隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和車輛保有量的增加,汽車尾氣的排放對(duì)大氣環(huán)境的污染也進(jìn)一步加劇。隨著天然氣資源的開發(fā)利用,為改善汽油、柴油燃燒后對(duì)環(huán)境造成的污染,壓縮天然氣(CNG)汽車得到了廣泛的推廣和應(yīng)用,壓縮天然氣(CNG)汽車加氣站也隨之建立,以滿足天然氣汽車燃料的需要。然而,天然氣具有火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性,尤其是高壓運(yùn)載與儲(chǔ)存、油氣雙燃料站等安全技術(shù)問題,必須引起高度重視。
一、CNG汽車加氣站的工作原理及類型
1.壓縮天然氣加氣站的工作原理
加氣站的工作原理是將通過管線輸送到加氣站的天然氣,先進(jìn)行凈化處理,再通過壓縮系統(tǒng)使其壓力達(dá)到25MPa,最后由高壓儲(chǔ)氣瓶組和售氣機(jī)將壓縮天然氣加入車輛儲(chǔ)氣瓶。壓縮天然氣加氣站通常由六個(gè)系統(tǒng)組成,即調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng),凈化干燥系統(tǒng),氣體壓縮系統(tǒng),氣體儲(chǔ)存系統(tǒng),設(shè)備控制系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)。
2.類型
壓縮天然氣汽車加氣站按其使用功能,通常分為:天然氣汽車加氣站,油氣混加站,子、母加氣站等幾種形式。單一的天然氣加氣站只能為汽車加天然氣燃料,油氣混加站可加注油、氣兩種燃料。子母站設(shè)計(jì),母站是與輸氣管道相連的站,在母站內(nèi)完成天然氣的凈化、壓縮等主要工作,天然氣被增壓至25MPa,給氣瓶或氣瓶拖車充氣;子站不需要連接供氣管線,依靠母站來的氣瓶拖車供氣;子、母站都可以完成給汽車加氣的工作。子、母加氣站式節(jié)省建站資金和土地,有利于母站集中凈化,子站的火災(zāi)危險(xiǎn)性較低,可建在交通樞紐附近,便于使用。 從設(shè)備結(jié)構(gòu)上來分,加氣站可分為開放式結(jié)構(gòu)和撬裝式結(jié)構(gòu)。開放式結(jié)構(gòu)是將加氣站所有設(shè)備安裝在廠房內(nèi),按工藝流程高低壓管道和各種閥門將這些設(shè)備組裝起來,形成一個(gè)開環(huán)工藝系統(tǒng);撬裝式結(jié)構(gòu)是將加氣站的主要設(shè)備(凈化、壓縮、冷卻、控制、儲(chǔ)氣等)集中在一個(gè)撬裝的底座上,形成一個(gè)可閉環(huán)控制的整體設(shè)備系統(tǒng)。從安全性上講,撬裝式結(jié)構(gòu)要優(yōu)于開放式結(jié)構(gòu)。
二、CNG汽車加氣站的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析
1.天然氣具有危險(xiǎn)性
天然氣的主要成分甲烷屬一級(jí)可燃?xì)怏w,甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性,爆炸極限為5%-15% (V/V),最小點(diǎn)火能量僅為0.28mJ,燃燒速度快,燃燒熱值高(平均熱值為33440kJ/m3),對(duì)空氣的比重為0.55,擴(kuò)散系數(shù)為0.196,極易燃燒、爆炸,并且擴(kuò)散能力強(qiáng),火勢蔓延迅速,一旦發(fā)生火災(zāi)難以施救。
2.泄漏引發(fā)事故
站內(nèi)工藝過程處于高壓狀態(tài),工藝設(shè)備容易造成泄漏,氣體外泄可能發(fā)生地點(diǎn)很多,管道焊縫、閥門、法蘭盤、氣瓶、壓縮機(jī)、干燥器、回收罐、過濾罐等都有可能發(fā)生泄漏;當(dāng)壓縮天然氣管道被拉脫或加氣車輛意外失控而撞毀加氣機(jī)時(shí)會(huì)造成天然氣大量泄漏。泄漏氣體一旦遇引火源,就會(huì)發(fā)生火災(zāi)和爆炸。1995年9月29日,四川自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸,造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。
3.高壓運(yùn)行危險(xiǎn)性大
壓縮天然氣加氣站技術(shù)要求充裝站的壓縮機(jī)必須加壓至25MPa以上,才能將天然氣壓縮到鋼瓶內(nèi),這是目前國內(nèi)可燃?xì)怏w的最高壓力貯存容器。若鋼瓶質(zhì)量或加壓設(shè)備不能滿足基本的技術(shù)要求,稍有疏忽,便可發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故。1995年10月7日,四川省遂寧市壓縮天然氣加氣站因鋼瓶質(zhì)量問題發(fā)生噴射燃燒,火焰柱高達(dá)20余米,造成直接經(jīng)濟(jì)損失18萬余元。
系統(tǒng)高壓運(yùn)行容易發(fā)生超壓,系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用壓力,最終超過設(shè)備及配件的強(qiáng)度極限而爆炸或局部炸裂。
4.天然氣質(zhì)量差帶來危險(xiǎn)
在天然氣中的游離水未脫凈的情況下,積水中的硫化氫容易引起鋼瓶腐蝕。從理論上講,硫化氫的水溶液在高壓狀態(tài)下對(duì)鋼瓶或容器的腐蝕,比在4MPa以下的管網(wǎng)中進(jìn)行得更快、更容易。從以往事故被炸裂鋼瓶的檢查情況看,瓶內(nèi)積存伴有刺鼻氣味的黑水,有的達(dá)到了2.5-5kg,其中積水里的硫化氫含量超過了8.083mg/L。1995年8月12日,四川綿陽地方天然氣公司壓縮天然氣加氣站,因脫水工序處理不凈,在給鋼瓶充氣時(shí)而發(fā)生爆炸并起火成災(zāi)。
5.存在多種引火源
商業(yè)性汽車加氣站絕大多數(shù)建立在車輛來往頻繁的交通干道之側(cè),周圍環(huán)境較復(fù)雜,受外部點(diǎn)火源的威脅較大,如鄰近建筑煙囪的飛火,鄰近建筑的火災(zāi),頻繁出入的車輛,人為帶人的煙火、打火機(jī)火焰、手機(jī)電磁火花、穿釘鞋摩擦、撞擊火花、化纖服裝穿脫產(chǎn)生的靜電火花,燃放鞭炮的散落火星,雷擊等,均可成為加氣站火災(zāi)的點(diǎn)火源。
操作中也存在多種引火源,加氣站設(shè)備控制系統(tǒng)是對(duì)站內(nèi)各種設(shè)備實(shí)施手動(dòng)或自動(dòng)控制的系統(tǒng),潛在著電氣火花;售氣系統(tǒng)工作時(shí),天然氣在管道中高速流動(dòng),易產(chǎn)生靜電火源;操作中使用工具不當(dāng),或因不慎造成的摩擦、撞擊火花等。
6.安全培訓(xùn)不規(guī)范
新建CNG加氣站的操作人員因不熟悉CNG新技術(shù)和未經(jīng)過必要的培訓(xùn)就上崗操作,或沒有定期復(fù)訓(xùn),容易出現(xiàn)違章作業(yè)或違反安全操作規(guī)程,對(duì)安全知識(shí)尤其是消防知識(shí)知之甚少,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患和沒有處理突發(fā)事故的能力。隨著燃?xì)庑袠I(yè)多種經(jīng)營體制的發(fā)展,部分經(jīng)營不規(guī)范的中小型企業(yè),嚴(yán)重忽視操作人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)。
三、CNG汽車加氣站的火災(zāi)預(yù)防
1.防火間距符合要求
壓縮天然氣加氣站內(nèi)壓縮機(jī)組和貯氣瓶組與周圍建、構(gòu)筑物等的防火間距,不應(yīng)小于(汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范)GB50156-2002的規(guī)定。加氣站內(nèi)的總平面布置應(yīng)按照(建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行,除儲(chǔ)氣瓶(儲(chǔ)氣井)、生產(chǎn)建筑和必要的輔助設(shè)施外,不宜布置其他建筑。加氣站生產(chǎn)、辦公室應(yīng)分區(qū)設(shè)置。加氣站區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)氣瓶組(儲(chǔ)氣井)、壓縮機(jī)間、調(diào)壓間、加氣機(jī)等應(yīng)有明顯分隔,并符合規(guī)范規(guī)定的間距。