CNG加氣站初步設(shè)計及安全風險評價

唐 倩

（中國石化四川綿陽石油分公司， 四川 綿陽 621050）

CNG加氣站初步設(shè)計及安全風險評價

唐 倩

（中國石化四川綿陽石油分公司， 四川 綿陽 621050）

CNG（壓縮天然氣）作為當今汽車能源的重要組成部分，憑借其污染小、經(jīng)濟性好、成本低等優(yōu)勢得到迅速推廣，CNG汽車市場占有率越來越大，CNG加氣站的需求量也日益增加。根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》，對某CNG加氣站進行初步設(shè)計，并結(jié)合國內(nèi)外CNG加氣站安全風險評價技術(shù)，采取科學、系統(tǒng)、完善的方針，對該CNG加氣站進行安全風險評價。

CNG加氣站；初步設(shè)計；安全風險

隨著清潔能源的大力推廣，CNG汽車的市場占有率日益提高。公共交通中，CNG汽車幾乎隨處可見。我國擁有豐富的天然氣資源，CNG汽車保有率持續(xù)上漲，CNG加氣站的市場非?？捎^。但由于CNG加氣站數(shù)量較少，建設(shè)進度緩慢，投資較大，長期壓力不足，且存在一定安全風險，已嚴重影響了CNG汽車的使用，也嚴重阻礙了清潔能源的推廣，所以CNG加氣站的設(shè)計建設(shè)和安全風險評價工作變得尤為重要。本文結(jié)合CNG加氣站的實際情況，根據(jù)《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》，對其進行初步設(shè)計和安全風險評價。

1 CNG加氣站設(shè)計要求

1.1 站場選址

CNG加氣站的設(shè)計應(yīng)符合防火安全、環(huán)境保護及城鄉(xiāng)規(guī)劃等相關(guān)要求，還應(yīng)與交通規(guī)劃有機結(jié)合，在交通便利處開展選址工作。由于一級站儲罐容積大，加氣量大，對周圍建（構(gòu)）筑物及人群安全和環(huán)保影響較大，所以城市建成區(qū)和城市中心不宜建設(shè)一級加氣站、一級加油加氣合建站及CNG母站等。CNG加氣站選址時應(yīng)靠近城市寬闊道路，但不宜建在城市干道的交叉路口，以免造成交通堵塞或事故[1]。

1.2 間距控制

CNG加氣站設(shè)施間的安全防火距離是根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB50183-93《原油和天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》，結(jié)合我國CNG加氣站建設(shè)、運行經(jīng)驗，并參照美國消防協(xié)會頒布的有關(guān)規(guī)范（NFPA52）確定。即CNG壓縮、儲存及銷售設(shè)備距火源、建（構(gòu)）筑物或電線≥3 m，距最近鐵路≥15 m，儲氣瓶庫距離裝有易燃易爆液體的地上儲罐≥6 m。

2 CNG加氣站設(shè)計方案

2.1 安全規(guī)范

CNG加氣站的壓縮機房、儲氣庫、充氣站與建（構(gòu)）筑物之間的防火距離和安全距離應(yīng)符合GBJ16-1987《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB50183-1993《原油和天然氣工程防火設(shè)計規(guī)范》、DB50/5004-1998《車用壓縮天然氣加氣站設(shè)計、施工及驗收規(guī)范》的要求；消防設(shè)施應(yīng)按GBJ40-1990《建筑滅火器配置設(shè)計規(guī)范》設(shè)計；電辦設(shè)施應(yīng)按GB50058-1992《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》安裝。

2.2 壓縮機選擇

根據(jù)CNG市場發(fā)展趨勢，研發(fā)的專用壓縮機具有操作方便、供氣量大、可靠性高、經(jīng)濟實惠等特點[2]。從動力配置方面考慮，可選擇以下兩種方案：

（1）隔爆型異步電動機聯(lián)接飛輪盤，直接驅(qū)動壓縮機。聯(lián)接簡單，運轉(zhuǎn)平衡，噪音小。

（2）天然氣發(fā)動機通過皮帶傳動驅(qū)動壓縮機。具有操作容易、工作可靠、起動迅速、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、維修方便等優(yōu)點。但因其噪聲較大，有燃燒廢氣排放，故適用于電力匱乏或電力成本較高的地方。

2.3 加氣設(shè)備

CNG加氣設(shè)備遵循的原則應(yīng)為：可靠、適用、經(jīng)濟、高效，某CNG加氣站加氣設(shè)備見表1。

表1 加氣設(shè)備Table 1 Filling equipment

2.4 電力及通訊

CNG加氣站的供電系統(tǒng)設(shè)計主要包括配電、照明、防雷、防靜電、接地及通信。

2.5 防雷設(shè)計

防雷裝置通常安裝在較高建筑物的頂部，一般使用避雷針進行防護，將雷電通過引線導(dǎo)入大地，避免其對建筑物產(chǎn)生破壞。儲罐防雷裝置有著嚴格的要求，金屬儲罐的防雷裝置主要是防止雷擊。但此種防雷裝置只能安裝在儲罐頂板厚度＜4 mm的儲罐上，安裝時應(yīng)保證防雷裝置與儲罐間距＞3 m，提高保護范圍，使整個儲罐在保護范圍之內(nèi)。

3 安全風險評價

安全風險一般定義為某一特定危險情況發(fā)生的可能性和導(dǎo)致后果的組合。安全風險具有偶然性、客觀性、相對性、損害性和不確定性等特點[3]。在加氣站建設(shè)初期，施工規(guī)范、設(shè)備選型、安全間距對加氣站的潛在安全風險影響最大。加氣站投入生產(chǎn)運行后，環(huán)境因素和人為因素對加氣站潛在安全風險影響最大。

3.1 危險因素

CNG加氣站各系統(tǒng)中的易損件導(dǎo)致危險因素存在，包括常用的各類閥、環(huán)、密封圈等，如安全閥、球閥、活塞環(huán)、易熔塞、氣閥彈簧、壓縮機主進氣閥、加氣槍單向閥等。

3.2 處理系統(tǒng)

CNG處理系統(tǒng)主要包括調(diào)壓、除塵、脫水、干燥等工序。由于工程設(shè)計考慮不周，施工時埋下的隱患或設(shè)備、管道、閥門等質(zhì)量原因，造成氣體泄漏，形成爆炸性混合氣體，遇到火源就會發(fā)生爆炸和燃燒。氣體在處理過程中有可能出現(xiàn)閥門、法蘭盤及焊縫處泄漏等現(xiàn)象。

3.3 壓縮系統(tǒng)

CNG壓縮系統(tǒng)是CNG加氣站的核心部分，該系統(tǒng)主要通過壓縮機進行多級壓縮，將天然氣的壓力提高至25 MPa，然后通過管線輸送至儲氣設(shè)施。氣體在壓縮時，處于受壓、受熱狀態(tài)，工藝管網(wǎng)易泄漏，遇到火源就會發(fā)生火災(zāi)和爆炸。

3.4 控制系統(tǒng)

設(shè)備控制系統(tǒng)主要是對加氣站內(nèi)各種設(shè)備實施手動或自動控制，故加氣站內(nèi)存在潛在的點火源。若各生產(chǎn)環(huán)節(jié)防靜電接地不良或各種電器設(shè)備、電氣線路不能防爆、接頭封堵不良，則在天然氣稍有泄漏時，就易發(fā)生安全事故。

3.5 儲氣井

井管儲氣是CNG加氣站普遍采取的方式，儲氣井的使用壽命一般在25 a左右[4]。然而，現(xiàn)實中儲氣井事故多發(fā)的主要原因多為：

（1）天然氣氣質(zhì)不合格。CNG加氣站來氣大部分水和硫化氫含量偏高，易對井壁形成腐蝕，腐蝕產(chǎn)物加上塵垢極易造成高壓管線或閥門堵塞失效。

（2）井管本身的質(zhì)量不過關(guān)。在CNG加氣站儲氣井設(shè)備選擇初期，應(yīng)嚴格材料采購、進場手續(xù)，保證所有材料符合國家標準。

國外帶有安全閥的地下儲氣井，如圖1所示。

4 結(jié) 論

在CNG加氣站設(shè)計中，需要重視和研究的問題還很多，本文只對某些容易忽略，但又比較重要的問題進行了簡單的論述，從而盡量減少安全隱患和投資成本[5]。其實，CNG加氣站設(shè)計中還有很多可以改進的東西需要進一步探索，比如能否在低成本的情況下，提高CNG加氣站的自動控制水平等。

目前國外關(guān)于CNG加氣站安全風險評價的研究開展得如火如荼，我國在該方面的研究也發(fā)展迅速，但與國外相比還有一定差距。因此，必須進一步加大投入，采取科學、系統(tǒng)、完善的措施，提高我國CNG加氣站設(shè)計建設(shè)及安全風險評價水平，保證CNG加氣站安全、高效運行。

［1］ 何太碧，黃海波，楊菡，等. CNG加氣站設(shè)備安全風險評價指標體系[J] .天然氣工業(yè)，2007，27(4)：118-119.

［2］ 周鳳起.天然氣加氣設(shè)備選型與安裝[J]．中國化工信息，2007.

［3］ 羅予紅，齊研科，韓旭. 天然氣汽車及天然氣加氣站[J].煤氣與熱力，2000，20(6)：439-440.

［4］ 劉清友, 何霞, 孟少輝. CNG地下儲氣井安全性分析[J]. 天然氣工業(yè)[J]. 2005(1)：138-140.

［5］ 黃海波，楊建軍，李開國，等. CNG加氣站設(shè)備失效與爆炸燃燒風險評價[J].西華大學學報（自然科學版），2005，24(4)：17-19.

Preliminary Design and Safety Risk Assessment of a CNG Filling Station

TANG Qian
（Sinopec Mianyang Branch, Sichuan Mianyang 621050，China）

CNG (compressed natural gas) as an important part of today's automotive energy, has many advantages, such as low pollution, good economy, low cost and so on, so it has gained rapid promotion, and CNG vehicle market share is growing, the demand of CNG filling station is increasing. In this paper, based on the " Specification for design and construction of automobile gasoline and gas filling station" ,preliminary design of a CNG filling station was carried out, the CNG gas station security risk was assessed by safety risk assessment techniques.

CNG filling stations; Preliminary design; Security risk

TE 624

： A

1671-0460（2015）01-0105-02

2014-06-24

唐倩（1989-），女，四川德陽人，2012年畢業(yè)于西南石油大學油氣儲運工程專業(yè)，研究方向：從事天然氣銷售管理方面工作。