组系统中的主机，压缩机主机本身并不能单独工作，还必须附以级间系统冷却、气体净化、安全保护等装置，这些装置构成的整体称为压缩机组。
天然气压缩机组的全部组成部分共同安装在一个底座上，称为撬状结构。
机组系统流程：
压缩机每一级出口设有一个气体冷却器，用于将气体温度降到后续部分允许的范围内。
每一级气体冷却器后设有一个气液分离器，用于将天然气中携带的润滑油和冷却而析出的水分分离掉，尤其是最后一级必须分离干净，否则水分和润滑油会对加气机和车燃料供应系统产生比较大的危害。
整个机组进口设有一个容积比较大的缓冲过滤器，其作用一是给压缩机营造一个平稳的吸气压力，一是分离掉天然气中可能携带的水滴和其他杂质。
各级汽缸排气口设有缓冲罐，以减小气流压力脉动，保证压缩机运行平稳。
整个压缩机进出口设有截止阀，用于停机时将压缩机组与其后的地面储气设备及其前面的天然气管道隔断，它可以是手动的，也可以是电器或电动的。
机组出口还设有单向阀，防止停机时地面储气装置中的高压气体倒流回压缩机组。
压缩机第一级进口与最后一级出口之间设有由气动阀控制的旁通管道，用于开机时减负荷启动。
每一级气液分离器上都设有安全排污装置，进行定时自动排污。
每一级汽缸出口都设有压力和温度传感器，用于检测相应信号。
两列填料漏气集中放空，各处排污也集中排放。
气动阀所需要的压缩空气有另外的微型空气压缩机提供，天然气压缩机组要求防爆，而该微型空气压缩机并不防爆，而是至于离机组比较远的位置。
加气站用压缩机的排气压力一般为25兆帕，有的稍微高一些，达到28兆帕，也有少数厂家的压缩机达到32兆帕，但分析表明，以排气压力25兆帕时最为经济、可靠和安全。
进气压力范围为0.035~9兆帕，压缩机排气量可根据不同规模进行选择，范围可为16~2000立方米/小时，常用排气量为200~300立方米/小时。
2.2.2气体净化设备
气体净化包括除尘、脱硫、脱水、脱油等操作工序，一般脱水工序除子站外均需设置，故最为重要。
由于我国管输天然气对水露点无要求，只规定进入大管网的净化器不含游离水即可（SY7514-88），因此管网中水蒸气基本是饱和的。
根据《汽车用压缩天然气》的规定，压缩天然气在储存和向汽车充气的过程中，在最高贮存压力下，气体中水露点应低于当地最低环境温度5摄氏度以下，如果达不到要求，压缩天然气可能会析出液态水。
液态水会严重损害汽车及加气站的安全。
目前脱水的方法大都用吸附法，吸附材料主要为分子筛。
除了供气量较小的加气站用一个吸附罐间歇性工作外，一般加气站大都用两个吸附罐轮流工作，以保证加气站连续运行。
在有油润滑压缩机压缩天然气时，气体中总是含有油分子的，在低压脱水系统中，最后必须设出有设备。
对于汽缸无油润滑压缩机，便可省去此设备。
在高压脱水系统中能起到同时脱水、脱油的作用也可不用专门除油器。
天然气管道难免有腐蚀，尤其新使用的管道杂质是难免的。
因此，在压缩机入口前，或者低压脱水装置管道前应设置除尘过滤器。
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”。
2.2.3储气器
储气器按用途可以分为三类。
一类是在加气站地面上用于储存压缩机或运输车所提供的气体，以备充装给燃气车辆的，称为站用储气器或地面瓶组。
站用储气器是固定设备，我国规定站用储气器的额定工作压力为25Mpa，这种储气器的单瓶容积或总容积较大。
一类是用于从母站装在高压天然气以运送至子站的，称为运输用储气瓶或运输气瓶，额定工作压力为20Mpa。
第三种是装在燃气车辆上为发动机储存并提供天然气燃料的，称为车载储气器，这种储气器的单瓶容积最小为50L，其允许额定压力也是20Mpa。
2.2.4加气机
加气机的具体结构形式与地面瓶组的设置方式及加气站类型有关。
目前加气站一般采用地面设置高、中、低三种储气瓶的工作方式，对于这样的三储气瓶系统，加气机有三根进气管，分别与地面上的高、中、低压储气瓶相连，故称为三线进气加气机。
加气机的核心部件是流量计量装置，附属部分包括电磁阀组、加气抢、电脑控制仪等。
电脑控制仪的作用是是根据实际情况控制电磁阀组的启闭，以尽快完成对车辆的充气，同时决定充气结束时车辆气瓶内的压力，通过其设置面板可以设定加气机的一些运行参数，如天然气的标准密度，每方气的单价等。
同时控制仪也将加气机的气量、单价等实时工作参数送至显示板，直观、动态的显示给用户。
压力变送器的作用是感受车辆气瓶内压力，以作为电脑控制仪的决策参数之一。
如果加气机上安装了压力表，还可以同时显示充气压力。
2.2.5控制仪
加气站或压缩机组大都采用了PLC监控系统，用于压缩机组甚至整个站的运行控制，包括机组的启动、停止、卸载和各种正常操作，以及在运行不正常或出现故障时的安全关闭或故障报警，还可以进行故障诊断和参数设定，具有手动/自动控制选择功能。
3杜城加气站危险危害因素分析
任何事故都是由人的不安全行为和物的不安全状态引发的，因此，在分析加气站危险危害因素是应从这两方面考虑，从而全面了解加气站的安全状况，作出正确的评价并提出科学合理的安全技术与管理措施。
加气站工艺运行的介质天然气是一种易燃、易爆、有毒的物质，根据《建筑设计防火规范》（GBJl6—87（2001年版））的生产火灾危险性分类，天然气为甲类火灾危险性物质。
因此，火灾爆炸是加气站的主要危险。
3.1物质的性质
物质的危害性压缩天然气加气站生产运行过程中涉及的主要危险、有害物质是天然气。
天然气是一种混合气体，其主要成份是甲烷，还含有少量的乙烷、C3、C4等，如果泄漏，能迅速扩散，顺风飘移，遇明火回燃。
若与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火极易燃烧爆炸。
根据《危险化学品名录》，天然气属于第2.1类易燃气体，根据《石油天然气工程设计防火规范》，天然气的火灾危险性分类为甲B类。
其危险性主要表现在以下几个方面：
（1）易燃性。
天然气极易燃烧，其火灾危险性为甲B类。
（2）易爆性。
天然气的爆炸极限较宽，爆炸下限较低，泄漏到空气中易形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸，燃烧分解产物为CO、CO2。
（3）易扩散性。
天然气的密度比空气小，泄漏后不易留在低洼处，有较好的扩散性。
（4）窒息性。
天然气为烃类混合物质，是无色、无臭气体。
甲烷无毒，但空气中甲烷浓度过高能使人窒息，当空气中甲烷达到25%～30%时，由于使氧含量相对降低而能引发一系列缺氧症状，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、精细动作故障等，甚至窒息、昏迷。
3.2火灾、爆炸
（1）加气站的输气干线、站内管线、加气机、阀组、汇管、截断阀及安全附件等受外力、沉重物体的压轧、打击、腐蚀等作用，有可能导致管线穿孔、破裂，阀门密闭性不严，管件出现裂纹等，从而引起天然气泄漏，遇火源发生火灾、爆炸事故。
（2）设备设施防雷、防静电装置位置、连接方法不正确，防雷、防静电效果达不到设计要求；
避雷装置故障或消除静电装置失灵；
年久失修接触不良，接地电阻过大等情况存在，均有可能因起不到应有的防雷、防静电作用而引发火灾、爆炸事故的发生。
（3）加气站场中的照明装置、供电线路、配电盘等电气设备，若存在设计缺陷、电气线路短路、过载及接触电阻过大等，都有可能导致电火花及电弧的产生，进而引发电气火灾事故。
若遇泄漏的天然气，则易引起火灾、爆炸事故。
3.3中毒和窒息
天然气属于低毒性，但有窒息性的气体。
天然气存在于整个输气管网及站场的主要生产设备中，一旦发生泄漏，若扩散条件不利，则容易导致人员窒息事故的发生。
3.4压力容器爆炸
加气母站脱硫、脱水分离器，车载储气瓶均属于压力容器，若存在设计缺陷、设备腐蚀、误操作导致容器超压等情况时，有可能造成容器爆炸事故的发生。
3.5触电
对于站场内的照明装置、供电线路、配电盘等电气设备，在进行电气设备操作时，若存在设施受损、老化、绝缘失效或存在缺陷（如电气设备、线路绝缘达不到安全要求，安全防护装置、设施不当，安全间距不足等）以及违章操作等情况时均有可能引起人员触电事故。
3.6物体打击
站场内阀组、压缩机、加气机等均为带压设备，若仪表失灵或操作不当，就有可能在压力作用下对操作人员造成物体打击伤害。
3.7车辆伤害
加气车辆进出站场时，若管理不善、控制不严，容易发生车辆伤害事故。
另外，管理、操作人员及拖车驾驶员也可能因交通事故造成车辆伤害。
3.8噪声与振动
噪声与振动主要来自加气站压缩机，长期接触较强噪声会对人体产生不良影响，甚至引起噪声性疾病，还可以诱发神经系统、心血管系统、消化系统的各种疾病。
噪声干扰会影响信息交流，听不清谈话或信号，促使误操作发生率上升。
3.9雷电
加气站场中设备设施的防雷设施未设置、设置不合理，或防雷设施损坏未及时进行修复，电气设施如果接地不良、布线错误，各供电线路、电源线、信号线、通信线、馈线未安装相应的避雷器或未采取屏蔽措施，都有可能遭受雷击后，造成被雷击物体遭受严重的破坏，电力、电气系统损害以及引发火灾爆炸等事故的发生。
3.10人的因素
施工动火及维检修作业危险、有害因素辨识管线、设备、容器内可燃物质处理不干净，相连物料管道未隔开或未完全隔开、阀门内漏及不执行动火规定的安全措施等原因，动火时易发生火灾、爆炸事故；
由于作业环境的不同，还可能造成高处坠落、物体打击、车辆伤害、触电事故、中毒窒息等伤害。
4杜城加气站评价单元划分
4.1加气站平面布置
加气站设有储气区和天然气压缩机组，包括脱水、脱硫等装置、天然气压缩机及冷却系统等。
加气营业区设有加气区、营业站房（含营业室、财务室、值班室、办公室等）、控制室（含高低压变配电室、消防控制系统等）。
如图4-1所示
图4-1加气站平面布置图
1：
脱水塔、脱硫塔、除尘塔、缓冲罐2：
压缩机间3：
水冷器
4：
储气瓶组5：
控制室6：
站房7：
加气机
4.2评价单元的划分
4.2.1划分评价单元的目的和意义
以整个系统作为评价对象实施评价时，一般按一定原则将评价对象分成若干个评价单元分别进行评价，再综合为整个系统的评价。
划分评价单元的目的，是为了方便评价爱工作的进行，提高评价工作的准确性和全面性。
将系统划分为不同类型的评价单元进行评价，不仅可以简化评价工作，减少评价工作量，避免遗漏，而且由于能够得出各评价单元危险性（危害性）的比较概念，因此可以避免以最危险单元的危险性（危害性）来表征整个系统的危险性（危害性），夸大整个系统产生危险（危害）的可能，从而提高了评价的准确性，降低了采取对策措施所需的安全投入。
4.2.2评价单元划分的原则和方法
划分评价单元是为评价和评价方法服务的，要便于评价工作的进行，有待提高评价工作的准确性，评价单元一般以生产工艺、工艺装置、物料的特点和特征与危险危害因素的类别、分布有机结合进行划分，还可以按评价的需要将一个评价单元再划分为若干个子评价单元或更细致的单元。
划分评价单元的基本原则：
1）各评价单元的生产过程相对独立
2）各评价单元在空间上相对独立
3）各评价单元的范围相对固定
4）各评价单元之间具有明显的界限
这几项评价单元划分原则并不是孤立的，而是有内在联系的，划分评价单元时应该考虑各方面的因素进行划分。
划分评价单元的方法：
1）以危险危害因素的类别为主划分评价单元
a）对于工艺方案、总体布置及自然条件和社会环境对系统的影响等综合性的危险、有害因素的分析和评价，宜将整个系统作为一个评价单元。
b）将具有共性危险因素、有害因素的场所和装置化为一个单元。
2）以装置和物质特征划分评价单元
应用火灾爆炸指数法、单元危险性快速排序法等评价方法进行火灾爆炸危险性评价时，除按照下列具体原则外，还应按照评价方法的有关规定划分评价单元。
a）按工艺装置功能划分，可分为：
原料贮存区域；
反应区域；
产品蒸馏区域；
吸收或洗涤区域；
中间产品贮存区域；
产品贮存区域；
运输装卸区域催化剂处理区域；
副产品处理区域；
废液处理区域；
通入装置区的主要配管桥区；
其他（过滤、干燥、固体处理、气体压缩等）区域。
b）按布置的相对独立性划分，主要有以下原则：
以安全距离、防火墙、防火堤、隔离带等与其他装置隔开的区域或
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