淺析壓縮天然氣（CNG）加氣站的消防安全措施

吳俊毅

（曲靖市消防救援支隊，云南 曲靖 655000）

0 引言

隨著汽車清潔能源技術的推廣運用，壓縮天然氣（CNG）作為一種理想的汽油或柴油替代清潔能源，其應用技術經過不斷的發展已日趨成熟。其價格低廉、燃燒效率高、無污染，使用安全便捷等特性，使得壓縮天然氣汽車得到廣泛運用，繼而CNG加氣站也就大量應運而生。為此，研究和探討壓縮天然氣（CNG）加氣站的消防安全措施，對于消防救援機構防火部門來說就顯得尤為重要。

1 CNG加氣站的概念、分類及其工藝流程

1.1 概念

CNG加氣站是指以壓縮天然氣形式向CNG汽車和槽車加注燃料的站場。管道輸送氣體經凈化處理，脫硫、脫水后，由壓縮機組（器）將壓力由0.1Mpa至1.0Mpa壓縮至25Mpa，通過加氣系統進行加氣作業。

1.2 分類

CNG加氣站按站區規模或是否從站外天然氣管道進氣分為：母站、常規站、子站。母站是從站外天然氣管道進氣，經過工藝處理并增壓后，通過加氣柱給CNG槽車充裝氣體。常規站是從站外天然氣管道進氣，經過工藝處理并增壓后，通過加氣系統給汽車CNG儲氣瓶充裝氣體。子站是用CNG槽車運進壓縮天然氣，通過加氣系統為CNG汽車加注CNG燃料。

1.3 工藝流程

母站是將天然氣通過高壓管線輸送到加氣站，經過濾、計量后，進行干燥處理，干燥后的氣體通過緩沖罐進入空壓機。壓縮后的天然氣一路通過控制系統，進入儲氣裝置，再通過加氣系統給CNG燃料汽車加氣；另一路供CNG槽車充裝。

常規站是將天然氣通過中壓管線輸送到加氣站，經過濾、計量后，進入干燥器，經干燥處理后，再經緩沖罐后進入壓縮機加壓，通過優先順序控制盤為儲氣井組充裝天然氣，或直接輸送至加氣機為CNG燃料汽車加氣。

子站是用CNG槽車運入壓縮天然氣，經卸氣操作后進入空壓機，然后通過控制系統進入加氣系統和儲氣裝置。

2 CNG加氣站的火災危險性

2.1 天然氣的火災危險性

天然氣是烴類和少量非烴類混合氣體的總稱。其主要成份是甲烷（約在95%以上），并含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以上的烴類以及少量的二氧化碳、氫氣、硫化氫等非烴成份。天然氣屬甲類易燃易爆物質，爆炸濃度為5～15%，點火能量僅為0.28毫焦耳，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、靜電極易燃燒爆炸，并且流散能力極強，一旦發生燃燒爆炸事故，火勢蔓延迅速，撲救困難。

2.2 CNG加氣站內工藝系統火災危險性

CNG加氣站內工藝系統主要由六部分組成，分別為：調壓計量系統、凈化系統、壓縮系統、儲存系統、加氣系統、控制系統[1]。

（1）凈化系統。此系統主要有除塵、脫硫、脫水、干燥等工序。工藝過程受人為干擾因素較大，人為操作失誤或閥門、閥門及管道焊縫處出現泄漏，遇明火或電火花等火源就可能發生火災爆炸事故。

（2）壓縮系統。該系統主要是采用空壓機進行多次壓縮，將天然氣的壓力提高至25MPa，然后通過管網輸送至儲氣系統和加氣系統。氣體在壓縮時，處于氣體分子處于高壓活躍狀態，火災危險性高。

（3）儲存系統。儲氣井、回收罐、管道等裝置均為壓力容器，壓力容器內的的介質是以壓縮狀態存在的，它的壓力并不是由自身重量產生，而是來源于氣體分子間的相互作用，它的作用力作用于容器和管道內的所有表面，壓力容器本身存在缺陷，受壓超過設計承壓，容器腐蝕、承壓能力下降以及操作失誤、維護檢查不到位等均會造成壓力容器爆炸燃燒事故。

（4）加氣系統。加氣系統工作時，易造成靜電聚集，此外，加氣機的加氣膠管長期使用疲勞破損、加氣系統限壓設施失靈、人員違章操作等也容易引發燃燒爆炸事故。

（5）控制系統。控制系統主要是對站內各工藝流程、設施設備進行集成智能控制。自動工藝控制失誤，造成物質泄漏或超溫等現象，也可能發生火災爆炸危險。

2.3 作業安全風險分析

作業安全風險主要發生在壓縮機房（器）、CNG槽車充裝、CNG加氣三個環節[2]。

2.3.1 壓縮機房（器）的安全風險

CNG壓縮機工作時，由于長時間處于高壓高負荷運行狀態，極易造成壓縮機氣缸沖頂，即氣缸密封墊片破損，破損口會瞬間析出大量天然氣，遇靜電火花、金屬物品碰撞、電器開關閉合打火、電器線路短路等會瞬間引起爆炸燃燒。此外，壓縮機震動、管路冰封等引起的爆炸燃燒事故也占據相當大的比例。

2.3.2 CNG槽車充裝時的安全風險

CNG槽車充裝時，常見事故有：①CNG泄漏。充裝時高壓軟管與槽車操作艙內快裝接頭連接處氣密性不嚴；或者未連接防脫掛鉤，在充裝過程中高壓管道脫落，造成CNG泄漏，當濃度達到爆炸極限時，遇點火源即發生爆炸燃燒。②靜電火花。流體介質在通過高壓軟管、接頭處與管道摩擦會產生大量靜電，如槽車管束的導靜電片未與靜電接地線連接，造成靜電大量聚集放電，發生爆炸燃燒事故。

2.3.3 CNG加氣時的安全風險

CNG加氣機一般均設有緊急拉斷裝置，但從近年來幾起CNG加氣機發生的安全事故來看，由于加氣車輛未進行手剎制動，導致在加氣過程中車輛溜車，或者是車輛突然啟動，拉斷裝置失效，有可能拉斷加氣槍上的加氣軟管而造成壓縮天然氣的外泄，遇點火源、靜電、汽車尾氣火花等發生爆炸燃燒事故。

2.4 非作業的安全風險

常見的事故有：①電氣事故。電氣線路鋪設管線未作防護措施或保護措施不到位，電氣線路年久老化、絕緣層破損漏電、短路、過載等，以及未安裝防爆型電氣設備等原因都會引發電氣火災。②火源管理不當。在爆炸危險區域內，由于人們使用明火不當，或對外來火源管控措施不到位等原因也會引發火災。③雷電事故。雷電是一種大氣自然現象，每次閃電在微秒級瞬間可釋放出55KW?h以上能量，瞬間可以擊穿電氣設備的絕緣層使設備發生短路，導致火災爆炸等直接災害。

3 CNG加氣站的消防安全措施

3.1 CNG加氣站項目選址和平面布置

CNG加氣站站區在選址、平面布置中應嚴格執行《建筑設計防火規范》[3]、《汽車加油加氣站設計與施工規范》[4]和《壓縮天然氣供應站設計規范》[5]等國家標準。站址應符合城市總體規劃、環境安全和消防安全的要求，應選擇在交通便利的城郊結合部，靠近城市道路，不在城市干道的交叉路口附近，并遠離居民區。平面布置中應重點考慮加氣站工藝設備、設施與站外建構筑物之間以及站內設施之間的防火間距。車輛出口和入口應分開設置，站區內停車場和道路的車道寬度、轉彎半徑等應符合上述國家標準。站內路面及爆炸危險區域內的房間地坪均應采用水泥沙漿地面。空壓機房宜采用敞開式或半敞開式建筑設計，不得設置地下或半地下。

3.2 工藝和設備、儀表的安全措施

3.2.1 工藝的安全措施

CNG加氣站的工藝系統均為密閉系統，CNG在密閉的設備和管道系統中輸送、儲存，如發生泄漏很難察覺，目前在工藝過程中均加入臭劑，一旦泄漏使人能夠及早發覺。

加氣站進站天然氣的質量以及進入儲氣裝置、加氣系統的壓縮天然氣質量應符合《天然氣》、《車用壓縮天然氣》等國家標準的相關規定。

站內所有壓力設備、管道、閥門的設計壓力應高于工藝流程作業壓力，且不得低于各安全閥的額定壓力。埋地管道防腐設計應符合國家標準《鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范》[6]的相關規定，并應采用最高級別防腐絕緣保護層。進站天然氣需進行脫硫處理時，脫硫裝置應設置在壓縮機前。壓縮機組應設置安全泄放、超限報警和自動連鎖停機等裝置。站內不同壓力級別系統的放散管宜分別設置；放散管管口的高度應符合《汽車加油加氣站設計與施工規范》的相關規定。

3.2.2 設備、儀表的安全措施

設備、儀表是加氣站內安全生產的重要保障，很多生產事故都是由于設備、儀表的不完善、故障、失真等因素所造成，因此，應選擇符合設計要求的設備、管道、儀表、閥門等，對可能的泄漏點應進行經常性的檢查、維護[7]。

CNG加氣站內儲氣裝置的總容積應根據單位時間內加氣汽車數量、每輛汽車加氣時間等因素綜合計算，在城市建成區內不應超過18m3。加氣站內CNG的儲氣裝置應采用儲氣瓶或儲氣井，儲氣裝置的工作壓力應為25Mpa。站內的設備及管道，凡經增壓、輸送、儲存等需顯示壓力的地方，均應設置壓力測點，壓力表的量程應為作業壓力的2倍，準確度不得低于1.5級。

天然氣進站管道上應設置自動和手動緊急切斷閥，CNG加氣站站內緩沖罐、空壓機出口處應設置安全閥。儲氣瓶組或儲氣井進氣總管上應設置安全閥、緊急放散管及超壓報警裝置。儲氣瓶組或儲氣井與加氣系統之間的管道上應設置截斷閥、總截斷閥和加氣截斷閥。加氣機的加氣軟管上應設置緊急拉斷閥。

3.3 電氣的安全措施

電氣安全設計和電氣設備的選用應符合《爆炸危險環境電力裝置設計規范》[8]的有關規定。加氣站內集成控制系統應設置UPS等連續供電電源，動力供電線路應采用電纜直接埋地敷設，在穿越行車道底部時應套鋼管保護。加氣站的防雷防靜電接地、電氣設備接地、保護裝置接地及控制系統接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻應符合相關規定。在供電系統的主配電箱（柜）、分配電箱（柜）處應安裝過電壓、漏電等保護裝置。

3.4 消防安全措施

加氣、售氣系統、氣瓶間、空壓機房等場所，應設置可燃氣體檢測器。加氣站內的滅火器材配置，應按每2臺加氣機設置不少于1具MFZ/ABC 8Kg或2具MFZ/ABC 4Kg的滅火器；加氣泵、空壓機操作間應按建筑面積每50㎡設置1具MFZ/ABC 8Kg滅火器，一個點配置不應少于2具[9]。此外，還應配備防靜電工作服、滅火防護服、隔熱服、正壓式空氣呼吸器等裝備。

3.5 事故預防及應急處置

CNG加氣站經營、管理單位應建立健全從消防安全目標設定、消防工作組織機構、消防經費投入、消防安全制度和規程的建立和更新、消防宣傳培訓演練、消防設施設備管理、作業安全、隱患排查整改、風險源監控、績效評定和持續改善為主要內容的管理機制，將安全生產標準化建設根植于生產經營的全過程。通過采取物聯網信息集成技術以及購買專家進行隱患排查等方式，實現“技防”、“人防”的有機結合[10]。同時根據站內具體生產工藝以及作業過程中容易發生的事故類型，規范作業、操作程序，針對空氣壓縮，槽車充裝，汽車加氣，儲氣井、管道泄漏等不同事故類型，有針對性的制定應急處置預案，并組織開展培訓、演練。

4 結語

消防安全貫穿于壓縮天然氣（CNG）加氣站氣體運輸、儲存、充裝等各個工藝環節，需要經營、管理單位從“防”和“消”兩個方面入手，兼顧規劃建設、日常管理以及應急處置等具體內容，結合各工藝流程的火災危險性，強化針對性的規范作業管理和實戰化的應急處置能力建設，確實預防和減少火災事故的發生。