如何保證CNG加氣站的運(yùn)行安全

如何保證CNG加氣站的運(yùn)行安全一、加氣站的安全綜述⒈安全是保證加氣站正常運(yùn)行的關(guān)鍵天然氣是一種可燃?xì)怏w，在特定的條件下有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。在加氣站系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，天然氣又總是處于高壓狀態(tài)，壓力高達(dá)25Mpa。這種苛刻的條件，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量及四周環(huán)境，都提出了很高的要求。一旦發(fā)生不安全事故，必將對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失，同時(shí)也會(huì)對(duì)天然氣汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生不良影響。關(guān)于氣、柴油，液化石油氣和CNG的混合加氣站，移動(dòng)式加氣站等，安全防范措施的強(qiáng)化還需提升一個(gè)等級(jí)。因此安全是保證CNG汽車加氣站正常運(yùn)行的關(guān)鍵，決不能有絲毫的松懈和大意。⒉天然氣是最安全的可燃?xì)怏w⑴天然氣比空氣輕天然氣密度為0.7kg/m3左右，對(duì)干空氣的相對(duì)密度為0.58－0.62〔甲烷的含量不同該數(shù)值不盡相同〕，幾乎是空氣的一半，即使有泄漏，在空氣中會(huì)迅速擴(kuò)散，很難形成遇火燃燒的濃度，不易形成可燃性混合氣體，也就不易發(fā)生火災(zāi)。相比之下，汽油有很強(qiáng)的揮發(fā)性，極易和空氣形成可燃性混合性氣，遇微小火花即燃。因此，在汽車漏油后發(fā)生火災(zāi)是常見(jiàn)的事故。⑵天然氣的燃點(diǎn)高天然氣燃點(diǎn)在650℃以上，比汽油燃點(diǎn)427℃高出223℃，顯然遇火天然氣比汽油更難于點(diǎn)燃。所以天然氣比汽油更安全。⑶天然氣的爆炸極限高相對(duì)空氣的含量，天然氣的爆炸極限是4.7%～15%，在自然環(huán)境中形成這一條件十分困難；而汽油的爆炸極限是1%～5%，天然氣比汽油高達(dá)2.5～4.7倍，即在同樣條件下天然氣比汽油更難于爆炸了。⑷壓縮天然氣釋放時(shí)激烈吸熱壓縮天然氣釋放過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱過(guò)程，當(dāng)壓縮天然氣從容器或管路中泄漏時(shí)，泄孔四周會(huì)迅速形成一個(gè)低溫區(qū)，甚至結(jié)冰，使天然氣燃燒困難。通過(guò)以上分析可知，天然氣雖是可燃?xì)怏w，但是只要掌握了它的物理特性，科學(xué)使用、規(guī)范操作就不會(huì)發(fā)生意外事故。⒊CNG加氣站是在完全封閉的條件下運(yùn)行在CNG加氣站上，壓縮天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和加注都是在系統(tǒng)嚴(yán)格密封的條件下進(jìn)行，泄漏的可能性很小。相反，加油站中汽油的儲(chǔ)存和加注，雖是常壓狀態(tài)，但其油罐、油箱和加油槍并無(wú)嚴(yán)格的密封措施，皆與大氣相通。由于汽油的高揮發(fā)性，尤其在汽車加油時(shí)，在油箱四周容易和空氣形成可燃性混合氣，遇火即燃，發(fā)生火災(zāi)。⒋加氣站的儲(chǔ)氣瓶組質(zhì)量可靠加氣站的儲(chǔ)氣瓶雖然工作壓力高達(dá)25Mpa，但在制造要求和質(zhì)量保證上比汽油罐和汽油箱要嚴(yán)格的多。CNG儲(chǔ)氣瓶屬于高壓容器，它的制定制造必須嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，生產(chǎn)廠必須取得制造許可證，每批產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)壓力容器監(jiān)檢部門認(rèn)可的十余種試驗(yàn)合格后方可出廠。⒌施行證實(shí)CNG汽車系統(tǒng)是最安全的依據(jù)國(guó)外報(bào)道，意大利在推廣使用壓縮天然氣汽車的30年歷史中，不曾發(fā)生過(guò)因壓縮天然氣而引起的任何傷亡事故。美國(guó)曾從1970年以后的汽車事故中抽樣調(diào)查了1300起碰撞事故，沒(méi)有一起爆炸事故與天然氣系統(tǒng)有關(guān)。在180次車輛尾部碰撞事故中，也沒(méi)有因儲(chǔ)氣瓶而產(chǎn)生過(guò)傷亡的紀(jì)錄。這個(gè)安全指標(biāo)覆蓋面超過(guò)2400輛車，總行駛里程約3億公里。荷蘭在試驗(yàn)中以每小時(shí)70公里的速度碰撞被加壓的儲(chǔ)氣瓶，容器未破壞。大量施行已經(jīng)證實(shí)CNG汽車比汽油汽車安全。⒍保證加氣站安全的方法和途徑這在國(guó)內(nèi)外的熟悉上是有差距的。國(guó)內(nèi)是通過(guò)距離來(lái)保證安全的，國(guó)外先進(jìn)國(guó)家則是用技術(shù)來(lái)保安全。這可從下面的標(biāo)準(zhǔn)比較中清楚的看出：

項(xiàng)

目

美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

新西蘭標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)⒈防火間距明火花地點(diǎn)

≮3m

≮3m

30m重要公共建筑

≮3m

≮

30m

主要道路街道

≮3m

≮5m

20m⒉站內(nèi)設(shè)備安全距離*壓縮機(jī)房－低壓配電間

5m壓縮機(jī)房－儲(chǔ)氣瓶棚

3m低壓配電間－儲(chǔ)氣瓶棚

5m壓縮機(jī)房－售氣機(jī)棚

≮3m

≮4m

3m低壓配電間－售氣機(jī)棚

≮4m

5m調(diào)壓系統(tǒng)－壓縮機(jī)房

≮6m

售氣機(jī)棚－儲(chǔ)氣瓶棚

≮1m

≮

3m

*國(guó)外的指標(biāo)中皆不包括建筑物，如房和棚，僅指設(shè)備與設(shè)備之間的直接距離，所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)距離。

我們從四川等地所建的國(guó)產(chǎn)加氣站可以見(jiàn)到，由于加氣站的設(shè)備之間以及和四周的建筑物間的距離很長(zhǎng)，占地面積很大；但從國(guó)外CNG加氣站的多次考察中，卻給我們留下了極為深入的印象，他們所建的加氣站不但占地面積十分小，幾乎沒(méi)有建筑，設(shè)備全部露天放置。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因，自然是由于國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)落后，技術(shù)水平低，加之CNG汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后所造成的?，F(xiàn)正在逐步發(fā)生變化。⒎自動(dòng)化程度較高的橇裝式壓縮機(jī)站是加氣站的最正確選擇通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外許多CNG加氣站設(shè)備制造商的考察和調(diào)研，我們選擇了美國(guó)安吉國(guó)際公司〔ANGIinternational,LLC〕的加氣站設(shè)備作為我們推廣的樣機(jī)。其中的橇裝式壓縮機(jī)站技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度較高。經(jīng)過(guò)幾年的推廣應(yīng)用，我們認(rèn)為該設(shè)備確實(shí)名不虛傳，性能優(yōu)異、安全可靠，是CNG加氣站設(shè)備的理想選擇。二、安吉公司橇裝站的安全監(jiān)控和保護(hù)措施設(shè)備與系統(tǒng)在制定以及制造過(guò)程中所采納的安全措施，是保證CNG加氣站安全運(yùn)行的先決條件，加氣站所選設(shè)備首先必須滿足安全可靠的基本要求。我們現(xiàn)就美國(guó)安吉公司橇裝式壓縮機(jī)站的安全監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)措施予以分析。⒈橇裝結(jié)構(gòu)，使主要設(shè)備都集中在一個(gè)封閉的金屬箱體〔類似集裝箱〕中，該箱體具有防雨、降噪、和便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)還具有隔爆作用。⒉防爆制定，橇裝內(nèi)和售氣機(jī)中所有電機(jī)、控制箱、閥門、儀表、管線等均采納了防爆元器件和防爆措施。僅有電機(jī)起動(dòng)器不防爆，但裝在遠(yuǎn)離壓縮機(jī)站的地方。⒊集中排空系統(tǒng)，壓縮機(jī)停機(jī)后滯留在系統(tǒng)中的氣體；各氣動(dòng)閥門的回位氣體；安全閥釋放的氣體；壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)所泄漏的氣體；各級(jí)凝集過(guò)濾器所排出的氣體；以及售氣機(jī)軟管中的剩余氣體等，皆集中通過(guò)壓縮機(jī)站頂部的排空系統(tǒng)，排放到大氣中去〔部分在未超過(guò)安全壓力之前，先進(jìn)入回收罐〕。⒋緊急關(guān)閉閥，在壓縮機(jī)入口前，壓縮機(jī)和氣瓶組與售氣機(jī)之間，安裝了兩組緊急自動(dòng)關(guān)閉閥，在系統(tǒng)中多處安裝了單向截止閥，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況〔如局部泄漏使該處壓力下降；管路或系統(tǒng)堵塞，造成壓力升高，以及突然斷電等〕，機(jī)組會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，保證天然氣封閉在系統(tǒng)中，不會(huì)泄漏，也不會(huì)倒流。⒌手動(dòng)緊急制動(dòng)閥〔ESD按鈕〕，系統(tǒng)在壓縮機(jī)站主控制屏上，橇裝外墻壁上，以及售氣機(jī)旁分別安裝了三組手動(dòng)緊急制動(dòng)閥，一旦出現(xiàn)異常狀況，自動(dòng)控制系統(tǒng)未動(dòng)作或者失靈時(shí)，可保證人工能及時(shí)切斷電源和氣路。⒍強(qiáng)勁的風(fēng)冷系統(tǒng)，可在橇裝內(nèi)產(chǎn)生8級(jí)以上的強(qiáng)風(fēng)，保證機(jī)組運(yùn)行時(shí)，即使系統(tǒng)有天然氣泄漏，也會(huì)馬上被排出到大氣中，決不會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。⒎橇裝內(nèi)天然氣泄漏報(bào)警器，保證在停機(jī)時(shí)一旦有天然氣泄漏可馬上報(bào)警〔一般設(shè)定為天然氣在空氣中的含量等于爆炸下限的20%時(shí)〕。⒏露天安裝的橇裝結(jié)構(gòu)，即使出現(xiàn)一些泄漏也會(huì)馬上擴(kuò)散到空氣中，可保證機(jī)組是安全的。⒐安全閥，整個(gè)系統(tǒng)共設(shè)置了16個(gè)安全閥，分別保證壓縮機(jī)各級(jí)出口壓力、回收罐最高壓力、儲(chǔ)器瓶組壓力、高壓管路、以及售氣機(jī)壓力等關(guān)鍵環(huán)節(jié)不會(huì)超壓，否則安全閥會(huì)自動(dòng)泄壓，保證系統(tǒng)安全。⒑控制系統(tǒng)的重點(diǎn)在保證運(yùn)行安全。在關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)部位都設(shè)置了各種傳感器，以保證某部位出現(xiàn)異常，如壓縮機(jī)入口壓力過(guò)高、潤(rùn)滑油壓過(guò)低、壓縮機(jī)出口溫度過(guò)高等，都可使控制系統(tǒng)及時(shí)感知，并馬上緊急停機(jī)。⒒計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可使管理人員在遠(yuǎn)離壓縮機(jī)站的營(yíng)業(yè)室，甚或公司的集中控制室里，即時(shí)發(fā)現(xiàn)加氣站的工作異常狀況，并采用緊急措施。⒓售氣機(jī)的自動(dòng)關(guān)閉閥，售氣機(jī)加氣軟管和售氣機(jī)之間采納特別連接方式，如果司機(jī)忘記倉(cāng)促開(kāi)車，加氣槍和軟管被汽車帶走時(shí)，該軟管能自動(dòng)和售氣機(jī)脫開(kāi)，并自動(dòng)關(guān)閉出氣管道，保證天然氣不會(huì)泄漏。三、加氣站建設(shè)所依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)加氣站的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是各個(gè)國(guó)家多年來(lái)在加氣站設(shè)備制造和和建站方面的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，是我們從事CNG加氣站這個(gè)行業(yè)所應(yīng)遵循的技術(shù)法律依據(jù)，也是加氣站安全的基本保證，必須不打折扣的嚴(yán)格執(zhí)行。

⒈美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)⑴NFPA52－美國(guó)壓縮天然氣汽車燃料系統(tǒng)⑵NFPA70－美國(guó)國(guó)家電子標(biāo)準(zhǔn)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)〔NFPA〕所制定⑶ASME/ANS/B31.3－美國(guó)化工和煉油廠管道標(biāo)準(zhǔn)⑷ASME8－美國(guó)鍋爐和壓力容器標(biāo)準(zhǔn)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)所制定以上四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)CNG汽車行業(yè)必須嚴(yán)格執(zhí)行的基本標(biāo)準(zhǔn)，是設(shè)備制定、制造和加氣站建設(shè)的依據(jù)，許多國(guó)家都參照?qǐng)?zhí)行。安吉公司所生產(chǎn)的加氣站設(shè)備完全符合這些標(biāo)準(zhǔn)的要求，安全可靠。

⒉我國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)⑴GB150－95鋼制壓力容器⑵JB4730-94壓力容器無(wú)損檢測(cè)⑶〔81〕勞總鍋?zhàn)?號(hào)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程⑷GB3323-87鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí)

⒊我國(guó)燃?xì)夂凸艿罉?biāo)準(zhǔn)⑴GB5028-93城鎮(zhèn)燃?xì)庵贫ㄒ?guī)范⑵GBJ236-82現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范⑶SY4060-93天然氣凈化裝置設(shè)備與管道安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范⑷GB/T14976-94流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管

⒋CNG加氣站的制定和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)⑴SY/T7546-96汽車用壓縮天然氣⑵SY0092-98汽車用壓縮天然氣加氣站制定規(guī)范⑶GB50058-92爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置制定規(guī)范⑷GBJ232-82電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范四、設(shè)備的制造、安裝和系統(tǒng)調(diào)試⒈壓力容器CNG加氣站中的壓力容器主要包括四種：⑴儲(chǔ)氣瓶組

工作壓力

25Mpa

⑵干燥器

制定壓力

⑶

⑷回收罐

工作壓力

這四個(gè)壓力容器中，前三個(gè)我們采納國(guó)產(chǎn)設(shè)備，按上述我國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)制定制造；回收罐是作為橇裝式壓縮機(jī)站的組成部分，從美國(guó)進(jìn)口，是按照美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)制定制造的，并取得了我國(guó)進(jìn)口許可證。其中的儲(chǔ)氣瓶組長(zhǎng)期工作在25Mpa的高壓下，并承受著很高的疲憊強(qiáng)度，它的可靠性直接影響著加氣站的運(yùn)行安全。因此儲(chǔ)器瓶組的質(zhì)量和運(yùn)行安全至關(guān)重要。必須做到兩點(diǎn)：①所選用的氣瓶，必須是按國(guó)家規(guī)定的壓力容器或氣瓶標(biāo)準(zhǔn)制定，具有生產(chǎn)許可證的國(guó)家定點(diǎn)生產(chǎn)廠生產(chǎn)的合格產(chǎn)品；②加氣站的天然氣凈化系統(tǒng)〔干燥、脫硫〕必須保證輸出的天然氣的含水量〔水露點(diǎn)在工作壓力下低于環(huán)境溫度5℃〕和硫化氫含量〔≤20mg/m3〕符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。否則氣瓶可能因應(yīng)力腐蝕而損壞或縮短使用壽命。⒉壓力管道⑴低壓管道的安裝:低壓管道的安裝包括，焊接和探傷等工序。首先要選擇壓力容器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管材和焊材，并采納相應(yīng)的焊接工藝，由持證焊工施焊；第二步，對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷合格；第三是耐壓和氣密試驗(yàn)，可在現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行。⑵高壓管道的安裝：高壓管道為不銹鋼無(wú)縫鋼管，其安裝分兩部分進(jìn)行。其中地下部分采納焊接的方法，地上部分采納管接頭連接的方法。地下部分的焊接和探傷必須在工廠進(jìn)行，應(yīng)采納脈沖氬弧焊，焊縫應(yīng)作100%的X射線探傷合格，然后進(jìn)行水壓實(shí)驗(yàn)，合格后方可到現(xiàn)場(chǎng)安裝；地上部分所用接頭必須是優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并按規(guī)范操作，高壓管道的氣密試驗(yàn)可結(jié)合系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行。⒊系統(tǒng)的氣體置換和氣密試驗(yàn)⑴系統(tǒng)管道氣密性試驗(yàn)宜用空氣或惰性氣體進(jìn)行，亦可直接用天然氣作為介質(zhì)，將氣密試驗(yàn)和氣體置換合并進(jìn)行，但必須嚴(yán)格按規(guī)范程序操作。⑵系統(tǒng)置換要分段進(jìn)行，首先對(duì)干燥器前的計(jì)量輸入段進(jìn)行置換。需注意的是，這時(shí)有可能排出長(zhǎng)期存在地下管道中的積水；第二，置換干燥器；第三，置換脫硫裝置；第四，置換回收罐和壓縮機(jī)系統(tǒng)；第五，置換儲(chǔ)氣瓶組。⑶氣體置換和氣密試驗(yàn)的程序。用管道含硫天然氣緩慢地置換系統(tǒng)中的空氣。此階段含硫天然氣的流速應(yīng)限制在每秒5ｍ范圍內(nèi)，當(dāng)排出口氣體的含氧量低于2%時(shí)再堅(jiān)持原速度繼續(xù)5分鐘，即為置換結(jié)束。

低壓系統(tǒng)氣密試驗(yàn)在氣體置換過(guò)程中進(jìn)行，用肥皂水檢漏。高壓系統(tǒng)氣密試驗(yàn)，利用機(jī)組壓縮機(jī)加壓，壓力每升高15%—20%，停機(jī)穩(wěn)壓至少10分鐘，用肥皂水檢漏，直到規(guī)定壓力，無(wú)滲漏即為合格。⒋防雷和防靜電接地⑴站區(qū)配電和控制室、壓縮機(jī)組、儲(chǔ)氣瓶組、干燥器、售氣機(jī)的防雷等級(jí)應(yīng)符合GBJ57-83《建設(shè)防雷制定規(guī)范》第二類的規(guī)定。接地電阻應(yīng)小于10Ω。⑵加氣站的靜電接地制定應(yīng)符合HGJ28-90《化工企業(yè)靜電制定規(guī)程》的規(guī)定。靜電接地電阻應(yīng)小于1Ω?！裁绹?guó)ANGI公司CNG加氣站技術(shù)要求〕⑶加氣站以下設(shè)備應(yīng)采用防靜電措施：①儲(chǔ)氣瓶組應(yīng)設(shè)一接地樁，和系統(tǒng)地相連；②每個(gè)售氣機(jī)應(yīng)設(shè)一接地樁，和系統(tǒng)地相連：③壓縮機(jī)組的橇裝殼體應(yīng)與系統(tǒng)接地相連；④干燥器、脫硫過(guò)濾器也應(yīng)分別設(shè)一接地樁，和系統(tǒng)地相連；⑤所有線管、配電柜外殼和安有儀表的柜門等都應(yīng)接地。⑷防雷接地必須和加氣站系統(tǒng)接地分開(kāi)單獨(dú)設(shè)立。五、強(qiáng)化人員的素養(yǎng)教育和技術(shù)培訓(xùn)⒈提升工作人員對(duì)天然氣的科學(xué)熟悉，既不能掉以輕心，也不要害怕害怕，一切按科學(xué)規(guī)律辦事；⒉工作人員不僅要熟悉設(shè)備的工作原理，還要能夠熟練的進(jìn)行操作、維護(hù)和保養(yǎng)；⒊工作人員要有高度的責(zé)任心和一絲不茍的工作精神，愛(ài)護(hù)設(shè)備，精心保養(yǎng)，保證系統(tǒng)始終處于優(yōu)良工作狀態(tài)；⒋工作人員