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CNG汽车加气站安全运行管理

    “十三五”规划指出发展天然气车船产业是节约和替代石油、提高天然气消费比例、保护环境、调整交通领域车船能源结构的重要举措。为了响应国家号召,创造绿色可持续健康发展的社会环境,推广使用天然气汽车替代燃油汽车已成为当前清洁能源领域内的一个研究热点。据中国加气站行业调查分析及发展趋势预测报告(2016~2020年)显示:截至2016年12月底,中国天然气汽车的保有量为557.6万辆,其中CNG汽车531.6万辆,汽车加气站保有量约为7800座,其中CNG加气站约为5100座(L-CNG加气站计入CNG加气站),数量连续3年居于世界第一。CNG加气站内各类相关设备复杂精细,天然气处理的工艺流程相对烦琐,因设备问题和违规操作导致存在的安全隐患较多,一旦发生意外将造成很大的经济损失和人员伤亡。候向秦等阐明了加气站事故损害的影响因素,包括一般工艺危险性和特殊工艺危险性分析,并对加气站火灾爆炸危险性做了全面的分析;朱邵涌等对CNG加气站存在安全隐患进行总结,针对企业提出防范措施;郭睿等将理论与实践相结合,对可供气源的选择、加气站选址、总图运输、工艺方案、自控设计、站公用工程设计、消防设计等进行较为系统的研究,并对加气站建设在今后的发展方向提出相关建议;乔蓓等根据CNG加气站具有易燃、易爆、高压的特点,对CNG加气站进行风险识别和预先危险性评价。将基于CNG加气站事故案例发生原因对加气站经营运行中存在的问题进行分析。据此总结出相应的安全管理运行对策以减少CNG加气站事故的发生。

文 | 李凯月、陈彬剑、李壮壮

1 CNG汽车加气站存在危险因素分析

    尽管我国已经出台了相对完备的相关的标准和规范,但是在实际运行中,由于多方面的原因加气站安全事故时有发生。大量事故分析数据表明,近年来CNG汽车加气站事故多发生在售气区域,其次是发生在生产区域。售气区域容易发生安全问题的因素包括:售气机因素、人为因素以及加气车辆。生产区域容易发生安全问题的因素包括:储气系统、压缩系统以及预处理系统。从图1CNG加气站事故统计图中可以看到售气区域发生事故数量占比71%高于生产区域的29%。而在售气区域由于售气机因素引发的CNG加气站事故占比最高为39%,其次是人为因素引发的事故占比15%。在生产区域最容易发生问题的是储气系统占比18%,其次是预处理系统占比7%,最后是压缩系统占比4%。对售气区域和生产区域容易发生的危险因素进行具体分析,CNG加气站事故统计如图1所示。

1.1 售气区域存在危险因素分析


1.1.1 售气机危险因素分析

    售气机容易发生意外的位置有:(1)接头,售气机多为卡套连接,工作压力较高,一旦发生卡套脱落,引起燃气泄漏;(2)电磁阀失灵,在售气机中电磁阀是用来控制燃气通断的元件,当燃气中存在杂质或者是水含量超标时,就有可能导致电磁阀发生漏气或者失灵;(3)加气软管,由于使用频繁且长期在地面摩擦,容易造成表皮磨损严重及老化,若不及时更换易引发泄露。

1.1.2 人为因素

    在针对大量CNG事故统计时注意到,由于人为因素引起的事故占很大比例。加气工人违规操作造成事故的原因是多种多样的,常见的工人违规操作和工作疏忽有:加气前未对气瓶进行安全检查,加气时远离加气车辆,未检查加气枪是否插好就打开加气枪阀等,这都有可能导致泄露情况的发生。或者加气工人身穿化纤衣服,有可能产生静电火花引燃天然气。

1.1.3 加气车辆存在问题

    加气车辆存在问题主要是加气车辆装置,由于车辆储气瓶以及气瓶连接件等存在质量问题引起。储气瓶中充装压力为20 MPa的压缩天然气,储气瓶瓶身材质或焊接质量不过关,加气时承压能力达不到规定标准,有很大可能性在加气过程中产生爆炸;若在储气瓶使用过程中发生碰撞或腐蚀,瓶体容易产生裂隙;除此之外,也要注意气瓶连接件的质量问题和连接件的接头松动情况可能会导致天然气泄漏。

1.2 生产区域存在的危险因素分析

1.2.1 储气系统存在危险性分析

    现阶段CNG汽车加气站常用储气方式有:储气瓶储气和地下储气井储气。储气瓶是发展较早较为成熟的一种储气技术,相关技术研究以及规范也比较完善。但是在运行过程中也需注意一些问题:因需要对多个储气瓶组合成为储气瓶组进行利用,管阀连接件较多,使得泄漏点增加。而地下储气井储气是现阶段加气站建设应用较多的一种储气方式,与其他储气方式相比较,其显著的特点是主要埋在地下,不与地面接触,但是也因为储气井埋在地下导致施工过程较为复杂,对防腐设备要求较高,并且维修和安全检测过程困难每次都要消耗相对较多的人力和时间,虽然地下储气井也会配备相对完善的检测装置以弥补其安全检测困难的短板,但是地下的连接件和检测装置若发生老化腐蚀等质量问题,依然不易被发现。

1.2.2 压缩系统存在危险性分析

     压缩过程是整个天然气加工工艺流程中是非常重要的一环,压缩机的主机是系统中最重要的部分。从技术层面讲其存在的危险因素主要有:

    (1)压缩机冷却系统多采用水冷却的方式,但是水冷却易形成水垢,若没有及时发现清理,则容易导致管路堵塞,引起管壁破损;并且若是在气体压缩过程中,气体窜入冷却水管路,有可能因为压力过大导致冷却水管路破裂。

    (2)压缩机需要长时间在压力波动较大的情况下工作,若是机组基础浇筑不牢,缓冲部件缓冲性能不佳以及压缩机与外界连接零部件质量不过关等都有可能造成压缩机工作时振动过大导致零部件密封处破损发生泄漏。

1.2.3 预处理系统存在危险性分析

    CNG汽车加气站预处理系统主要包括:天然气脱水过程、干燥和净化过程。其中脱水过程是预处理系统中最重要的一个环节,现阶段CNG汽车加气站大多采用双塔式干燥器脱水,在高压脱水塔运行过程中因为高压脱水塔的脱水过程是利用吸附剂将天然气中的水分除去,若不能及时更换吸附剂,充气时温度过高,则有可能导致天然气管路产生冰堵,无法再次进行充气过程;脱水塔为压力容器,吸附过程压力大、温度低,而再生过程则与之相反,机组长期处于这种压力与温度交替变换的工作状态,如果阀门和管路接头质量不佳,则极易损坏导致漏气发生。

2 安全管理运行对策

    根据上述分析CNG汽车加气站安全管理存在的危险因素,为保障加气站运行安全,主要从设备管理、人员管理和站内布置这3个部分针对性地提出相应的安全管理运行对策。

2.1 设备管理

    (1) 定期查漏。从前面的分析可以看出,气体泄漏对汽车加气站的安全运行造成了很大的影响,因此针对加气站中设备易发生泄漏的部位应该定期检查,如安全检测人员定期用甲烷查漏仪或者发泡剂对售气机接头等进行检查,对储气井地面部分进行检查是否漏气,一旦发现泄漏点要及时处理。此外,需要对易发生泄漏的部位进行24h全天检测,配备可燃气体浓度检测仪。安装燃气报警器,当发生天然气泄漏导致局部气体浓度增大时,可以及时提醒值班人员,避免更大的安全事故的发生。

    (2) 保证设备运行安全。因钢瓶质量不过关而引起的安全事故在加气站事故中占了很大比例。由于设备质量问题引发的事故,最应该被避免,所以选择质量优异的设备是保证加气站安全运行的第一步。其次,要做好日常维护和检修工作,定期检查设备、管路有无剧烈振动异常噪音,有无严重锈蚀现象;定期对设备、管路、阀门等进行维护保养;期记录运行工艺参数,定期对压力容器的各类安全阀、燃气报警器、防雷防静电接地和消防器材这一类的安全附件进行校验。发现问题立即查明原因并及时处理。

2.2 人员管理

    加气站能否安全运行,基础设施安全运行是根本,从业人员规范操作是关键。加气站运营过程中发生燃气泄漏导致火灾爆炸事故原因很大部分是由于:一线员工对CNG高压、易燃、易爆、易扩散特性认识不足以及加气站安全操作技能不强所致,因此为了培养加气站从业人员过硬的业务素质,应该做到以下两点:

    (1)定期对从业人员进行规范培训,随着天然气汽车及加气站数量的迅猛增长,不断有新技术和新规范应用于加气站,定期的人员培训可以将最新的操作规范及时传达给一线工作人员,使一线员工熟识气质性质、市场政策、规范操作以及设备基本结构。

    (2)考察从业人员对于CNG加气站相关规范章程的掌握,让从业人员发现问题及时查漏补缺,考察内容还要结合从业人员现场操作技能,将规范学到的安全操作知识用于实践,避免一线人员因为对新规范新设备的不熟悉造成的误操作。

2.3 站内布置

    (1) 加气站服务规模。CNG加气站规划筹建前期应该依据所附片区的服务半径,调研周边居住业主的汽车保有量,附近主干道的网络分布和车流量,还需依据加气站的使用年限预估加气车辆的增长速率,预留加气站一定的扩建规模,以次保证加气站建设规模适当,即避免资源浪费满足当下加气需求,又顺应未来城市规划要求。

    (2) 管线敷设。在对管线进行设计排布的时候,应首先减少管线交叉问题,避免与市政管线交错,为防止泄露气体在管沟集聚,应用细沙将其填实。其次,应对CNG加气站站内的设备进行合理布置与安置,按照加气站的工艺流程,对管线设计应尽可能减少各部分之间管线的距离,以降低压力降。

    (3) 设备放置。在售气区和生产区周围环境应避免布置设备,留出一定的空置区域以降低环境阻塞率,从而降低2个区域有一个发生爆炸事故连锁引发另一个区域发生事故的风险。妥善处理的方法也可以是将储气瓶放置在加气区外围,在2个区域中间加设防爆墙,有效避免发生多区域多米诺燃烧爆炸事故,将事故影响范围和后果降至最低。

    (4) 灾害疏散。加气站内应适当预留车辆等候及回车场地。人员紧急疏散通道应标志明显,保证随时畅通方便发生灾害时人员紧急疏散。

3 结语

    CNG具有高压、易燃、易爆、易扩散特性,因此由于设备问题和操作不规范容易导致加气站意外事故发生,CNG加气站售气区域和生产区域这2个部分分别都存在其危险因素。售气区域天然气成分不纯净,售气机使用养护不当,加气工人违规操作,加气车辆违规改装以及生产区域储气、压缩、预处理系统设备由于各种原因造成局部强度不够均有可能导致严重的加气站事故。因此应做到合理规划加气站,保证设备运行安全并定期查漏,增设防护减灾措施定期安排工作人员进行应急疏散演练,加强从业人员岗位培训和加强企业管理监督来保障加气站运行安全。加气站的布局应该符合城市总体规划,与其他各专项规划相协调,结合国家规范和当地的用气形式,因地制宜科学设计加气站建设方案,合理建设加气站。CNG 加气站安全管理的目标是消除和防范不安全事件的发生,降低应急管理的成本,使有限资源得到最大的发挥。这些措施旨在更基础的层面实现管理的优化最大限度避免加气站人员财产损失,并且能将潜在危险预防整合于CNG 加气站的发展规划和决策之中。



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