天然气是CNG加气站的工作介质, 其具有易燃、易爆等特点, 爆炸极限范围在5%~15%之间, 当天然气在爆炸极限范围内遇到火源会发生爆炸, 事故非常严重, 属甲类危险气体。加气站工作运行过程中, 天然气在高压条件下经过压缩、脱水、加气工艺流程运行作业, 并且CNG加气站一般建立在车流量较大、人口较多的城镇上, 无形中给生活在周边的人们带来了巨大的安全隐患, 在确保CNG加气站安全、平稳运行的同时, 加强CNG安全隐患分析与研究显得十分重要[1,2,3]。建立加气站安全评价体系, 针对具体的运行情况, 制定相应的防范措施显得迫在眉睫。
(1) 目前最常用的储气瓶有两种, 分别是钢质气瓶 (CNG-1) 和金属内胆环向缠绕气瓶 (CNG-2) 。倘若储气瓶材质较差, 在加气站运行过程中会发生碰撞、腐蚀等现象, 可能因承受不了高压而发生爆炸事件。
(2) 在连接各条管路的连接件应严格把关, 如果连接件连接不牢, 因为运行发生振动而松动, 导致CNG中高压气流自动破裂卸压泄漏天然气[2,3]。一般来讲, 储气瓶置于后备箱或置于乘客箱后部, 天然气泄漏达到爆炸极限, 由于空间小, 接触明火将发生爆炸。
(1) 售气机接头一般采取卡套连接, 工作压力一般在20~25 MPa范围内, 因为售气车接头较多, 机内部空间较小, 发生漏气的概率相对其他设备要高, 倘若机内发生泄漏, 导致机内压力异常升高, 带来发生爆炸的危险[3,4]。
(2) 售气机的拉断阀是一种预防装置, 在加气过程中软管发生断裂时可以采用拉断阀防止大量天然气泄漏。如果驾驶员在加气未进行完毕、便启动汽车离开, 拉断阀将自动断开并采取封闭处理;当拉断阀工作失效, 这时加气软管将被拉坏、拉断, 天然气将从破裂的软管裂口向四周泄漏, 发生天然气泄漏事件, 一般这种事件主要发生在司机未下车或者注意力不集中, 加气工作应提高警惕。
(3) 售气机还有1个关键部件电磁阀, 在发生意外事件时, 会主动截断气流的功能。但当电磁阀在工作过程中, 应该保持阀内无污染物、无结冰现象, 否则电磁阀将不能闭合。在异常的条件下直充, 会使售气机计量出现问题, 严重时限压功能失效而发生危险。
目前, 采用储气井储气比较普遍。根据标准划分, 储气井属于Ⅲ类压力容器, 同时也是CNG加气站危险发生的主要来源。发生事故主要是由于筒体上串、地下井体天然气泄漏和井管爆裂等原因。筒体上串主要是由于井筒与井壁间的环形空间封固质量差而引起的;管件连接处螺纹不牢、管壁裂纹、穿孔等会发生地下井体天然气泄漏危险;在加气站日常工作中, 井管长期使用未经替换、维修发生腐蚀、“氢脆”事故而发生危险, 同时固井质量未达标, 在运行高压条件下井筒会窜出地面, 发生危险[2,3]。
(1) 压缩机组安装设置地基下沉、基础浇筑质量不好, 以及附属设备、配管材质不达标都会给压缩机运行带来障碍, 导致附属设备、装置、管段发生剧烈振动, 连接处出现松动发生气体泄漏, 造成危险。
(2) 冷却水管路中有天然气窜入, 或者气管路有冷却水窜入, 都会发生爆裂危险。当换热管与连接管板处发生裂纹, 导致天然气窜入冷却水系统, 有可能发生冷却系统发生故障;或者气管路有冷却水窜入, 压缩机会受到较大的液击, 使得附属气阀、管线发生破裂变形, 影响压缩机正常运转[1,2,3]。
(3) 冷却水含有的钙、镁离子, 在流经冷却器换热管时, 未及时将过剩的钙、镁离子进行软化处理, 会附着在管壁形成结垢物, 堵塞流经通道, 从而导致换热效率低下, 压缩机气缸进排气频率加快, 附属器件运行寿命降低。如果灰尘、杂物进入开式空冷器, 未经及时清除, 可能会导致水箱、冷却水管线、压缩机冷却器壳程、换热管内壁表面附着杂基, 降低换热效果。
(4) 附属设备、电器及电缆管线破损、连接处松动, 均为影响防爆功能, 导致天然气泄漏产生火花, 造成危险。
根据目前CNG加气站工作运行流程, 影响CNG加气站安全故障主要因素有甲烷气质问题、设备材质、施工质量、加气站布局、员工综合素质、管理技能、环境保护以及其他方面的因素。将以上主要因素进行展开, 构建加气站安全评价指标体系, 由此, CNG加气站安全评价指标体系如图1所示。
根据相关安全评价研究, 将CNG加气站的安全等级划分为5类, 建立评语集为C={安全, 较安全, 一般, 较危险, 危险}, CNG加气站安全等级及值域如见表1所示[4]。
假设评价指标体系中有m个影响因素, m个影响因素集合U={u1, u2, …ur…um}。n个专家进行各项打分, 因此, 集合P={p1, p2, …pr…pn}。任意一个影响指标ui, 专家综合给出的值域为[a1i, b1i], [a2i, b2i], [a3i, b3i], …[ari, bri]…[ani, bni], 根据评价体系原则, 对集合中每个指标进行计算并给出值域, 采用集值统计法确定各项指标权值。
(1) 安全监控需加强[4,5]。预防CNG加气站事故的有效方法是加强安全监控。监控主要内容包括 (1) 对运行过程中气质参数进行监控, 即实时监控运行过程中天然气压力、温度、浓度, 含硫量、含水量等; (2) 对附属仪器、设备运行状态进行监控, 即实时监控各环节仪器、设备、附件腐蚀度、管线有无裂痕等。
(2) 布局的安全性、科学性。设计CNG加气站以及布局上应充分考虑合理性、科学性、安全性。 (1) 总体布局上, 加气站位置不能仅仅考虑加气的便捷性, 更多地是要考虑加气站通风性。 (2) 加气站内部布局上, 压缩、储气、售气系统各自的防火间距及与四周建筑的防火间距应严格执行相关标准。
(3) 提高人事管理水平。根据石油化工行业相关标准和规定, 根据加气站运行情况, 制定合理、可靠的安全管理办法以及操作流程, 并加强员工职业水平的培训, 提高管理技能。
(4) 完善安保系统。CNG加气站内设安全保护系统, 预防和避免潜在安全事故发生。
摘要：针对CNG加气站天然气易燃、易爆、危险性极高等工作特点, 首先从加气站安全隐患方面着手, 从加气车、售气车、储气井和压缩机等四个方面详细分析CNG加气站安全运行影响因素, 随后, 根据相关影响安全因素建立评价体系, 该套评价体系可以对影响加气站运行的各项指标进行定量评价, 并给出影响权值, 最后, 根据评价结果, 有针对性地提出预防措施和方案, 应从如下四个方面加强安全建设:加强安全监管、加强加气站布局合理性、提高管理水平以及完善安保系统, 确保加气站安全、平稳、高效运行。
关键词：CNG加气站,安全隐患,评价体系
[1] 张琳.CNG加气站安全评价方法及应用研究[D].成都:西南石油大学, 2007.
[2] 谭金会, 何太碧, 杨菡, 等.CNG加气站设备安全风险评价的关键问题[J].天然气工业, 2008, 28 (11) :117-120.
[3] 陈杰, 李求进, 吴宗之.100起CNG加气站事故的统计分析及对策研究[J].中国安全生产科学技术, 2009, 5 (1) :71-75.
[4] 何太碧, 黄海波, 朱小华, 等.CNG加气站设备安全风险评价指标体系[J].天然气工业, 2007, 27 (4) :118-119.
[5] 庞建军, 杨志波.汽车加油加气站爆炸原因分析及预防措施[J].工业安全与环保, 2008, 34 (6) :26-27.
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