CNG加氣站安全隱患與評價研究

陳容（武漢中油壓縮天然氣有限公司，湖北　武漢 430024）

CNG加氣站安全隱患與評價研究

陳容（武漢中油壓縮天然氣有限公司，湖北武漢 430024）

針對CNG加氣站天然氣易燃、易爆、危險性極高等工作特點，首先從加氣站安全隱患方面著手，從加氣車、售氣車、儲氣井和壓縮機等四個方面詳細分析CNG加氣站安全運行影響因素，隨后，根據相關影響安全因素建立評價體系，該套評價體系可以對影響加氣站運行的各項指標進行定量評價，并給出影響權值，最后，根據評價結果，有針對性地提出預防措施和方案，應從如下四個方面加強安全建設：加強安全監管、加強加氣站布局合理性、提高管理水平以及完善安保系統，確保加氣站安全、平穩、高效運行。

CNG加氣站；安全隱患；評價體系

天然氣是CNG加氣站的工作介質，其具有易燃、易爆等特點，爆炸極限范圍在5%～15%之間，當天然氣在爆炸極限范圍內遇到火源會發生爆炸，事故非常嚴重，屬甲類危險氣體。加氣站工作運行過程中，天然氣在高壓條件下經過壓縮、脫水、加氣工藝流程運行作業，并且CNG加氣站一般建立在車流量較大、人口較多的城鎮上，無形中給生活在周邊的人們帶來了巨大的安全隱患，在確保CNG加氣站安全、平穩運行的同時，加強CNG安全隱患分析與研究顯得十分重要［1-3］。建立加氣站安全評價體系，針對具體的運行情況，制定相應的防范措施顯得迫在眉睫。

1　CNG加氣站安全隱患來源

1.1加氣車

（1）目前最常用的儲氣瓶有兩種，分別是鋼質氣瓶（CNG-1）和金屬內膽環向纏繞氣瓶（CNG-2）。倘若儲氣瓶材質較差，在加氣站運行過程中會發生碰撞、腐蝕等現象，可能因承受不了高壓而發生爆炸事件。

（2）在連接各條管路的連接件應嚴格把關，如果連接件連接不牢，因為運行發生振動而松動，導致CNG中高壓氣流自動破裂卸壓泄漏天然氣［2-3］。一般來講，儲氣瓶置于后備箱或置于乘客箱后部，天然氣泄漏達到爆炸極限，由于空間小，接觸明火將發生爆炸。

1.2售氣車

（1）售氣機接頭一般采取卡套連接，工作壓力一般在20～25MPa范圍內，因為售氣車接頭較多，機內部空間較小，發生漏氣的概率相對其他設備要高，倘若機內發生泄漏，導致機內壓力異常升高，帶來發生爆炸的危險［3-4］。

（2）售氣機的拉斷閥是一種預防裝置，在加氣過程中軟管發生斷裂時可以采用拉斷閥防止大量天然氣泄漏。如果駕駛員在加氣未進行完畢、便啟動汽車離開，拉斷閥將自動斷開并采取封閉處理；當拉斷閥工作失效，這時加氣軟管將被拉壞、拉斷，天然氣將從破裂的軟管裂口向四周泄漏，發生天然氣泄漏事件，一般這種事件主要發生在司機未下車或者注意力不集中，加氣工作應提高警惕。

（3）售氣機還有1個關鍵部件電磁閥，在發生意外事件時，會主動截斷氣流的功能。但當電磁閥在工作過程中，應該保持閥內無污染物、無結冰現象，否則電磁閥將不能閉合。在異常的條件下直充，會使售氣機計量出現問題，嚴重時限壓功能失效而發生危險。

1.3儲氣井

目前，采用儲氣井儲氣比較普遍。根據標準劃分，儲氣井屬于Ⅲ類壓力容器，同時也是CNG加氣站危險發生的主要來源。發生事故主要是由于筒體上串、地下井體天然氣泄漏和井管爆裂等原因。筒體上串主要是由于井筒與井壁間的環形空間封固質量差而引起的；管件連接處螺紋不牢、管壁裂紋、穿孔等會發生地下井體天然氣泄漏危險；在加氣站日常工作中，井管長期使用未經替換、維修發生腐蝕、“氫脆”事故而發生危險，同時固井質量未達標，在運行高壓條件下井筒會竄出地面，發生危險［2-3］。

1.4壓縮機

（1）壓縮機組安裝設置地基下沉、基礎澆筑質量不好，以及附屬設備、配管材質不達標都會給壓縮機運行帶來障礙，導致附屬設備、裝置、管段發生劇烈振動，連接處出現松動發生氣體泄漏，造成危險。

（2）冷卻水管路中有天然氣竄入，或者氣管路有冷卻水竄入，都會發生爆裂危險。當換熱管與連接管板處發生裂紋，導致天然氣竄入冷卻水系統，有可能發生冷卻系統發生故障；或者氣管路有冷卻水竄入，壓縮機會受到較大的液擊，使得附屬氣閥、管線發生破裂變形，影響壓縮機正常運轉［1-3］。

（3）冷卻水含有的鈣、鎂離子，在流經冷卻器換熱管時，未及時將過剩的鈣、鎂離子進行軟化處理，會附著在管壁形成結垢物，堵塞流經通道，從而導致換熱效率低下，壓縮機氣缸進排氣頻率加快，附屬器件運行壽命降低。如果灰塵、雜物進入開式空冷器，未經及時清除，可能會導致水箱、冷卻水管線、壓縮機冷卻器殼程、換熱管內壁表面附著雜基，降低換熱效果。

（4）附屬設備、電器及電纜管線破損、連接處松動，均為影響防爆功能，導致天然氣泄漏產生火花，造成危險。

2　CNG加氣站安全評價體系

2.1評價指標

根據目前CNG加氣站工作運行流程，影響CNG加氣站安全故障主要因素有甲烷氣質問題、設備材質、施工質量、加氣站布局、員工綜合素質、管理技能、環境保護以及其他方面的因素。將以上主要因素進行展開，構建加氣站安全評價指標體系，由此，CNG加氣站安全評價指標體系如圖1所示。

圖1　CNG加氣站安全評價體系

2.2評語集

根據相關安全評價研究，將CNG加氣站的安全等級劃分為5類，建立評語集為C=｛安全，較安全，一般，較危險，危險｝，CNG加氣站安全等級及值域如見表1所示［4］。

表1　CNG加氣站安全等級及值域

2.3各指標權值

假設評價指標體系中有m個影響因素，m個影響因素集合U=｛u1，u2，…ur…um｝。n個專家進行各項打分，因此，集合P=｛p1，p2，…pr…pn｝。任意一個影響指標ui，專家綜合給出的值域為［a1i，b1i］，［a2i，b2i］，［a3i，b3i］，…［ari，bri］…［ani，bni］，根據評價體系原則，對集合中每個指標進行計算并給出值域，采用集值統計法確定各項指標權值。

3防范CNG加氣站事故措施

（1）安全監控需加強［4-5］。預防CNG加氣站事故的有效方法是加強安全監控。監控主要內容包括①對運行過程中氣質參數進行監控，即實時監控運行過程中天然氣壓力、溫度、濃度，含硫量、含水量等；②對附屬儀器、設備運行狀態進行監控，即實時監控各環節儀器、設備、附件腐蝕度、管線有無裂痕等。

（2）布局的安全性、科學性。設計CNG加氣站以及布局上應充分考慮合理性、科學性、安全性。①總體布局上，加氣站位置不能僅僅考慮加氣的便捷性，更多地是要考慮加氣站通風性。②加氣站內部布局上，壓縮、儲氣、售氣系統各自的防火間距及與四周建筑的防火間距應嚴格執行相關標準。

（3）提高人事管理水平。根據石油化工行業相關標準和規定，根據加氣站運行情況，制定合理、可靠的安全管理辦法以及操作流程，并加強員工職業水平的培訓，提高管理技能。

（4）完善安保系統。CNG加氣站內設安全保護系統，預防和避免潛在安全事故發生。

［1］張琳.CNG加氣站安全評價方法及應用研究［D］.成都:西南石油大學，2007.

［2］譚金會，何太碧，楊菡，等.CNG加氣站設備安全風險評價的關鍵問題［J］.天然氣工業，2008，28（11）:117-120.

［3］陳杰，李求進，吳宗之.100起CNG加氣站事故的統計分析及對策研究［J］.中國安全生產科學技術，2009，5（1）:71-75.

［4］何太碧，黃海波，朱小華，等.CNG加氣站設備安全風險評價指標體系［J］.天然氣工業，2007，27（4）:118-119.

［5］龐建軍，楊志波.汽車加油加氣站爆炸原因分析及預防措施［J］.工業安全與環保，2008，34（6）:26-27.

陳容（1988-），女，湖北省荊州市人，2009年畢業于長江大學石油工程學院油氣儲運專業，從事壓縮天然氣加氣站安全管理。