CNG汽車加氣站的工作原理及類型

1、CNG汽車加氣站的工作原理及類型隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和車輛保有量的增加，汽車尾氣的排放對大 氣環(huán)境的污染也進(jìn)一步加劇。隨著天然氣資源的開發(fā)利用,為改善汽 油、柴油燃燒后對環(huán)境造成的污染，壓縮天然氣(CNG)汽車得到了廣 泛的推廣和應(yīng)用，壓縮天然氣(CNG)汽車加氣站也隨之建立，以滿足 天然氣汽車燃料的需要。然而,天然氣具有火災(zāi)爆炸危險性,尤其是 高壓運(yùn)載與儲存、油氣雙燃料站等安全技術(shù)問題，必須引起高度重視。、CNG汽車加氣站的工作原理及類型1 .壓縮天然氣加氣站的工作原理加氣站的工作原理是將通過管線輸送到加氣站的天然氣，先進(jìn)行 凈化處理,再通過壓縮系統(tǒng)使其壓力達(dá)到25MPa ,最后由高壓儲氣

2、 瓶組和售氣機(jī)將壓縮天然氣加入車輛儲氣瓶。壓縮天然氣加氣站通常 由六個系統(tǒng)組成，即調(diào)壓計量系統(tǒng)，凈化干燥系統(tǒng)，氣體壓縮系統(tǒng)， 氣體儲存系統(tǒng),設(shè)備控制系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)。2 .類型壓縮天然氣汽車加氣站按其使用功能,通常分為：天然氣汽車加 氣站，油氣混加站，子、母加氣站等幾種形式。單一的天然氣加氣站 只能為汽車加天然氣燃料,油氣混加站可加注油、氣兩種燃料。子母站設(shè)計,母站是與輸氣管道相連的站”在母站內(nèi)完成天然氣的凈化、 壓縮等主要工作，天然氣被增壓至25MPa，給氣瓶或氣瓶拖車充氣; 子站不需要連接供氣管線，依靠母站來的氣瓶拖車供氣；子、母站都 可以完成給汽車加氣的工作。子、母加氣站式節(jié)省建站資金和土

3、地” 有利于母站集中凈化，子站的火災(zāi)危險性較低,可建在交通樞紐附近, 便于使用。從設(shè)備結(jié)構(gòu)上來分”加氣站可分為開放式結(jié)構(gòu)和撬裝式結(jié)構(gòu)。開放式結(jié)構(gòu)是將加氣站所有設(shè)備安裝在廠房內(nèi)，按工藝流程 高低壓管道和各種閥門將這些設(shè)備組裝起來,形成一個開環(huán)工藝系 統(tǒng)；撬裝式結(jié)構(gòu)是將加氣站的主要設(shè)備（凈化、壓縮、冷卻、控制、 儲氣等）集中在一個撬裝的底座上，形成一個可閉環(huán)控制的整體設(shè)備 系統(tǒng)。從安全性上講，撬裝式結(jié)構(gòu)要優(yōu)于開放式結(jié)構(gòu)。二、CNG汽車加氣站的火災(zāi)危險性分析1 .天然氣具有危險性天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃?xì)怏w，甲類火災(zāi)危險性，爆炸 極限為5%15% （V/V）,最小點火能量僅為028mJ ,燃燒

4、速 度快，燃燒熱值高（平均熱值為33440IU / m3），對空氣的比重為0 .5 5 ,擴(kuò)散系數(shù)為0 . 196 ,極易燃燒、爆炸，并且擴(kuò)散能力強(qiáng)，火勢 蔓延迅速,旦發(fā)生火災(zāi)難以施救。2. 泄漏引發(fā)事故站內(nèi)工藝過程處于高壓狀態(tài),工藝設(shè)備容易造成泄漏，氣體外泄 可能發(fā)生地點很多，管道焊縫、閥門、法蘭盤、氣瓶、壓縮機(jī)、干燥 器、回收罐、過濾罐等都有可能發(fā)生泄漏；當(dāng)壓縮天然氣管道被拉脫 或加氣車輛意外失控而撞毀加氣機(jī)時會造成天然氣大量泄漏。泄漏氣 體一旦遇引火源，就會發(fā)生火災(zāi)和爆炸。1995年9月29日，四川 自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸，造成 重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故

5、。3. 高壓運(yùn)行危險性大壓縮天然氣加氣站技術(shù)要求充裝站的壓縮機(jī)必須加壓至25MPa 以上，才能將天然氣壓縮到鋼瓶內(nèi)，這是目前國內(nèi)可燃?xì)怏w的最高壓 力貯存容器。若鋼瓶質(zhì)量或加壓設(shè)備不能滿足基本的技術(shù)要求，稍有 疏忽，便可發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故。1995年10月7日，四川省遂寧 市壓縮天然氣加氣站因鋼瓶質(zhì)量問題發(fā)生噴射燃燒,火焰柱高達(dá)20 余米，造成直接經(jīng)濟(jì)損失18萬余元。系統(tǒng)高壓運(yùn)行容易發(fā)生超壓，系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用 壓力,最終超過設(shè)備及配件的強(qiáng)度極限而爆炸或局部炸裂。3天然氣質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)站天然氣的質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)天然氣GBI782019 99中規(guī)定的II類氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和壓縮機(jī)運(yùn)行要求

6、的有關(guān)規(guī)定。增壓后進(jìn) 入儲氣裝置及出站的壓縮天然氣的質(zhì)量必須符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)車用 壓縮天然氣GBI8047的規(guī)定。若進(jìn)入加氣站的天然氣硫化氫含量 大于20ms / m3時，站內(nèi)應(yīng)設(shè)置脫硫裝置，脫硫塔設(shè)在壓縮機(jī)前可 保護(hù)壓縮機(jī)組,選用雙塔輪換使用，有利于裝置運(yùn)行和維護(hù)。當(dāng)進(jìn)站 天然氣需脫水處理時，脫水可在天然氣增壓前、增壓中或增壓后進(jìn)行, 脫水裝置設(shè)雙塔。4. 設(shè)置安全保護(hù)裝置在遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)的天然氣進(jìn)站管道上應(yīng)設(shè)緊急手動截斷閥，一旦發(fā) 生火災(zāi)或其他事故，自控系統(tǒng)失靈時，操作人員可靠近并關(guān)閉截斷閥, 切斷氣源，防止事故擴(kuò)大。手動緊急截斷閥的位置應(yīng)便于發(fā)生事故時 能及時切斷氣源。錯氣瓶組（儲氣井）進(jìn)氣

7、總管上應(yīng)設(shè)安全閥及緊急放散管、壓力表 及超壓報警器。每個儲氣瓶（井）出口應(yīng)設(shè)截止閥。以保證儲氣設(shè)備的 安全運(yùn)行及發(fā)生事故時能及時切斷氣源。為防止進(jìn)站加氣汽車控制失 誤撞上儲氣設(shè)施造成事故，儲氣瓶組或儲氣井與站內(nèi)汽車通道相鄰一 側(cè),應(yīng)設(shè)安全防撞攔或采取其他防撞措施。壓縮機(jī)出口與第一個截斷閥之間應(yīng)設(shè)安全閥，安全閥的泄放能力 不應(yīng)小于壓縮機(jī)的安全泄放量；壓縮機(jī)進(jìn)、出口應(yīng)設(shè)高、低壓報警和 高壓越限停機(jī)裝置；壓縮機(jī)組的冷卻系統(tǒng)應(yīng)設(shè)溫度報警及停車裝置； 壓縮機(jī)組的潤滑油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)低壓報警及停機(jī)裝置。加氣機(jī)應(yīng)設(shè)安全限壓裝置；加氣機(jī)的進(jìn)氣管道上宜設(shè)置防撞事故 自動切斷閥；加氣機(jī)的加氣軟管上應(yīng)設(shè)拉斷閥，拉斷閥在外

8、力作用下 分開后，兩端應(yīng)自行密封，當(dāng)加氣軟管內(nèi)的天然氣工作壓力為20MP a時，拉斷閥的分離拉力范圍宜為400600N。加氣機(jī)附近應(yīng)設(shè)防撞 柱（欄）,防止進(jìn)站汽車失控撞上加氣機(jī)。加氣站內(nèi)的天然氣管道和儲氣瓶組應(yīng)設(shè)置泄壓保護(hù)裝置，以便迅 速排放天然氣管道和儲氣瓶組中需泄放的天然氣。在儲氣瓶組事故時 緊急排放的氣體，火災(zāi)或檢修設(shè)備時排放系統(tǒng)氣體，一次泄放量大于 500m3（基準(zhǔn)狀態(tài)），很難予以回收，只能通過放散管迅速排放。壓縮 機(jī)停機(jī)卸載的天然氣量，一般太于2m3（基準(zhǔn)狀態(tài)），并且泄放次數(shù)平 均每小時23次以上，排放到專用回收罐較為妥當(dāng)。因為天然氣比 重小于空氣，能很快擴(kuò)散，拆修儀表或加氣作業(yè)時一

9、次泄放量小于2 m3（基準(zhǔn)狀態(tài)）的氣體可排人大氣 泄壓保護(hù)裝置應(yīng)采取防塞和防凍 措施。加氣站不同壓力級別系統(tǒng)的放散管宜分別設(shè)置，放散管管口應(yīng)高 出設(shè)備平臺2m及以上，且應(yīng)高出所在地面5m及以上。5選擇適當(dāng)材質(zhì)的設(shè)備增壓前的天然氣管道應(yīng)選用無縫鋼管，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)輸 送流體用無縫鋼管GB8163的有關(guān)規(guī)定。增壓后的天然氣管道應(yīng)選 用高壓無縫鋼管，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)高壓鍋爐用無縫鋼管G B5310或不銹鋼無縫鋼管GB/T14976的有關(guān)規(guī)定。對嚴(yán)寒地 區(qū)的室外架空管道選材還要考慮環(huán)境溫度的影響。由于天然氣內(nèi)含有 硫化氫、二氧化碳、殘存凝析油等腐蝕性介質(zhì)，加氣站內(nèi)與壓縮天然 氣接觸的所有設(shè)備

10、、管道、管件、閥門、法蘭、墊片等的材質(zhì)應(yīng)具備 抗腐蝕、耐老化等能力。加氣站內(nèi)的所有設(shè)備、閥門、管道、管件的設(shè)計壓力應(yīng)比最大工 作壓力高10% ,且在任何情況下不應(yīng)低于安全閥的起始工作壓力。埋地管道防腐設(shè)計應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)（鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控 制工程設(shè)計規(guī)范SY0007的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)采用最高級別防腐絕緣 保護(hù)層。6控制和消除引火源加氣站內(nèi)爆炸危險區(qū)域的等級范圍劃分應(yīng)按（汽車加油加氣站設(shè) 計與施工規(guī)范GB501562002確定。按照（爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境 電力裝置設(shè)計范GB50058的規(guī)定,使用高于或等于相應(yīng)作業(yè)區(qū)域 氣體級別的防爆電氣設(shè)備。爆炸危險區(qū)域慎用移動式W便攜式電器， 禁止私拉亂接，

11、違章用電。加氣站的站房和罩棚按建（構(gòu)）筑物的防雷考慮，一般都采用避雷 帶（網(wǎng)）保護(hù)。天然氣儲氣瓶組必須進(jìn)行防雷接地，接地點不少于2處。 儲氣瓶組、管道、法蘭及其他金屬附件均進(jìn)行電氣連接并接地。雷雨 天氣應(yīng)停止加氣作業(yè)。嚴(yán)格控制修理用火，嚴(yán)禁煙火和明火，防止摩擦撞擊打火，作業(yè) 時不得使用電氣焊、割。7采取通風(fēng)措施為了防止爆炸性混合物的形成，加氣站爆炸危險區(qū)域內(nèi)的房間應(yīng) 采取通風(fēng)措施,以防止發(fā)生中毒和爆炸事故。采用自然通風(fēng)時，通風(fēng) 口總面積不應(yīng)小于300cm ; / m（地面），通風(fēng)口不應(yīng)少于2個，且 應(yīng)靠近可燃?xì)怏w易積聚的部位設(shè)置，盡可能均勻，不留死角，以便可 燃?xì)怏w能夠迅速擴(kuò)散。對于可能泄漏天然氣的建筑物，以上排風(fēng)為主。 采用強(qiáng)制通風(fēng)時，通風(fēng)設(shè)備的通風(fēng)能力在工藝設(shè)備工作期間應(yīng)按每小 時換氣15次計算在工藝設(shè)備非工作期間應(yīng)按每小時換氣5次計算。8.設(shè)置可燃?xì)怏w檢測報警裝置為了能及時檢測到可燃?xì)怏w非正常超量泄漏，以便工作人員盡快 進(jìn)行泄漏處理，防止或消除爆炸事故隱患，加氣站應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢 測報警系統(tǒng)。壓縮天然氣儲氣瓶間（棚）、天然氣泵和壓縮機(jī)房（棚）等 場所應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器。報警器宜集中設(shè)置在控制室或值班室 內(nèi)，操作人員能及時得到報警?？扇?xì)怏w檢測器和報警器的選用和安 裝，應(yīng)符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報 警設(shè)計規(guī)范SH3063的有關(guān)規(guī)