CNG汽车加气站

CNG汽车加气站（共9篇）

CNG汽车加气站 篇1

随着经济和社会的飞速发展, 能源的日益匮乏, 国际油价不断攀升, 环保要求越来越高, 压缩天然气作为廉价而清洁的燃料, 近年来取得了飞速的发展, 预计到2020年, 我国天然气汽车保有量将达到1000万辆, 压缩天气加气站数量将会以每年20%的速度递增。

然而, 天然气属于易燃易爆危险化学品, 其火灾危险性为甲类, 且汽车加气站多建在城市市区交通主道旁, 一旦发生事故, 后果严重。国内也已发生了多起加气站的泄漏和火灾爆炸事故。如何提高加气站的安全性是加气站安全管理的又一重大课题, 本文将从天然气发展、加气站工艺、灾害原因分析、加气子站工艺设备、设备投资及安全性等进行逐一阐述。

1天然气汽车的发展

1.1 常压天然气汽车

我国20世纪50年代末60年代初开始天然气汽车的应用。那时主要应用在公共客运系统, 俗称“气包车”, “气包车”的真正名字叫做“常压天然气汽车”, 也就是将天然气不经过任何压缩, 直接灌装到燃料充装容器中。在公交车车顶上安一个金属架, 金属架上放上橡胶气囊 (气包) , 天然气装在橡胶气囊里, 装满了就上路。

1.2 压缩天然气 (CNG) 汽车的应用

1990年开始CNG汽车的应用, 主要在四川、重庆地区;

1990年—1998年是压缩天然气的发展阶段, 此间, 压缩天然气相关设备以进口产品为主;

1999年我国成立了全国清洁汽车行动协调领导小组, 开始建立示范站, CNG汽车进入了快速发展时期;但气源限制严重影响了其发展速度;

2003年后东部和中部依赖“西气东输”和“钟武线”;华北、东北地区依靠当地油气田资源;山西等富煤地区依靠本地丰富的煤层气资源解决了部分气源问题, CNG汽车的应用才真正进入了一个快速发展时期。由于国外进口设备价格高以及售后服务不方便, 加速了CNG设备的国产化, 到目前为止CNG汽车产业链上的相关设备已经实现全国产化。

2 CNG加气站的分类及工艺设备

2.1 CNG母站

母站是从中、高压输气干线 (母站一般靠近门站或集输站) 直接取气经过下述述流程图进入储气装置后通过加气柱完成给CNG拖车加气的功能。 (有些加气母站也配备直接给CNG汽车加气和城市管网调峰的功能) 。

2.2 CNG标准站

标准站是城市主管网 (一般是中压管网) 直接取气经过下述述流程图进入储气装置后通过加气机完成给CNG汽车加气的功能。

2.3 CNG加气子站

CNG加气子站是建在周围没有天然气管网的地方, 通过CNG拖车把母站生产好的CNG运输到子站, 通过子站相关设备 (卸气柱、增压装置、储气装置、加气机) 完成给CNG汽车加气的功能。

目前国内有三种工艺形式的CNG加气子站:机械式压缩机CNG加气子站、液压活塞式压缩机CNG加气子站、液压平推式CNG加气子站;具体工艺流程如下:

2.3.1 机械式压缩机CNG加气子站

2.3.2 液压活塞式压缩机CNG加气子站

2.3.3 液压平推式CNG加气子站

3火灾危险性及火灾爆炸事故的原因分析

天然气的主要成分为甲烷, 属一级可燃气体, 甲类可燃危险性, 爆炸浓度极限为5%～15%, 最小点火能量仅为0.28mJ, 燃烧速度快, 燃烧热值高 (平均热值为33440kJ/m3) , 对空气的密度为0.55, 扩散系数为0.196, 极易燃烧爆炸, 且扩散能力强, 火势蔓延快, 一旦发生火灾将难以施救。加气站火灾爆炸事故因素分析如图1所示:

从图1我们分析发现, 子站发生火灾爆炸事故的因素中, 天然气泄漏和一些人为过失 (包括出现火源和未及时发现等) 是子站爆炸的主要缘故, 人为过失属于子站安全的外界因素, 不在本文的讨论范围内, 本文主要从天然气泄漏和达到爆炸极限的条件来进行比较。

4三种不同形式CNG子站系统的特点

4.1 机械式压缩机CNG加气子站

(1) 结构复杂, 故障点较多; (2) 大型传动部件多 (带传动或电机直连) , 传递效率低; (3) 管道、阀门、填料、焊点多, 压力变化频繁, 设备振动大, 漏点多; (4) 系统功率大, 能耗大, 节能效果差, 运行成本高; (5) 工艺流程及控制系统复杂, 可靠性相对较低; (6) 非标件多, 维修复杂, 维修成本高; (7) 活塞运动速度快, 填料寿命短, 气体泄漏量大。

4.2 液压活塞式压缩机CNG加气子站

(1) 结构简单, 无大型机械传动部件, 传动效率高; (2) 系统总功率小, 效率高, 最为节能; (3) 液压系统运行更为平稳, 可靠性高; (4) 无需填料, 活塞运行速度低, 密封件寿命更长; (5) 无喷油现象, 设备安全性和可靠性更高 (6) 油箱容积小, 液压油耗损少, 维护费用也低; (7) 活塞的阻隔作用, 减少了油气直接接触的机会, 多级CNG专用过滤器的设置, 使得天然气含油量降到更低;

(8) 模块化设计, 设备标准化程度高, 拆卸方便, 维护成本低; (9) 无须专用CNG拖车, 普通拖车和液压拖车均可使用。

4.3 液压平推式CNG加气子站

(1) 工艺流程最为简单, 无大型机械传动部件, 传动效率高; (2) 系统总功率介于机械式压缩机和液压活塞式压缩机之间, 节能效果较好; (3) 无活塞、无填料, 密封件少且为常规密封件; (4) 无需专用的强制冷却系统, 结构简单, 维护方便; (5) 回油噪音大、压力高, 时有喷油现象, 液压油损耗大, 安全性低; (6) 油箱容积大, 液压油使用成本高; (7) 油气直接接触, 油气含量高;

(8) 标准件多, 设备维护成本最低; (9) 需要使用液压专用拖车, 通用化程度不高。

5三种不同形式CNG子站的设备投资比较

从图2可知, 三种不同形式CNG子站设备投资上, 机械式压缩机CNG子站与液压活塞式压缩机CNG子站差不多, 液压平推式CNG加气子站投资最高。

6三种不同形式CNG子站的安全性分析比较

6.1 机械式压缩机CNG加气子站

(1) 机械式压缩机控制系统复杂, 阀门、管道、活塞环、焊点等很多, 压缩机本身不停的压缩释放天然气, 而且多数执行元件在动作时, 还必须由先导阀带动, 而先导阀一般使用管路中的高压CNG经减压阀减压后来工作。整个系统压力变化频繁, 设备振动大, 各元件很容易出现泄漏, 直接影响安全运行, 因此其漏点多, 泄漏的几率大。

(2) 机械式压缩机普遍采用两级压缩方式压缩天然气, 活塞线速度很快, 在工作过程中不断的对气体做功, 气体的不停压力变化带来整个系统的高温, 必须配备冷却系统, 目前, 普通压缩机都采用的水循环风冷, 中高压气体进入冷凝器循环, 造成冷凝器故障频发, 开焊, 泄漏天然气, 高、低压气体窜通导致冷凝器损坏, 增大了爆炸可能性。

(3) 机械式压缩机本身就是一个曲柄连杆的大型机械传动系统, 无论选择所谓的无油润滑还是有油润滑, 压缩机转速通常在600RPM以上, 转动半径大, 本身重量大, 动能就大, 快速旋转易导致活塞杆的断裂, 这种断裂多出现在和十字头的连接部位或者活塞的紧固处, 这种断裂的冲击通常会造成设备周围部件的松动或损坏, 导致天然气大量泄漏, 是造成设备损坏和人身伤害的重大隐患。

(4) 机械式压缩机系统往往设计成多缸式, 为了平衡, 一般采用对称布置。由于转动部件多, 一般采用具有一定压力的油润滑系统 (湿式润滑) , 以便提高其使用寿命。目前提出的无油、少油润滑仍必须有润滑油消耗, 采用湿式润滑, 润滑油会混合于天然气中, 在压缩后还要使用油气分离装置, 将其分离出来。润滑系统在活塞连杆式压缩机中起着很关键的作用, 必须随时监控供油压力、供油温度、回油温度等重要技术指标, 并且要具有报警和联锁控制功能, 使操作变得复杂。如果润滑系统出现故障, 系统温度会急剧上升, 气缸积碳增多, 密封件可能出现烧毁, 因此复杂的控制系统增大了这种潜在风险。

(5) 机械式压缩机易损件多、非标件多, 气体不停压缩释放导致整个系统的压力变化频繁, 温度升高, 不正常的温升导致气阀、填料、活塞环等易损件的密封性能下降, 引起泄漏, 使用寿命也会缩短, 机械式压缩机子站一般有压缩机房, 一旦通风不良, 任何泄漏都会导致天然气的积聚, 极易形成爆炸性蒸气云, 非常危险。

6.2 液压活塞式压缩机CNG加气子站

(1) 液压活塞式压缩机相对于机械式压缩机结构较简单, 没有复杂的控制执行机构, 各种阀门、管道、控制点减少了三分之二, 泄漏点也就减少了三分之二, 使得整个系统的泄漏不安全因素只有机械式压缩机子站的三分之一。

(2) 液压活塞式压缩机一般也采用两级压缩, 活塞线速度较低, 系统运行也比较平稳, 系统温升相对于机械式压缩机较低。冷却系统 (气体冷却、油冷却) 一般采强制风冷, 冷凝器的故障风险与机械式压缩机冷凝器类似。

(3) 液压活塞式压缩机无大型传动机构, 直接采用电机驱动液压泵, 驱动系统都是标准件, 机构简单, 动能低、惯性小, 如果出现损坏, 拆卸维修容易, 不存在意外的安全隐患。

(4) 无独立的润滑系统, 液压油本身就具有自润滑作用, 气缸内密封件使用寿命长, 密封件使用寿命在4000小时以上, 再加上气体和液压油之间有活塞的密封, 油气混合几乎没有, 且油箱内无气体窜入, 相对于液压平推式子站无需油箱放空系统, 安全性从根本上提高。

(5) 液压活塞式压缩机安装在露天状态下, 通风始终保持良好, 况且其结构较为简单, 泄漏点少, 天然气几乎没有积聚的可能性, 安全性能始终处于良好的状态下。

6.3 液压平推式CNG加气子站

(1) 液压平推式增压装置, 结构最为简单, 也没有复杂的控制执行机构, 泄漏点最少, 且采用单线高压供气, 系统本身压力基本恒定, 发热量低, 设备表面温度低, 各阀门、管道、控制点的寿命也大大增加了, 大大的降低了气体泄漏风险。

(2) 无活塞缸筒, 直接将高压液压油注入CNG拖车中, 系统运行效率高, 系统最为平稳, 单线供气, 加气能力佳, 系统温度上升低, 无需专用的强制冷却系统, 直接自然风冷即可, 所以, 不存在由冷凝器故障带来的潜在安全风险。

(3) 无大型传动机构, 驱动系统原理与液压活塞式压缩机一样, 传动机构结构类似, 二者在传动结构上存在的潜在安全风险属于同一级别。

(4) 无润滑系统, 液压油与CNG直接接触, 气液之间无活塞阻隔, 油气混合大, 高压气体会窜入油箱中, 其油箱容积较大 (大于4m3) , 回油时瞬间压力高 (20MPa) , 回油时时常有喷油现象出现, 回油振动和噪音都很大, 同时油箱顶部设有呼吸管, 与大气相通, 油箱内处于持续气体混合状态 (天然气与空气) , 油箱处于爆炸0区, 爆炸危险性极高。

(5) 液压平推式子站也安装在露天状态下, 通风始终保持良好, 正是基于这一原因, 降低了其油箱内的爆炸风险, 但是, 一旦设备处于日加气量较低、非正常的连续性工作的时候, 油箱爆炸危险性急剧升高, 目前国内已经发生多起类似事故, 必须引起高度的安全重视。

7结论

综上分析, 液压活塞式压缩机CNG加气子站具有结构简单, 使用稳定、泄漏量小, 维护方便、运行成本低, 安全性最为可靠, 机械式压缩机CNG加气子站技术成熟, 安全性其次, 液压平推式子站安全性最低, 其安全性能应引起高度重视。

参考文献

[1]compressor《浅述加气站天然汽车压缩机房火灾爆炸事故故障树分析》压缩机技术情报.

CNG汽车加气站 篇2

1．天然气具有危险性

天然气的主要成分甲烷属一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5％—15％(V／V)，最小点火能量仅为0．28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高(平均热值为33440kJ／m3)，对空气的比重为0．55，扩散系数为0．196，极易燃烧、爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生火灾难以施救。

2．泄漏引发事故

站内工艺过程处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道焊缝、阀门、法兰盘、气瓶、压缩机、干燥器、回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏；当压缩天然气管道被拉脱或加气车辆意外失控而撞毁加气机时会造成天然气大量泄漏。泄漏气体一旦遇引火源，就会发生火灾和爆炸。1995年9月29日，四川自贡富顺华油公司压缩天然气加气站因钢瓶泄漏燃烧发生爆炸，造成重大经济损失和人员伤亡事故。

3．高压运行危险性大

压缩天然气加气站技术要求充装站的压缩机必须加压至25MPa以上，才能将天然气压缩到钢瓶内，这是目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。若钢瓶质量或加压设备不能满足基本的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。1995年10月7日，四川省遂宁市压缩天然气加气站因钢瓶质量问题发生喷射燃烧，火焰柱高达20余米，造成直接经济损失18万余元。

系统高压运行容易发生超压，系统压力超过了其能够承受的许用压力，最终超过设备及配件的强度极限而爆炸或局部炸裂。

4．天然气质量差带来危险

在天然气中的游离水未脱净的情况下，积水中的硫化氢容易引起钢瓶腐蚀。从理论上讲，硫化氢的水溶液在高压状态下对钢瓶或容器的腐蚀，比在4MPa以下的管网中进行得更快、更容易。从以往事故被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内积存伴有刺鼻气味的黑水，有的达到了2．5-5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8．083mg／L。1995年8月12日，四川绵阳地方天然气公司压缩天然气加气站，因脱水工序处理不净，在给钢瓶充气时而发生爆炸并起火成灾。

5．存在多种引火源

商业性汽车加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道之侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大，如邻近建筑烟囱的飞火，邻近建筑的火灾，频繁出入的车辆，人为带人的烟火、打火机火焰、手机电磁火花、穿钉鞋摩擦、撞击火花、化纤服装穿脱产生的静电火花，燃放鞭炮的散落火星，雷击等，均可成为加气站火灾的点火源。

操作中也存在多种引火源，加气站设备控制系统是对站内各种设备实施手动或自动控制的系统，潜在着电气火花；售气系统工作时，天然气在管道中高速流动，易产生静电火源；操作中使用工具不当，或因不慎造成的摩擦、撞击火花等。

6．安全培训不规范

新建CNG加气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，容易出现违章作业或违反安全操作规程，对安全知识尤其是消防知识知之甚少，不能及时发现火灾隐患和没有处理突发事故的能力。随着燃气行业多种经营体制的发展，部分经营不规范的中小型企业，严重忽视操作人员的业务培训。

三、CNG汽车加气站的火灾预防

1．防火间距符合要求

压缩天然气加气站内压缩机组和贮气瓶组与周围建、构筑物等的防火间距，不应小于(汽车加油加气站设计与施工规范)GB50156—2002的规定。加气站内的总平面布置应按照(建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行，除储气瓶(储气井)、生产建筑和必要的辅助设施外，不宜布置其他建筑。加气站生产、办公室应分区设置。加气站区内的储气瓶组(储气井)、压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，并符合规范规定的间距。

2．保证天然气储存安全

储气瓶应选用符合国家有关规定和标准的产品。加气站宜选用同一种规格型号的大容积储气瓶，大容积储罐具有瓶阀少、接口少、安全性高等优点。目前我国加气站采用较多的是国产60L钢瓶。当选用小容积储气瓶时，每组储气瓶的总容积不宜大于4m3，且瓶数不宜大于60个。在城市建成区内总容积不应超过16m3。

小容积储气瓶应固定在独立支架上，卧式存放，便于布置管道及阀件，方便操作保养，易于外排除积液。根据安装、检修、保养、操作等工作需要，卧式瓶组限宽为1个储气瓶的长度，限高1．6m，限长5．5m。同组储气瓶之间净距离不应小于0．03m，储气瓶组间距不应小于1．5m。

储气井的设计、建造和检验应符合国家行业标准《高压气地下储气井》SY／T6535的有关规定。储气井的建造应由具有天然气钻井资质的单位进行。

加气站的储气瓶(储气井)间宜采用开敞式或半开敞式钢筋混凝土结构或钢结构，有利于可燃气体扩散和通风，并增大建筑物的泄压比，屋面应采用非燃烧轻质材料制作。储气瓶组(储气井)与压缩机、调压器间、变酉己电间，在不能满足相应防火间距要求时，应采用钢筋混凝土防火隔墙隔开，隔墙顶部应比储气瓶组(储气井)顶部高1m及以上，隔墙长度应为储气瓶组(储气井)总长，并在两端各加2m及以上，隔墙厚度不应小于0.2m，可防止事故时相互影响。防火墙应能抵抗一定的爆炸压力。

3．天然气质量符合标准

进站天然气的质量应符合现行国家标准《天然气》GBl7820—1999中规定的Ⅱ类气质标准和压缩机运行要求的有关规定。增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量必须符合现行国家标准《车用压缩天然气》GBl8047的规定。若进入加气站的天然气硫化氢含量大于20ms／m3时，站内应设置脱硫装置，脱硫塔设在压缩机前可保护压缩机组，选用双塔轮换使用，有利于装置运行和维护。当进站天然气需脱水处理时，脱水可在天然气增压前、增压中或增压后进行，脱水装置设双塔。

4．设置安全保护装置

在远离作业区的天然气进站管道上应设紧急手动截断阀，一旦发生火灾或其他事故，自控系统失灵时，操作人员可靠近并关闭截断阀，切断气源，防止事故扩大。手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。

锗气瓶组(储气井)进气总管上应设安全阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。每个储气瓶(井)出口应设截止阀。以保证储气设备的安全运行及发生事故时能及时切断气源。为防止进站加气汽车控制失误撞上储气设施造成事故，储气瓶组或储气井与站内汽车通道相邻一侧，应设安全防撞拦或采取其他防撞措施。

压缩机出口与第一个截断阀之间应设安全阀，安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放量；压缩机进、出口应设高、低压报警和高压越限停机装置；压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置；压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置。

加气机应设安全限压装置；加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀；加气机的加气软管上应设拉断阀，拉断阀在外力作用下分开后，两端应自行密封，当加气软管内的天然气工作压力为20MPa时，拉断阀的分离拉力范围宜为400-600N。加气机附近应设防撞柱(栏)，防止进站汽车失控撞上加气机。

加气站内的天然气管道和储气瓶组应设置泄压保护装置，以便迅速排放天然气管道和储气瓶组中需泄放的天然气。在储气瓶组事故时紧急排放的气体，火灾或检修设备时排放系统气体，一次泄放量大于500m3(基准状态)，很难予以回收，只能通过放散管迅速排放。压缩机停机卸载的天然气量，一般太于2m3(基准状态)，并且泄放次数平均每小时2—3次以上，排放到专用回收罐较为妥当。因为天然气比重小于空气，能很快扩散，拆修仪表或加气作业时一次泄放量小于2m3(基准状态)的气体可排人大气。泄压保护装置应采取防塞和防冻措施。

加气站不同压力级别系统的放散管宜分别设置，放散管管口应高出设备平台2m及以上，且应高出所在地面5m及以上。

5．选择适当材质的设备

增压前的天然气管道应选用无缝钢管，并应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB8163的有关规定。增压后的天然气管道应选用高压无缝钢管，并应符合现行国家标准《高压锅炉用无缝钢管》GB5310或《不锈钢无缝钢管》GB／T14976的有关规定。对严寒地区的室外架空管道选材还要考虑环境温度的影响。由于天然气内含有硫化氢、二氧化碳、残存凝析油等腐蚀性介质，加气站内与压缩天然气接触的所有设备、管道、管件、阀门、法兰、垫片等的材质应具备抗腐蚀、耐老化等能力。

加气站内的所有设备、阀门、管道、管件的设计压力应比最大工作压力高10％，且在任何情况下不应低于安全阀的起始工作压力。

埋地管道防腐设计应符合国家现行标准(钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007的有关规定，并应采用最高级别防腐绝缘保护层。

6．控制和消除引火源

加气站内爆炸危险区域的等级范围划分应按(汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156—2002确定。按照(爆炸和火灾危险环境电力装置设计范》GB50058的规定，使用高于或等于相应作业区域气体级别的防爆电气设备。爆炸危险区域慎用移动式和便携式电器，禁止私拉乱接，违章用电。

加气站的站房和罩棚按建(构)筑物的防雷考虑，一般都采用避雷带(网)保护。天然气储气瓶组必须进行防雷接地，接地点不少于2处。储气瓶组、管道、法兰及其他金属附件均进行电气连接并接地。雷雨天气应停止加气作业。

严格控制修理用火，严禁烟火和明火，防止摩擦撞击打火，作业时不得使用电气焊、割。

7．采取通风措施 为了防止爆炸性混合物的形成，加气站爆炸危险区域内的房间应采取通风措施，以防止发生中毒和爆炸事故。采用自然通风时，通风口总面积不应小于300cm；／m·(地面)，通风口不应少于2个，且应靠近可燃气体易积聚的部位设置，尽可能均匀，不留死角，以便可燃气体能够迅速扩散。对于可能泄漏天然气的建筑物，以上排风为主。采用强制通风时，通风设备的通风能力在工艺设备工作期间应按每小时换气15次计算，在工艺设备非工作期间应按每小时换气5次计算。

8．设置可燃气体检测报警装置

为了能及时检测到可燃气体非正常超量泄漏，以便工作人员尽快进行泄漏处理，防止或消除爆炸事故隐患，加气站应设置可燃气体检测报警系统。压缩天然气储气瓶间(棚)、天然气泵和压缩机房(棚)等场所应设置可燃气体检测器。报警器宜集中设置在控制室或值班室内，操作人员能及时得到报警。可燃气体检测器和报警器的选用和安装，应符合国家行业标准(石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH3063的有关规定。可燃气体检测器报警(高限)设定值应小于或等于可燃气体爆炸下限浓度(WV)值的25％。

9．提高工作人员的专业素质

CNG汽车加气站 篇3

1 LNG、L-CNG、CNG加气站设备比较

1.1 LNG加气站设备

LNG加气站的服务对象就是LNG汽车, LNG加气站主要包括LNG储罐、LNG加气机以及LNG复合泵撬 (LNG潜液泵、EAG气化器、自增压器组成) 。LNG储罐的材料采用的是奥氏体不锈钢材料, 主要由外容器和中间绝热层组成, 是一种真空绝热容器, 外容器的材料为不锈钢材料, 绝热层的材料一般采用的是膨胀珍珠岩, 且经过真空处理。这两种材料制成的储罐, 不仅使用寿命长, 而且绝热性能好, 大大减少了LNG的蒸发, 有多种规格和型号的储罐可供选择。LNG复合泵撬的主要任务是将槽车内的LNG输入到储罐当中, 也可以将储罐内的LNG输出至加气机, 除此之外, 槽车内的LNG可以直接输送给加气机。LNG加气机是对LNG汽车进行加气的一种计量装置, 通过加气机与控制室PLC机柜连锁, 可以直接显示汽车的加气量, 还能实现控制、切断等功能, 既省时又方便。

1.2 L-CNG加气站设备

L-CNG加气站的服务对象是CNG汽车, 在站内将LNG进行增压, 然后气化形成CNG之后, 对CNG汽车进行加气。工作流程为:首先用LNG柱塞泵将LNG加压到20MPa, 把LNG输送到气化器之后, 进行气化处理, 然后利用顺序控制盘将气化后的CNG输送到CNG储气瓶中, 最后用CNG加气机对CNG汽车进行加气。

为了确保压力满足条件, 需要借助LNG柱塞泵将LNG输送到高压气化器内进行增压、气化。高压气化器的任务是将LNG转化为CNG。顺序控制盘的任务就是要将经过的气体进行合理分配, 从而保证效率最高。

由于L-CNG加气站比LNG加气站的设备更为复杂, 因此在占地面积、服务车辆类型及加气站规模等方面比与LNG加气站相比有所增加。

1.3 CNG加气站设备

CNG加气站首先用过滤、调压、计量系统对天然气进行计量, 然后对其净化处理, 采用的是净化处理装置。以压缩机对其进行加压, 随后进行脱水, 顺序控制盘将经过的气体进行合理分配到储气系统, 最后用CNG加气机对CNG汽车进行加气。

用于天然气净化处理的脱硫装置, 能够保证天然气的硫含量达到加气站标准。压缩机的质量是影响整个加气站能否正常运行的重要装置。干燥器是脱水装置的主要设备, 使用这种方法可以达到节约资本, 降低能耗的目的。储气系统就是用于储存天然气的设备, 天然气压力为25MPa。

2 LNG、L-CNG、CNG加气站安全性比较

由于天然气本身属于易燃易爆气体, 所以加气站人员在进行加气站建设时, 一定要保证加气站安全, 在日常工作中, 要经常对加气站各设备、各环节进行细致检查。影响加气站安全的主要有高压管道、动力设备、高压储气设备和系统复杂程度四个方面, 以下对四种因素进行详细分析, 并提出相应解决措施。

2.1 LNG加气站安全性

LNG加气站没有高压管道和高压储气设备, 从前文的阐述中可以看出, LNG加气站的设备也比较少, 操作起来较为方便, 安全性相对来说, 也会更高一些, 目前LNG加气站采用的主要安全措施有以下几点: (1) 在储罐上安装了多种对天然气进行控制的安全装置, 如紧急切断阀、安全放散阀。 (2) 为了防止超压, 在主要管道安装了安全放散阀。 (3) 每个独立的管道段, 都安装了紧急切断阀。

2.2 L-CNG加气站安全性

L-CNG加气站有数量相对较少的高压管道和高压储气设备, 因此在一定程度上, 与LNG加气站相比, 影响安全隐患的因素较多。除此之外, 与前者相比, 在操作方面也相对复杂, 操作流程也要更多一些, 因此, 加重了安全隐患。目前L-CNG加气站采用的主要安全措施有以下几点: (1) 在储罐上安装了多种对天然气进行控制的安全装置, 如紧急切断阀、安全放散阀。 (2) 为了保证在多种设备共同工作下, 大量散发热量, 增加加气站内温度, 采取空温与辅热结合的气化方式。 (3) 为了防止超压, 在主要管道安装了安全放散阀。

2.3 CNG加气站安全性

从前文的叙述中, 我们可以看出, CNG加气站在这三种加气站中运行设备是最多的, 因此安全隐患也是最多的。 (1) 高压管道多, 导致极易出现安全问题。 (2) CNG加气站中的高压储气设备也是影响加气站安全的重要因素。 (3) 与前两者相比, 操作起来更加复杂, 所涉及到的环节更多, 因此, CNG加气站与LNG加气站和L-CNG加气站相比, 安全性要更低一些。目前在CNG加气站中, 采取的主要方法就是为了保证空气流通, 在压缩机房顶部安装机械排风系统。

除此之外, 针对三种加气站的共同安全措施还有以下几种:在加气站安装防爆设备, 加气机必须安装能够实现紧急切断气体输送的安全设备等。

除了通过安装各种安全设备减小安全隐患外, 工作人员在对汽车进行加气时, 要严格按照工作制度, 避免出现违规操作现象, 加强加气站定期检查的频率和质量, 在检查中, 不能遗漏任何一个环节, 一旦发现存在安全隐患, 要及时上报, 负责安全管理的技术人员要在第一时间采取有效手段将安全隐患排除。

3 结语

通过前文分析, 可以看出, 三种加气站的服务对象都是汽车, 但是存在着诸多不同, 在加气站设备方面, 设备最少的是LNG加气站, 其次是L-CNG加气站, 设备最多的是CNG加气站, 设备的多少也与其安全性有着巨大的关系, 安全性从高到低排序依次为:LNG加气站, L-CNG加气站, CNG加气站。

参考文献

[1]陈叔平.谢高峰.李秋英.昌锟.LNG、L-CNG、CNG加气站的比较[J].煤气与热力, 2007 (7) .

CNG汽车加气站 篇4

一、工程概况

苏州市澄阳路CNG汽车加气站工程位于苏州澄阳路太阳路交叉口，建、构筑物占地面积为669.9平方米，建筑结构为砖混结构，站内设有站房1座，站房功能包括营业室、控制室、值班室等；另外设有压缩机、干燥机、储气井罩棚，罩棚内主要设备有风冷式撬装压缩机2台，干燥机1台，储气井3口，单口容积为3 m3、6 m3、9m3；设有加气棚1座，内设加气机4台，具备日充装天然气30000m3功能。该工程由苏州洁源天然气利用有限责任公司投资兴建，机电部分由陕西首创天城工程技术有限公司设计、苏州市欧嘉机电设备安装工程有限公司施工。本工程于2010年12月10日开工，2011年10月8日竣工并正式交付试运行。

二、具体施工内容及结构情况

1、给排水系统

给水管道采用PPR管道、排水采用pvc管道敷设，室外设有电开水炉，以便于驾乘人员使用

2、建筑电气系统

电气系统包括低压送配电系统、防雷接地系统、动力系统、照明系统、设备安装。完成的主要工程量有：低压送配电柜（箱）及设备控制箱安装8台；电缆敷设3仟多米；电线管敷设2仟多米，压缩机2台，干燥机1台，缓冲罐1台，加气机4台；防爆灯具29套；接地扁钢敷设400多米。

该工程总配电系统总容量约520KW,由市电10KV引入，设有630KVA变压器1台，其高压部分由供电部分单独安装。

低压配电部分主要由变电所低压控制柜接至设备控制室。a、采用ZR-VV22-3*185+2*70mm2电缆接至压缩机控制柜，再由控制箱接至设备，接至设备的电缆采用ZR-VV22-3*150+1*70mm2，每台2根，由于压缩主机功率大，采用了软启动装置，接至压缩机内部的辅助设备较多，其ZR-VV22-4*2.5mm2电缆有10根，ZR-RVVR22-24*1.5mm2的控制电缆5根。

b、采用ZR-VV22-3*50+2*25mm2电缆接至干燥机控制柜，再由控制柜接至干燥机，ZR-VV22-4*10mm2；ZR-VV22-4*4mm2；ZR-VV22-4*2.5mm2,；ZR-RVVR22-14*1.5mm2等电缆工9根。

c、加气机及计费电源部分，采用的是UPS电源不间断供电系统。d、站区照明，采用的应急电源装置，市电断电后能满足90分钟的照明。

3、气体泄漏报警装置

本站区为Ⅱ级爆炸危险场所，在易泄漏源上方1.5米处设置了燃气泄漏报警探头，共7套，在供气总管处设有电磁阀。气体泄漏凝结点达到5.1浓度时会发生爆炸，在气体泄漏达5.1浓度的20%时，会产生预警，此时应检查泄漏源，修复后在消除预警，达到探测器感应25%浓度时，自动切断电磁阀电源，使其处于关闭状态，停止供气，确保安全。

4、监控系统

整个站区设有10个防爆摄像头，便于掌握整个站区的日常工作情况；监控主机硬盘为4000G,容量大，可回放2-3个月的摄像内容。

5、设备安装

站内主要设备有：风冷式撬装压缩机2台，干燥机1台，储气井3口（由专业单位施工）；加气机4台，缓冲罐1台。

三、施工总结

苏州市澄阳路CNG汽车加气站机电安装工程通过我司同志的共同努力，各个分部工程都达到了设计要求和国家规范，质量符合标准。

尽管在施工安装过程中，我们遇到了一些困难，但是在公司的指导以及业主和各参建单位的帮助、协作下，我们始终坚持“服从监理、服务业主”的原则，抱着“大局为重、积极配合”的态度，有组织、有计划地完成了苏州澄阳路CNG汽车加气站机电安装工程的全部工作内容，我们将一如既往地以饱满的热情做好本工程的其他相关工作。

苏州市欧嘉机电设备安装工程有限公司

CNG加气站施工管理强化措施 篇5

1 CNG加气站中泄漏事故的研究

在CNG加气站的发展过程中, 储气设备实施的故障以及操作行为不规范导致的泄漏事故, 会释放出大量的容易燃烧与爆炸的有毒气体, 造成CNG加气站出现严重的安全事故。所以在对CNG加气站的安全事故进行研究时, 首先就要多泄漏这一事项进行研究。

1.1 CNG加气站中可能发生泄漏的储气设备设施

通过对CNG加气站中的储气设备运行过程中的温度、压力等条件机进行分析, 可以将CNG容易发生泄漏的储气设备设施分为管道阀门、加气线路、加气枪、压缩机、储气瓶、储气瓶、放散管等一系列的储气设备设施。

1.2 CNG加气站泄漏事故的后果分析

C N G加气站泄漏事故造成的后果, 不仅与泄漏物质的易燃、易爆、毒性、数量有关, 还与泄漏物质中的温度、时间、压力等一系列方面有关。在CNG加气站发生泄漏事故后, 对CNG加气站中的泄漏情形进行深入的分析与探究, 查明泄漏的原因及其类型, 为CNG加气站泄漏事故造成的后果进行研究时提供准确的信息数据。CNG加气站中的泄漏事故, 主要是高压天然气的泄漏, 高压天然气泄漏后发生火灾的时间不一样, 泄漏造成的后果也不一样。

例如:CNG加气站中的高压天然气泄漏后立即发生火灾时, 可燃性气体从储气设备里向外泄漏时被即刻点燃, 在泄漏区域逐渐的扩散燃烧, 形成喷射性的火球, 造成在一定区域内的火势失控。CNG加气站在发生泄漏后, 隔了一段时间才发生火灾时, 可燃性气体从储气设备里向外泄漏后, 与空气相融合形成一团可燃性的蒸汽, 随着方向四处转移, 遇到火星时会发生巨大的爆炸, 涉及的范围非常广。

1.3 CNG加气站泄漏速度效率的计算

CNG加气站发生泄漏时, 气体在设备管道中的流动是规则的, 对出现泄漏的部位的大小以及泄漏物质的相关性质与数值信息要进行了解, 了解后可以通过流体力学中的相关计算方式对泄漏物质的数量进行有效的计算, 计算出的数据信息值可以提供给相关的管理部门, 为管理部门在CNG加气站泄漏事故中对相关处理方案进行制定时提供有效的数据信息, 有利于方案的准确性。

2 CNG加气站中存在的安全问题

2.1 工作人员的不规范操作

C N G加气站中的相关人员, 在对汽车进行加气时, 由于自身的安全意识薄弱、工作职责不明确、对加气设备的操作不规范, 都会导致天然气的泄漏, 加气设备的损坏以及加气量的失控等一系列的事项, 都会造成CNG加气站出现安全问题, 甚至导致CNG加气站出现重大的安全事故。

2.2 CNG加气站中储气设备的安全问题

C N G加气站中的储气设备可以分为三种, 即井储式、罐储式、瓶储式。就CNG加气站中储气设备的应用范围来看, 井储式在CNG储气站中的应用, 比其他两种储气设备的范围要宽广;从CNG加气站中储气设备出现故障的概率上来看, 瓶储式在其中的故障发生率最高。CNG加气站中所有储存天然气的设备, 内部中的压力值都应该处在25MPa至30MPa之间, 储气设备要采用高压容器。CNG加气站中储气设备的安全问题主要体现以下几个方面:

第一, 储气设备中存入天然气的质量差, 天然气的质量直接影响着储气设备功能的运用以及储气设备的安全性。

第二, 储存设备的结构构造以及构造材料不符合相关规定中的标准与要求, 储存设备的结构与构造材料的不合理, 直接影响着储存设备对天然气的有效储存, 会导致天然气出现泄漏这一现象的发生。

第三, 井储式中存在的缺陷弥补与无损探伤等问题还没有得到有效的解决, 井储式在CNG加气站中的应用范围最广, 井储式自身存在的问题会影响天然气的存放, 甚至导致加气站出现严重的安全事故。

2.3 加气汽车的气瓶问题

国家相关的政策中, 明确的规定了加气汽车气瓶的检测期限, 新装的汽车气瓶进行第一次检测的期限为两年, 随后每隔一年要进行一次检测, 但是很多加气汽车的车主没有按照相关的规定在检测期限内对加气汽车进行检测, 这就导致汽车气瓶存在着极大的安全隐患, 无法对汽车的气瓶进行有效的检查与维修。一部分加气汽车气瓶的结构构造以及构造材料也存在着问题, 加气汽车中的气瓶质量部合格, 对加气汽车在加气与行驶过程中构成极大的安全威胁。

2.4 CNG加气站中天然气质量的问题

天然气在我国的输气管道中, 水量、硫量的含量非常高, 所以天然气在存入CNG加气站的过程中, 要进行严格的干燥、净化处理, 要经过脱水、脱硫这一过程。脱水, 实质上就是对天然气中含有的水分量进行消除;脱硫, 实质上就是对天然气中含有的硫化氢等一系列的酸性气体进行消除。但是, 有一部分天然气在进入CNG加气站时, 没有对其的水量、硫量进行有效的处理, 导致未经处理的天然气在存入储气设备中时, 对储气设备中的关键部件造成严重的破坏, 对输气管道中的线路造成极大的腐蚀, 严重的影响了CNG加气站的发展。

3 CNG加气站在事故中的施工管理强化措施

3.1 提高加气设备的安全性

(1) CNG加气站中的加气设备, 应当在其加气管道中设置安全阀门, 确保在低于400N的分断作用力下能够有效的分开, 分断的两端进行及时的密封, 保证分断的两端能够重新进行连接, 使加气设备能够正常的进行加气, 加气设备中的相关加气管道不能够有裂痕, 防止其发生泄漏。

(2) 定期的对CNG加气站加气设备中的电磁阀进行检测, 确保工作状态稳定, 加大对加气设备中的电磁阀管理的力度。

(3) 对CNG加气站中的加气设备的质量流量计进行检测, 检查加气设备中的开关是否处于正常的状态。

(4) 在对加气设备进行管理的过程中, 必须在加气设备的内部设置减压阀, 在加气设备的进气管道中设置自动性的加气截断阀。

3.2 提高储气设备的质量

(1) 在CNG加气站的储气井中, 井底处与井头的连接处、管道之间、井口部分的装置要与井底之间保持良好的工作状态, 防止其发生泄漏。

(2) CNG加气站中的储气井, 构建储气井的材料要符合相关规定中的标准与要求, 在材料的选择上要尽量使用耐高温、耐腐蚀的材料, 要对储气井中井管的外层部分进行防腐措施。在管理储气井的过程中, 要运用有效的措施防止地下水中的腐蚀性物质对储气井中的管道造成严重的腐蚀, 导致管道破裂, 引发储气设备故障而引起的安全事故。

(3) 解决CNG加气站储气井中存在的缺陷弥补与无损探伤问题, 加强对解决这一问题中解决技术的开发, CNG加气站要按照相关的规定, 对地下储气井进行全面的检查, 严格的按照规定中的期限对其进行检查。

(4) 在对CNG加气站中储气瓶的压力值进行设计时, 储气瓶在设计中的压力值要超过实际工作中的压力值, 这样能够确保储气瓶在承受压力作用下, 能够保持正常的工作状态。

(5) 对CNG加气站中的储气瓶进行管理的过程中, 要确保储气瓶在工作中的温度低于相关规定中储气瓶工作温度的数值, 防止其温度过程导致的安全事故。

(6) 在对CNG加气站进行管理的过程中, CNG加气站中的储气井与储气瓶区域, 应当设置相关的防护设备设施, 确保其安全性。

3.3 解决加气汽车中存在的问题

CNG加气站中的天然气质量应该符合相关规定中的质量数值, 确保气体在进入加气汽车的气瓶中时, 不会对气瓶造成严重的损坏。加气汽车的气瓶应当按照相关的规定定期的进行检查, 气瓶构造材料要符合国家规定的质量水平, 在管理加气汽车的气瓶时, 要严格的督促车主按照规定对气瓶进行检测。

3.4 提升压缩机的安全性能

(1) 在CNG加气站中, 要对压缩机中的外部部件进行防护设置, 避免其损坏。

(2) CNG加气站中的压缩机质量要符合国家规定中的标准, 防雷、防爆性要适应与相关规定中的要求, 管理压缩机时要对各个阀门进行检查, 确保阀门的安全性。

(3) CNG加气站中的压缩机, 在安全阀在开启过程中能够承受的压力值应当符合相关的标准, 止回阀在关闭过程中的安全性要进行有效的提高。

3.5 提高工作人员的综合素质

C N G加气站中工作人员的操作行为, 对于CNG加气站中发生的安全事故有着密切的联系, 不规范的操作行为会直接导致安全事故的发生, 所以在对CNG加气站进行管理的过程中, 提高工作人员的综合素质非常重要, 尤其是相关管理人员的综合素质。要对C N G加气站中的工作人员加强安全意识教育, 进行专业的操作培训, 提升工作人员的操作能力与水平。

3.6 构建健全的规章制度

在CNG加气站中构建健全的规章制度, 能够有效规范CNG加气站工作人员的工作态度与行为, 有效的避免人工操作的不规范而导致的安全事故。严格的规范工作人员在相关工作中的操作流程, 督促工作人员按照相关规定的流程进行合理的操作, 健全的规章制度有利于CNG加气站中各个环节的监管。

4 结语

CNG加气站在发展的过程中, 还存在着诸多的不足与缺陷, 对于CNG加气站中存在的问题要采取科学合理的方式解决。CNG加气站施工管理的强化措施, 有利于解决CNG加气站中的问题, 完善CNG加气站中的不足与缺陷, 对于CNG加气站的安全平稳发展有着重要的作用。

参考文献

[1]张琳.CNG加气站安全评价方法及应用研究[J].西南石油大学报社, 2009 (17) [1]张琳.CNG加气站安全评价方法及应用研究[J].西南石油大学报社, 2009 (17)

CNG汽车加气站 篇6

1. 1 CNG加气站预处理系统简介

加气站之中的天然气应该在其压缩前后予以脱水与脱硫处理, 从而达到净化与干燥的目的。所谓脱硫处理, 是指对硫化氢等酸性气体进行的脱除处理, 其主要目的是避免硫化氢对设备与管道造成的腐蚀影响。所谓脱水处理是指对天然气中的水分进行的脱除处理, 其主要目的是避免CNG气体在降温、减压等过程之中产生冰堵问题。

1. 2 CNG加气站脱硫系统内设备优化

1. 2. 1 CNG加气站优化脱硫设备工艺原理

应用水合氧化铁能够有效吸收天然气中的H2S, 因此我们可以应用这个原理, 在超水合氧化铁之中添加一些催化剂制作脱硫剂, 并应用这一脱硫剂将天然气中的H2S脱除, 这一方法是固体脱硫法, 而脱硫设备的优化也应该应用这一方法。

1. 2. 2 CNG加气站优化脱硫设备工艺经济分析

通过一定的调查研究发现, 加气站脱硫优化装置需要投资的金额和一次装料量、天然气H2S的含量相关, 天然气的H2S含量越多, 其处理所需成本也就越大, 而且脱水装置所需的一次装料量越多, 其需要的处理费用也就会越高。

1. 3 CNG加气站脱水设备的优化

据相关调查研究发现, 高压脱水具有投资较小、占地面积较小的优点, 就设备优化角度而言, 高压脱水能够应用在所需处理气量较小的加气站中, 而且能够应用在不确定水分含量的天然气加气站中。低压脱水装置具有能够给压缩机较大选择空间, 对气源气质要求较低的优点, 应用这一装置能够大大延长填料函、活塞环等的应用寿命。就设备优化上而言, 低压脱水装置主要应用在具有较大天然气处理量的加气站中, 在站场中能够应用较大的面积。

2 CNG加气站压缩系统与系统内设备优化研究

2. 1 CNG加气站压缩系统简介

CNG加气站主要由润滑系统、冷却系统、压缩机主机以及缓冲罐等部分组成其压缩系统。而相对于CNG加气站, 压缩机是非常重要的组成系统, 所以, 对压缩机安全性的要求是非常高的。在压缩机的运行过程中, 由于其进气压力范围较大, 所以压缩机的进气压力一般都是依据加气站的具体需要而定的; 和进气压力一样, 压缩机的排气量范围也较大, 也要依据具体情况而定; 除此之外, 其排气压力的范围一般是25 ~ 28 MPa, 要考虑其经济性, 通常是把其控制在25 MPa左右。

2. 2 CNG加气站压缩机设备优化

2. 2. 1 压缩机结构优化

现代最常用的压缩机分为水平对称式压缩机和角度式天然气压缩机。就水平对称式压缩机而言, 对机型的平衡对称性要求较高, 这种机型与水平的气缸对称, 其要求的平衡为惯性力与惯性力矩, 并且对曲轴与曲轴之间的角度与切向力要求较严密, 所以这种机型在运行时相比其他机型振动小、噪声低、运转平衡, 也因为这些优点使其广泛应用于CNG加气站。就角度式天然气压缩机来说, 其运行受功率以及体积流量等因素的影响较大, 所以相比于水平对称式压缩机, 这种压缩机常应用于中小型的天然气压缩。

2. 2. 2 压缩机润滑方式优化

一般来说, 压缩机的润滑方式包括有润滑油与无润滑油两种方式。对于第一种方式, 一般在压缩机压力增加的时候将润滑油带入以达润滑保质目的, 从而延长压缩机的使用寿命, 但这种方式一般会对压缩天然气产生不好的影响, 会降低其气体质量; 对于第二种方式, 常要考虑压缩机运行时摩擦热以及气缸的磨损问题, 并通过对这些问题的优化处理以达润滑的效果, 但在这种情况下, 压缩机只能低速运行, 并且其使用寿命也无法保证。如果要从润滑角度来对压缩机装置进行优化, 就应该选择处于这两种方式之间的少油润滑方式, 这种方式既可以在压缩机运行中进行润滑油的添加, 也可以保证易损件的高速运转, 提高其工作效率, 并且压缩机气缸也可以得到有效的密封。

2. 2. 3 压缩机冷却方式优化

目前我国的压缩机冷却方式主要为水冷, 但经过调查研究, 这种冷却方式是不科学的, 会对压缩机产生一系列不良的影响, 减少其使用寿命, 所以这种方式也是不经济的。这种方式之所以广为人用, 是由于我国的科技还较为落后, 对其的研究不足, 另外, 压缩机厂家在做宣传时只说明水冷这一种方法, 还不说明水冷的副作用。除此之外, 还有风冷的冷却方式, 这种冷却方式对于优化压缩系统设备的冷却效果要优于水冷。一般情况下, 风冷能够较好的控制压缩机设备各级的压缩比, 可以有效解决压缩机排气温度超高的问题, 因此在设计过程中要优先考虑风冷型压缩机。

3 CNG加气站系统及系统内设备优化研究

3. 1 加气系统CNG加气机构成

CNG加气机主要充当用户与业主的结算计量工具, 其主要为天然气汽车进行气体燃料的添加, 是加气站中必不可少的一种应用工具。其主要是由测控系统 ( 操作键盘、显示单元、微电影系统) 、机壳、管线、阀件 ( 拉断阀、压力仪表、压力传感器、高压阀、单流阀、电磁阀) 以及质量流量计组成。

3. 2 优化加气设备结构

从对CNG加气机的外形研究可以看出, 其外观多表现为简洁大方, 这种现代的加气机与传统的加油机相比, 其更重视外形的美观, 其他方面都较为相似。这些设计主要考虑和人的视角相适应, 较为人性化。另外, CNG加气机的压力表常通过数字显示方式, 以提高其直观性, 而且这样还可以降低故障率, 节约成本。

4 结语

综上所述, CNG加气站工艺系统与设备优化研究对于CNG加气站的进一步发展具有非常重要的作用, 要想实现工艺系统与设备的优化, 一定要相关工作人员予以不懈的努力。

参考文献

[1]于小栋.探究CNG加气站设备选型及工艺优化[J].科技博览, 2012 (6) :556-557.

CNG汽车加气站 篇7

压缩天然气 (CNG) 作为一种新型燃料, 由于燃烧充分、利用价值高、污染小, 受到普遍欢迎, 目前在我国正在普遍推广。但是, 由于CNG又是一种易燃易爆气体, 加之CNG加气站大多数处在城市, 如发生意外, 极易造成严重的经济损失和人员伤亡。

1 CNG加气站的危险有害分析及事故分类

1.1 CNG加气站的基本情况

某CNG加气站为撬装式天然气液压子站, 主要设备有撬装式CNG液压加气装置1台, 子站拖车1辆 (车载CNG储气瓶水容积为2.25m3×8) , CNG加气机2台, 卸车点1处。

1.2 危险性分析

天然气的主要成分是甲烷, 是一种易燃易爆的气体, 最小点火能为0.28 MJ, 和空气混合后, 温度只要达到550℃就燃烧, 属甲类火灾特性。在空气中, 天然气的体积分数只要达到5%~15%就会爆炸。它对空气的相对密度为0.55, 扩散系数为0.196。天然气极易燃烧、爆炸, 并且火灾发生后很难控制。天然气的爆炸是在一瞬间 (千分之一或万分之一秒) 产生高压、高温 (2 000℃~3000℃) 的燃烧过程, 爆炸波速可达2 000m/s~3 000m/s, 将造成很大破坏力。

1.3 事故模拟分析

CNG加气站主要的事故通常由管路泄漏和容器破裂引起, 一旦天然气泄漏会引起喷射火、闪火、蒸汽云爆炸等事故。

加压的天然气泄漏时会形成射流, 如果在泄漏口处被点燃, 会形成喷射火。当火灾产生的热辐射强度足够大时, 可使周围的物体燃烧或变形, 强烈的热辐射可能烧毁设备甚至造成人员伤亡。火灾损失估算建立在辐射通量与损失等级的相应关系基础上。

闪火是天然气泄漏到空气中并与之混合后被点燃而发生的一种非爆炸性的蒸汽云燃烧。其主要危害是热辐射和灼烧。闪火热辐射的大小由火焰的辐射能、视角系数和大气传输率所决定。

天然气泄漏之后若未被立即点燃, 与空气混合形成可燃蒸汽云团, 并随风漂移, 遇到火源发生爆炸, 并形成火球, 能引起较大范围的破坏。蒸汽云爆炸的主要危害是冲击波造成的伤害。随着延迟点火时间的不同, 产生爆炸的后果也不同。

2 PHAST软件模拟计算

2.1 PHAST软件介绍

PHAST软件是由挪威船级社 (DNV) 开发的, 是专门用于石油化工和天然气领域危险分析和安全计算的软件。该软件内嵌了四种计算模型, 分别是泄放和扩散、燃烧 (包括池火、喷射火和沸腾液体蒸汽云燃烧) 、爆炸和毒气扩散。PHAST计算范围较广, 可以快速地得到模拟事故的各种数据, 计算的结果与实验数据也较为吻合。

2.2 参数设置

由于天然气的成分复杂, 最有效的方法就是取代表成分对其简化, 天然气的主要成分为甲烷, 因此选取甲烷作为危险物质进行计算。

CNG加气站车载储气瓶压缩天然气的储存压力为20MPa, 储存温度50℃, 8只气瓶的水容积为18m3, 爆破片直径20mm, 天然气管道为Φ22.0×4.0的奥氏体不锈钢管。

对连续孔尺寸进行计算是不现实的, 因此必须使用一组不连续的孔尺寸。API581规定, 用于风险计算的可能的孔尺寸有6.35mm、25.4mm、102mm和破裂4种情况, 它们的适用范围分别是0mm~6.35mm、6.35mm~50.8mm、50.8mm~152.4mm和>152.4mm。根据CNG加气站工艺设备的实际情况, 选择6.35mm和破裂进行事故后果分析。

泄漏后事故的发展模式和当时的天气条件关系很大, 气象条件主要包括风速、大气稳定度、混合层高度、光照和气温等。CNG加气站所在地区的年平均风速选取3.3m/s, 年平均气温选取15.5℃, 年平均湿度82%, 大气稳定度为稳定 (D) 。

2.3 事故后果分析

2.3.1 喷射火

喷射火可以看成由沿喷射中心线上的几个点热源组成, 其热辐射通量按照下式计算:

式中:q为效率因子;Q0为气体泄漏速度, kg/s, HC为气体燃烧热, k J/kg。

喷射火的火焰长度等于从泄漏口到混合气体燃烧下限的射流轴线长度, 射流线上某点热源i到距离该点x处的热辐射强度为:

式中R为辐射率, x为点热源到目标点的距离 (m) 。

某一目标点的入辐射强度等于喷射火的全部点热源对目标的热辐射强度的总和:

式中n为计算时选取的点热源数。

软件模拟的具体危害定量分析的后果如表1所示。

2.3.2 闪火

闪火是一个火焰以恒定速度传播的过程, 应用质量、动量和能量守恒关系, 闪火火焰高度的经验计算公式如下:

式中H为火焰可视高度, m;d为云团厚度, m;s为燃烧速度, m/s;g为重力加速度, 9.8m/s2;ρa为空气密度, kg/m3;ρ0为燃烧物与空气混合物的密度, kg/m3;r为理想配比下空气与燃烧物的质量比;a为恒定压力下理想配比时燃烧的膨胀比;φ为燃烧物所占混合物的体积比;φst为理想配比时燃烧物所占的体积比。

软件模拟的具体危害定量分析的后果如表2所示。

2.3.3 蒸汽云爆炸

当CNG储罐受到外力的冲击和火灾的作用时, 储罐很可能发生失效破裂, 如果储罐破裂程度严重, 由于大量天然气在瞬间气化, 发生沸腾液体蒸汽爆炸 (BLEVE) , 遇到火源还会引起蒸汽云燃烧爆炸 (VCE) , 从而引起爆炸冲击波、容器碎片抛出和巨大的火球热辐射, 对周围的人员和设备造成严重破坏。

目前常见的热辐射伤害准则有:热通量准则、热剂量准则、热剂量-时间准则、热通量时间准则和热通量-热剂量准则, 对于冲击波伤害准则, 文中采取超压准则。超压准则认为, 只要爆炸波的超压达到一定值, 便会对建筑物构件及各种有生力量 (动物等) 构成一定程度的破坏或损伤。

蒸汽云爆炸计算模型:

1) TNT当量的计算

用TNT当量法预测蒸汽云爆炸严重度的原理:假定一定百分比的蒸汽云参与了爆炸, 对形成冲击波有实际贡献, 并以TNT当量来表示蒸汽云爆炸的威力。用下式来估计蒸汽云爆炸的TNT当量WTNT:

式中A为蒸汽云的TNT当量系数, 取值范围0.02%~14.9%。这个范围的中值是3%~4%, 取4%;WTNT为蒸汽云的TNT当量, Kg;Wf为蒸汽云中燃料的总质量, Kg;Qf为燃料的燃烧热, MJ/Kg;α为地面爆炸系数, 取1.8;QTNT为TNT的爆热, 4.12MJ/Kg~4.69MJ/Kg。

2) 冲击波的超压

冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关, 同时也与距离爆炸中心的远近有关。用下列公式计算:

式中R为目标与爆炸中心距离, m;R0为目标与基准爆炸中心的相当距离, m;q0为基准爆炸能量, TNT, Kg;q为爆炸时产生冲击波所消耗的能量, TNT, Kg;Δp0为目标处的超压, MPa。

软件模拟的具体危害定量分析的后果如表4所示。

3 结论

1) CNG加气站发生火灾、爆炸的后果都非常严重。对比喷射火、爆炸和闪火三者对人和建筑物的影响程度, 爆炸产生的冲击波强度要大于喷射火和闪火的辐射强度;

2) 不同孔径大小的泄漏源产生的影响严重程度不同。随着孔径的增大, 热辐射强度增大, 爆炸的影响范围也扩大;

3) CNG加气站的总平面布置、安全设备设施设计应考虑安全防护距离, CNG加气站的安全管理及事故预防均应考虑事故的影响范围。

参考文献

[1]陈国明, 徐长航.安全工程信息化技术概论[M].中国石油大学出版社, 2008.

[2]刘铁民, 张兴凯, 刘功智.安全评价方法应用指南[M].化学工业出版社, 2005.

[3]吴宗之, 高进东, 魏利军.危险评价方法及其应用[M].冶金工业出版社, 2002.

[4]韩中华.CNG加气站的火灾危险性分析及预防措施探讨[J].煤炭技术, 2008.

CNG汽车加气站 篇8

关键词：CNG加气站,天然气泄漏与防范

1 CNG加气站工艺流程

调压计量→压缩→脱水→顺序控制→气体储存→售气→用户

2 加气站主要设备

(1) 调压计量系统:该系统气体压力≤0.4M p a, 由过滤器、流量计、调压器和气管路等组成;气管路与阀门之间、气管路和设备之间采用法兰连接。

(2) 压缩系统:压缩系统由两套以上压缩机组构成, 每套均能独立运行。每套压缩机组的气路由一台压缩机、冷却器、气液分离器和气管路等组成。该系统压力在进气压力和2 5 M p a之间。气管路与设备之间采用法兰连接, 气管路与阀门之间采用螺纹连接。

(3) 脱水系统:脱水系统分为低压脱水和高压脱水。低压脱水工作压力低, 基本不存在天然气泄漏现象。高压脱水由两个吸附塔/再生塔、加热器、冷却器、过滤器和气管路等组成。气管路与设备、阀门之间采用螺纹连接。吸附塔接收经压缩机压缩的天然气, 工作压力通常在2 0~2 5 M p a之间;再生塔对吸附剂进行脱水, 工作压力在0.5~0.8 M p a之间。

(4) 顺序控制系统:主要由顺序控制阀、单向阀、球阀及气管路组成。气管路与阀门之间采用螺纹连接。工作压力≤25 Mpa。

(5) 储气系统:储气系统由储气设备、阀门、压缩天然气进/出管路等组成。工作压力≤25 M p a。气管路与设备、阀门之间采用螺纹连接。

(6) 售气系统:售气系统的主要设备是售气机。售气机主要由流量计、电磁阀、拉断阀、加气枪和气管路等组成, 相互之间采用螺纹连接。工作压力≤25 Mpa。

(7) 用户 (加气车) :加气车燃气系统主要由钢瓶、高压管线、压力传感器、阀门等组成, 钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保护装置, 当气瓶温度超过100℃或压力超过33.3MPa时, 保护装置会自动破裂卸压。钢瓶最高充装压力不得超过20 Mpa。

3 天然气泄漏原因

对2011年~2012年某公司加气站天然气泄漏的统计结果, 设备、管路天然气泄漏居于首位, 约占全部隐患的47%。 (如表1所示)

3.1 加气站设备、管路漏气因素

(1) 设备、管路压力变化幅度大, 容易造成螺纹接头松动。如脱水装置干燥塔/再生塔, 每天2次压力变化, 幅度从0Mpa到25M p a, ;又如压缩机频繁加载、卸载;售气机气压变化幅度也较大;

(2) 温度变化大且频繁:压缩机从常温到150℃, 脱水装置再生塔从常温到180℃, 售气机从常温到60℃。这容易造成接头松动, 密封件老化损坏;

(3) 振动大:压缩机开机时有很大振动, 容易造成压缩机组管路焊缝、法兰、螺母开裂, 接头松动;加气岛上加气车来往频繁, 易造成加气机接头松动、卡套开裂。地基下沉、布置不合理、设备和管路安装水平低会加剧设备、管路的振动。

(4) 腐蚀:设备、管道遭受天然气中微量H2S的腐蚀。

(5) 制造质量差:包括设备、管路选材不当, 焊接质量差, 安装不规范等。

3.2 加气车漏气因素

(1) 因为加气车开行过程中振动的原因, 导致气管路接头松动。密封圈长期使用也容易老化、破损;

(2) 气瓶的安全泄压装置泄气。售气机限压功能失效导致无法控制气瓶的充装压力;天然气脱水效果不好, 水分超标, 电磁阀开启后前后压差过大, 会在电磁阀处结冰, 电磁阀不能正常关合, 此时会产生直充现象, 即钢瓶的充装压力会大大超过规定的20 M p a。上述两种情况结合安全泄压装置制造质量、气体热胀效应就有可能发生气瓶的安全泄压装置破裂泄压。

3.3 管理因素

(1) 未做好设备、管路的维护保养工作, 未定期检修设备, 直到出现隐患才进行处理。

(2) 未严格执行巡检制度, 不能及时发现潜在的隐患。

(3) 员工培训不到位, 不熟悉工艺流程, 对设备的工作原理、作用及危险因素不了解。

4 防范措施

(1) 设备基础应稳固, 防止地基下沉、倾斜等情况的发生。土建工程设计、施工应严格执行SH 3510《石油化工设备混凝土基础工程施工及验收规范》。

(2) 设备安装、管路焊接严格按设计要求和相关标准进行。定期对设备、管路进行检测。

(3) 为了能及时检测到可燃气体非正常超量泄漏, CNG加气站应在压缩区、脱水区、储气区和售气区设置可燃气体检测报警器并确保可燃气体检测报警装置完好、有效。报警器宜集中设置在控制室或值班室内, 工作人员能及时听到报警。

(4) 提高工作人员安全意识

(1) 严格岗前培训、定期培训制度。工作人员应熟悉加气站各类设备的原理、结构等生产专业知识和操作规程, 了解天然气的火灾危险性, 提高处理突发事故的能力。

(2) 工作人员应加强巡检, 定时查漏, 对发现的漏气点要及时处理;定时检查设备、管路是否有剧烈振动。

(3) 设备加载 (升压、升温) 和卸载 (降压、降温) 时, 速度不宜过快, 要防止压力或温度在短时间内急剧变化对设备产生不良影响。

(4) 确保售气机各项功能正常。发现直冲现象立即停止加气并关闭相应阀门, 防止气瓶超压充装。

(5) 对加气车辆进行加气前后安全检查。

5 结论

C N G加气站高压设备、管路容易发生天然气泄漏, 在法兰连接处、螺纹连接处和焊缝都有可能出现。抓好源头, 把好设备制造、设备基础浇筑、管路施工质量关;配备检测设备;工作人员严格执行操作规程, 发现泄漏点及时予以整改。通过这些措施可以有效的减少或消除泄漏点。

CNG汽车加气站 篇9

1 CNG加气站存在的安全技术问题

(1) 出站CNG的水含量问题。CNG加气站存在安全技术问题, 与出站CNG的水含量存在着很大的关系。所需要解决的问题包括脱水装置分子筛的耐高温问题和耐高压问题, 对脱水装置与各项参数是否符合的问题进行解决。如果CNG加气站出现气质问题, 就要改进设备。但是, 如果出站CNG的水含量问题没有得到解决, 就会对CNG加气站的未来发展造成影响。要对出站CNG的水含量问题进行彻底解决, 目前尚属于是技术难题, 即便是采取了解决措施, 也是单一处理。如果处理不当, 依然会造成安全事故。

(2) 出站CNG硫化氢含量问题。CNG加气站存在安全技术问题, 与硫化氢含量问题密切相关。随着天然气的普及, 居民对天然气已经完全接受且需求量不断增加。如果CNG加气站由于硫化氢的含量不符合国家规定的标准, 就会导致安全隐患存在, 容易引发事故。CNG是目前具有代表性的能源, 而且还具有很大的开发空间[1]。如果没有采取措施解决出站CNG硫化氢含量问题, 就会由于安全事故时有发生而影响到社会稳定性。CNG加气站还会因安全技术问题没有切实解决而造成停产, 使得CNG加气站的运营成本提升, 甚至超过了15 mg/Nm。对于加气站而言, 如果硫化氢含量问题没有解决, 就会因此而埋下隐患。

(3) 检测装置问题的存在导致气质的在线检测缺乏准确性。CNG加气站的检测装置如果出现问题, 就会使得在线检测装置的工作质量难以把握。一些CNG加气站虽然引入了科技成分较高的检测设备, 并且采取了必要的检测技术, 但是, 这些设备没有经过校对验标定而导致检测设备和检测技术并不能真正意义地发挥作用。要对该问题以解决, 就要对硬性予以规范;对法律法规制度不断地完善, 以使安全隐患得到消除, 而且还降低了安全按技术问题的发生率。

(4) CNG加气站受到各种因素的影响而导致的安全技术问题。CNG加气站在运行过程中, 管理上已经采取了必要的安全技术措施, 但是依然会存在安全问题, 这是因为CNG加气站受到工作人员、管理制度以及资金调度等方面因素的制约而使得安全技术措施不到位。从工作人员的角度而言, 如果加气的工作人员操作上存在失误或者CNG汽车的驾驶员没有按照规定操作, 就会导致加气机被拉倒或者加气枪高压管被拉断的现象, 对CNG加气站的加气工作造成不良影响。在高压储气容器中所存储的天然气存在质量问题, 或者存储容器所使用的材料不符合规定要求, 不仅会影响到加气质量, 而且还会引发安全事故, 如果因此而产生爆炸, 就会造成巨大的经济财产损失, 甚至会出现人员伤亡事故。如果对地下储气井没有进行检测, 或者没有实施必要的管理, 特别是在安全管理上, 甚至没有采取无损探伤和缺陷补救等安全措施, 对储气容器没有安装安全阀和监测系统, 就会导致CNG加气站在运行中存在安全问题[2]。CNG加气站的压缩机所存在的安全技术问题在于, 出现大量的润滑油泄露问题, 有润滑油残留物存留、气瓶做排除的气体温度很高, 或者压缩机没有安装报警系统, 导致压缩机已经处于超高温状态下, 依然没有停止运转, 就必然会导致各种安全事故发生。

2 CNG加气站的工艺流程设计改进

针对CNG加气站设计中所存在的安全技术问题, 需要对目前的加气站工艺流程设计进行改进, 具体措施如下。

将地下储气井采取并联的连接方式, 每一个地下储气井都使用两根独立的输气管道, 各自都安装独立的阀门, 各自使用单独的压力表。在输气管道的连接处, 由地下储气井输送天然气到加气机。当地下储气井的连接方式改进之后, 就要对储气井的结构进行改进, 以使高温天然气被输送到地下的储气井后, 就会被逐渐冷却。为了防止出现天然气窜井事故的发生, 还要在地下储气井的出口处安装单向阀。当地下储气井改进完成之后, 由外接输气管线将天然气输送到加气站, 经过缓冲罐, 经过压缩机压缩处理之后, 就进入到脱水装置中进行干燥处理, 然后经过顺序控制盘进行调整顺序之后, 就可以将天然气输送到地下储气井中, 经过降温后输送到加气机中, 就可以汽车加气了。

3 针对CNG加气站安全技术问题所采取的有效对策

(1) 强化CNG加气站的气质管理工作。在CNG加气站的气质管理方面, 要求分子筛要具有较高的耐高温性能和耐高压性能, 脱水装置在进行脱水作业的时候, 要具有良好的使用效果, 否则很容易出现CNG含水量过高的问题。如果存在相应的问题, 就要对所使用的脱水装置进行技术性改进, 对高温、高压、脱水等的参数进行调整, 以确保使用中能够满足质量要求[4]。CNG设备要按照规定选择质量好的材料。对CNG的含水量和含硫量都要实施检测, CNG加气站有必要将符合操作时机的实时安全监测系统建立起来, 对CNG加气站的运行状况随时掌握, 及时解决所存在的技术问题, 以提高CNG加气站的安全运行质量。

(2) 对井管储气问题所采用的技术措施要具有较高的技术要求。井管存在储气问题是较为普遍的, 但通常所采取的技术措施不仅技术含量不高, 而且没有严格按照技术要求执行, 而仅仅是暂时性地解决问题而安全隐患依然存在。针对井管储气问题在采用技术措施的同时, 还要对相关问题从井管储气实际角度出发进行深入研究, 以能够切实解决井管储气问题。比如, 针对泥浆所存在的差易性问题, 如果压力过小, 穿过垮塌物 (段) 而达到指定位置是不太可能的, 按照通常的解决措施, 就是使用泥浆固定法来解决。采用这种简单的处理方法, 不仅无法解决实质性问题, 甚至会由于安全隐患的存在而导致重大事故发生。

建议采取以下步骤解决:确定水容积后, 通常的设计深度要低于120 m, 不仅符合技术规范, 还能够满足使用需求[5]。钻井作业的实施上, 在距离井口大约30~40 m密度位置, 所使用的钻头尺寸需要大一级。井管下入时, 采用清水钻井的方式可以获得良好的效果。部分地区由于地质情况相对复杂, 可采用泥浆钻井方式, 将泥浆的使用量控制在合理范围, 以对钻井的质量有效控制。在固井水泥浇灌方面, 油井所使用的都是专用水泥, 在技术指导方面都使用了先进的技术, 通过对各种数据资料进行分析后做出指导意见, 从中选择最佳方案。但是在具体操作中, 还要根据工作现场的实际情况进行技术性调节, 以保证油井质量。

(3) 对加气机实施必要的安全检查。要定期地对加气机实施安全检查。为了确保加气机能够正常使用, 需要将安全拉断阀设置在加气软管路上, 在分离拉力达到400 N时, 就可以正常分开。分开后要快速地进行密封处理, 并进行重新连接, 以保证加气软管路使用正常。定期检查加气软管的质量可以确保其不会带病工作, 一旦发现有裂缝出现而造成泄露现象, 就可以立即采取补救措施[6]。对电磁阀进行观察, 检查质量流量计, 可以及时发现是否存在泄露问题, 以保证加气机能够安全运行。加气机必须要安装减压阀, 将截断阀安装在进气管道上, 可以确保加气机安全运行。

(4) 对压缩机实施质量保障措施。压缩机运行过程中, 如果运行环境不良, 就会存在爆炸等严重安全事故。因此, 要采取必要的防雷击、防爆破措施。对压缩机的外露部分, 需要安装防护装置, 对压缩机的电器要采取爆破设计方案, 阀门的质量要合格, 要涂润滑油, 以在工作中更为安全可靠。选用合适的避雷装置, 工作环境温度要符合规定要求, 以使压缩机在良好的工作环境中运行, 使其性能能够充分地发挥出来。

4 结语

综上所述, 随着居民所使用的天然气比率越来越高, 加之CNG汽车的数量不断增多, 使得CNG加气站的数量也不断增加。因此, 针对CNG加气站在设计中所存在的安全技术问题进行研究是非常必要的, 并具有针对性地制定对策, 以排除安全隐患, 对安全技术问题有效解决。

参考文献

[1]佟晨光, 佘娜萍, 曹洁.常州市CNG加气站发展现状与加气机检定分析[J].计量工作者论坛, 2013 (02) :78~79.

[2]乔蓓, 陈忱, 陈学峰.CNG加气站风险识别评价和对策措施分析[J].石油与天然气化工, 2011 (03) , 100~103.

[3]罗超.CNG加气站几个安全技术问题分析[J].科技与企业, 2014 (15) , 532.

[4]乔蓓, 陈忱, 陈学峰.CNG加气站风险识别评价和对策措施分析[J].石油与天然气化工, 2011 (01) , 24.

[5]陈茂濠, 吴文佳.广东建设天然气储备的初步建议[J].化工管理, 2014 (10) :193~195.