工藝流程分解辨識壓縮天然氣加氣站危險有害因素

張奎，李貽建 (石首市天然氣有限公司，湖北 石首 434400)

1 石首市CNG加氣站概況

石首市當前運行有一座標準壓縮天然氣加氣站，位于石首市西郊金銀垱社區境內，項目占地面積5 860.8 m2，設計壓力范圍為2.0～27.5 MPa，采用三級壓縮CNG生產工藝，進氣壓力2.7 MPa，產品壓力20～25 MPa，供氣規模為5萬Nm3/d，小時充裝量3 000 Nm3/h。主要設備設施組成：調壓計量撬、脫水裝置、脫硫裝置、三級壓縮機、儲氣井、緩沖罐、回收罐、排污罐、加氣機等設備。

2 危險有害因素辨識的必要性和依據

CNG加氣站通過多級壓縮得到高壓天然氣產品，因此設備的穩定性和本質安全性十分關鍵，歷來發生事故也以設備故障和人為失誤居多。CNG加氣站事故的發生，不但導致生命財產的損失，使公眾產生恐慌，同時也給CNG汽車的發展造成很大的負面影響，制約CNG汽車的推廣[1]。科學有序的危險有害因素識別工作，可以幫助研究者全面分析存在的危險有害因素，為CNG加氣站的安全運行與應急救援提供科學的支持。其危險有害因素辨識的主要依據有：

(1)GB6441—1986《企業職工傷亡事故分類標準》。該標準將造成事故的類型分為20類，包括物體打擊、車輛傷害、機械傷害、起重傷害、觸電、淹溺、灼燙、火災、高處墜落、坍塌、冒頂片幫、透水、放炮、火藥爆炸、瓦斯爆炸、鍋爐爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息和其他傷害。以此為基礎對石首市CNG加氣站工藝設備、工藝流程中存在的危險按照事故類型進行辨識與分析。

(2)國衛疾控發〔2015〕92號《職業病危害因素分類目錄》。將職業病危害因素分為粉塵類、化學因素類、物理因素類、放射因素類、生物因素類、其他因素類等。據此對石首市CNG加氣站生產作業環境進行職業危害辨識與分析。

3 工藝流程分解和辨識方法

結合石首市CNG加氣站設備情況和生產運行特點，根據生產過程劃分、識別單元設置的需要，通過工藝流程分解，可以清晰找出各個關鍵工序環節。工藝流程分解、重要流程節點和設備分別如圖1和圖2所示。

圖1 工藝流程分解框架

圖2 重要流程節點和設備框圖

經過工藝流程進行分解后，針對CNG加氣站內不同的工藝設備屬性、員工操作場所位置，區分CNG生產控制、物料、操作環境、故障狀態，使危險有害因素辨識工作方法程序化、節點化。危險有害因素辨識方法流程如圖3所示。

圖3 危險有害風險分析流程圖

4 危險有害因素識別結果與分析

員工在操作工藝設備、執行工藝流程過程中，接觸到的CNG壓縮天然氣造成燃燒爆炸等危險，其最主要的危險因素是火災、爆炸危險，此外，該CNG加氣站生產場所中還存在容器爆炸、窒息、機械傷害、灼燙、車輛傷害、觸電、物體打擊、坍塌、噪聲等危險有害因素。

(1)火災、爆炸危害。天然氣泄漏遇激發能量易造成火災爆炸事故。泄露的天然氣一旦遭遇點火源，就可能發生燃燒爆炸，對生命財產造成損失[2]。其激發能量形式為機械能、熱能、電能、光能、化學能等，形成火焰、高溫氣體、輻射熱等破壞。

在CNG加氣站生產過程中有較多的形式可造成天然氣泄漏遇激發能量發生爆炸，根據對CNG加氣的工藝流程研究，將其歸納為以下七種情況：

①設備缺陷泄漏爆炸。管道、壓縮機、脫水脫硫裝置、儲氣井、加氣機、調壓計量等設備設施中均存在高壓的天然氣，這些設備設施存在缺陷或相關的閥門、法蘭、管道連接處的密閉性不嚴，易造成天然氣泄漏。

②安全防護設施失效泄漏爆炸。同理，若以上裝置中的安全防護裝置如安全閥、壓力表、放散裝置、泄露檢測報警裝置等失效，也易造成天然氣超壓發生泄漏，進而發生火災、爆炸等事故。

③腐蝕泄漏爆炸。未脫硫或脫硫裝置失效，使硫溶入水中形成強酸可造成設備設施腐蝕，從而發生天然氣泄漏。另外，管道、儲氣井長期深埋地下，也易造成腐蝕泄漏。

④操作不當泄漏爆炸。在天然氣的干燥、壓縮、加氣等工序過程中，操作控制不當，如誤開閉閥門，使裝置非正常運轉、天然氣壓力過高或過低，引發天然氣泄漏或空氣混入。設備設施檢修時，若沒有對氣源進行有效隔離或用惰性氣體進行充分吹掃置換，未辦理動火證擅自動火，加氣機被站內車輛誤撞，站內施工破壞天然氣管道，導致天然氣泄漏，與空氣混合遇激發能源發生爆炸。

⑤加氣時泄漏爆炸。汽車車載氣瓶加氣時，由于檢查不嚴，對不合格氣瓶充裝，氣瓶因壓力控制不當、加氣量過大等造成超壓。當系統壓力超過了鋼瓶能夠承受的最大允許壓力時，必將導致設備及配件發生物理爆炸和局部開裂，引發氣體泄漏[3]。給汽車加氣時，加氣槍連接不牢固、密閉不嚴會發生泄漏；加氣槍與汽車處于連接狀態時汽車就啟動，使加氣槍脫落，如未安裝合格拉斷閥甚至會拉斷加氣軟管，引發天然氣泄漏，遇激發能源發生火災、爆炸。

⑥明火靜電因素爆炸。加氣時汽車未熄火、車上人員使用明火，電氣設備不防爆、地面易產生火花、天然氣管道設備沒有導除靜電的措施，未按設計規范要求安裝防靜電接地裝置或裝置未定期檢測檢驗，操作人員未按要求穿戴勞動防護用品，未使用防爆工具人員等在操作、行走、起立時會產生靜電，遇電氣選型不當、照明燈具防爆等級不夠等均可能成為激發能源造成火災、爆炸事故。

⑦電氣設備火災。電氣設備過載、短路及電線超負荷、老化或因散熱不良而引起的火災。電氣設備防雷措施不良，雷擊引起火災。

(2)容器爆炸。CNG儲氣井、緩沖罐、回收罐等屬于特種設備壓力容器，如設備購置時就存在缺陷，安裝不良，使用中受撞擊、腐蝕等而導致質量缺陷，或操作失誤、控制失靈、受堵塞等使設備內介質壓力過高，可發生物理爆炸。

(3)窒息。天然氣在空氣中濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低可導致人員窒息。因設備質量缺陷、受撞擊、受壓、安裝不規范、密封不嚴等原因發生天然氣泄漏，且作業環境通風不良，易發生窒息事故。進入天然氣場所檢修時沒有做有效的檢測和防護，容器未有效吹掃、誤開閥門使天然氣泄漏出來等，在有限空間內積聚后，易發生窒息事故。加氣站設備投用前或設備、管網拆修時，使用氮氣進行置換若操作不當，氮氣可能使人員缺氧窒息。

(4)機械傷害。壓縮機等機械設備的轉動、傳動部位，若防護不足、人員不小心接觸，易發生卷、擠、壓等機械傷害。

(5)車輛傷害。加氣站內車輛進出頻繁，如果沒有完整的車輛行駛管理制度以及相關的加氣站安全管理制度，就可能因道路缺陷、安全標志缺陷、駕駛人員違章等原因引發車輛傷害事故。

(6)觸電。站內電氣安全管理不到位、安全檢查不落實，防雷、防靜電設施損壞失效后未及時發現，會發生電氣設備外殼絕緣性能降低、外殼帶電等現象。如電氣隱患不及時排除，可能造成人員觸電事故。另外電氣設備維修時未停電作業或誤送電均可造成觸電。

(7)灼燙。壓縮機在運行時產生高溫，若不小心接觸可能被燙傷。

(8)物體打擊。加氣站內加氣區罩棚如果有施工缺陷，頂部部件 (如連接件松動等) 可能發生高處物體落下，可能對人員造成物體打擊傷害。高處作業檢修時工具未妥善放置，若工器具意外滑落，可能砸傷下面的人員。

(9)坍塌。加氣站罩棚設計施工、建筑用材如果不符合要求，或被車輛撞擊，或受極端天氣下的大風、雨雪、冰凍等自然環境的影響，可能發生坍塌。

(10)高處墜落。在高空進行維護、檢修作業時，檢修人員不系安全帶、違章操作等易引起人員高處墜落。處于2 m以上登高作業如站房、罩棚維修或燈具維修時可能引起高處墜落或跌倒事故，造成人員的頭、手、軀體部位受傷。從事高處作業人員有不適應高處作業的疾病，如高血壓、心臟病、癲癇病等，情緒不好、注意力不集中或酒后從事高處作業，致使高處墜落，造成傷害。

(11)噪聲。壓縮機運行、壓縮氣體通過管線、超壓放散天然氣等會產生尖利的噪聲，如不做好人員個體防護，可能對附近的人員造成噪聲危害。

(12)高溫。夏季高溫作業，容易引發中暑，影響作業人員的身心健康。

(13)其他傷害。當非專業人員操作加氣槍，強力拉扯使槍頭與輸氣管脫落，在高壓氣體的作用下大力甩動，對周圍人員造成傷害。有較大危險的場所和有關設備、設施上未設安全警示標志，有可能發生人員誤入而引發事故。

由此可見，員工在不同工藝流程環節和操作場所、操作不同的工藝設備，所面臨的危險因素有所不同，管理者可據此制定相應的風險預控措施和應急預案。

5 結語

文章以石首市CNG加氣站為例，運用工藝流程分解方法，系統化的識別了CNG加氣站安全生產過程中的危險有害因素，并對危險有害因素進行了詳細的分析，主要得出了以下結論：CNG加氣站生產設備眾多，生產工藝紛繁復雜，危險有害因素眾多，通過以企業職工傷亡事故分類標準等文件為基礎，深入辨識CNG加氣站生產過程中存在的13類主要危險有害因素，為CNG加氣站企業系統化辨識危險有害因素、制定相應的風險預控措施和事故應急預案提供了參考。