CNG加氣站幾個安全技術問題分析

【摘 要】由于當今CNG加氣站的布點多在人口稠密、設施集中的城市中心和交通要道，一旦出現泄露或爆炸事故必然造成重大的財產損失和人員傷亡。因此本文特選取了在CNG加氣站發展水平高的城市作為調研對象，對其發生的安全事故進行的分類，從安全風險識別方面提出了合理建議，具有一定的參考價值。

【關鍵詞】CNG加氣站；安全技術問題；安全風險識別評價機制

1 前言

經過近十年汽車工業的高速發展，我國已成為名副其實的汽車生產和消費大國，而伴隨而來的卻是能源和環保問題越來越突出。近幾年，天然氣作為最具發展潛力和應用前景的新型燃料日益受到政府和社會的關注，將天然氣作為一種清潔燃料應用到汽車中成為了汽車行業未來發展的方向。壓縮天然氣（CNG）作為一種新型燃料，因其燃燒充分、污染小、成本相對低廉等優勢而日益得到各國政府的青睞，目前CNG加氣站已成為世界各國城市基礎設施重要一環。在西方工業發達國家，天然氣在居民生活用燃料中的比例已突破50%，而且據調查分析，預計2010年以后全球CNG汽車將以年均16%速度上升。我國自上世紀末在全國上下開展“空氣凈化工程---清潔汽車行動”活動以來，CNG加氣站及CNG汽車開始出現，尤其是進入“十一五”時期以后，各地CNG加氣站及汽車呈井噴式遞增，與此同時天然氣在我國居民生活用燃料中比例也迅速擴大。隨著社會對清潔環保概念的日益重視以及以天然氣開發與應用技術的日益成熟，相信CNG加氣站數量還將進一步增多。

然而必須注意到的是，在CNG加氣站遍地開花的同時，CNG加氣站的安全問題也隨之暴露出來。CNG本質還是天然氣，具有易燃易爆性質，加之當今CNG加氣站的布點多在人口稠密、設施集中的城市中心和交通要道，一旦出現泄露或爆炸事故必然造成重大的財產損失和人員傷亡。因此必須加強對CNG加氣站安全技術的研究分析，特別是建立風險識別和安全評價機制，從源頭上對CNG加氣站涉及安全問題進行防范和控制，才能促進我國CNG加氣站更好的推廣和安全運營。本文選取了在CNG加油站發展水平高的城市作為調研對象，對其發生的安全事故進行的分類，從安全風險識別方面提出了合理建議，具有一定的參考價值。

2 CNG加氣站安全技術問題分析

2.1 安全事故分類

在抽取的60個CNG加氣站調研樣本中，近幾年共發生90余起安全事故，按照國家標準及損失程度將這些事故劃分為重大安全事故和一般事故。分析事故原因一般有設計問題、產品質量問題、自然腐蝕、卡套脫落、冬季管道冰凍等，其中安全拉斷閥實效導致高壓管件泄露是造成事故發生的主要原因。下表是調研CNG加氣站事故類型的整體情況。

2.2 加氣機質量問題及氣瓶檢測問題

通過調研發現，因加氣人員或駕駛CNG汽車司機操作失誤致使加氣槍高壓管拉斷是導致安全事故多發的主要原因。一些加氣軟管管路未能設置安全拉斷閥，一些加氣機安裝的鋼球定位結構式的快換接頭來代替拉斷閥，而這種快換接頭的拉力是極不穩定的，還有一些加氣站超壓加氣，這些疏忽和不當失誤極易引發爆炸。

2.3 氣質相關問題

2.3.1 CNG水含量問題

水露點是《車用壓縮天然氣》規定的所有技術指標中最為基本的一個指標。然而現實是，按照國標規定的相應標準來配備露點儀，不僅價格昂貴，而且操作更為復雜。目前CNG加氣站對水露點的檢測方式是直接測量器水含量體積分數，然后參考相應的換算表計算出標準氣壓下的水露點溫度。問題是，此法雖然成本低，操作方便，但含水量換算成高壓下的水露點的標準目前在行業未能很好地實現統一，且查圖法往往造成較大的誤差。如此次調研的60個CNG加氣站發現，部分CNG加氣站出站含水量遠超正常值50-60ppm，最高達到80ppm。幾乎所有的出站CNG水露點超過了國標要求的80%以上。這些現象的出現多與測量裝置和換算方法問題有關。

2.3.2 CNG硫化氫含量問題

CNG加氣站儲氣井套管出現的“氫脆”現象與儲備氣體壓力有直接關系，研究發現引發“氫脆”現象的硫化氫允許含量與儲存的氣體壓力呈反比關系，即儲存氣體的壓力越大，硫化氫含量最高容許體積濃度也就越低。一般而言，CNG汽車載氣瓶在工作壓力最高為20MPa的情況下，硫化氫最高容許濃度要限定在15ppm，而儲氣井則是25MPa對應12ppm。只有在以上的極限值以內，才不至于發生儲氣裝置的“氫脆”現象，而在調研中近五成的加氣站硫化氫含量超標。

2.3.3 在線監測裝置問題

CNG加氣站氣質在線監測一般是水分分析儀和硫化氫在線監測等裝置設備。然而在調研中發現，近五成的加氣站未能按要求安裝必備的微量水分分析儀設備，40%左右的加氣站沒有安裝硫化氫在線監測裝置，還有些加氣站雖然安裝了必備的監測設備，但是在安裝后未能定期進行校正，導致裝備成擺設。

2.4 CNG加氣站儲氣井問題

采取井管儲氣方式是CNG加氣站普遍采取的方式，不過儲氣井都有壽命限制，一般是25年左右。然而從調研中發現儲氣井事故多發的主要原因是儲氣井的質量不過關影響到了氣其正常壽命，這與建設初的質量缺陷和后期維護中的質量忽視直接相關。分析影響儲氣井質量問題原因，一是天然氣氣質本身不合格，調查中的加氣站氣質絕大部分水含量和硫化氫含量偏高，從而對井壁形成腐蝕，腐蝕物再加上塵垢造成高壓管線或閥門堵塞失效；二是井管本身的質量問題。一些加氣站在井管選擇上沒按相應的技術標準來執行，一些為圖成本節約采用廢舊的井管，從此次調研的因井管問題造成的安全事故來看多是由質量不過關原因所致；三是儲氣井排液管封堵導致積液腐蝕套管內壁，這些現象在接受調研的加氣站中比較常見。因此，從以上分析因素來看，要保證儲氣井25年壽命這一底線，必須從建設初期的質量控制和后期維護中的質量監控入手。

3 建立安全風險識別評價機制，促進CNG加氣站安全運行

CNG的性質決定了CNG加氣站必然始終處于高風險狀態，因此建立相應的危險因素識別和風險分析機制十分必要。建立CNG加氣站風險識別機制一般從操作介質、生產裝置及工藝、人員、環境及事故統計方面。一是天然氣本身的危險性：CNG加氣站以凈化天然氣為起源，因此進站氣質必須符合國標規定的標準；化學意義上的天然氣與空氣混合后爆炸極限值為5%～15%，而物理意義上天然氣與火源相遇即能發生燃燒或爆炸；CNG加氣站的工作壓力為25MPa～30MPa，超出極限也將發生泄漏或爆炸風險。二是生產裝置及工藝的危險性：CNG加氣站涉及到的氣體凈化系統、增壓系統、售氣系統、高壓儲氣系統等裝置因質量不過關或操作不當等都極易發生事故。三是環境和人員的危險性：生產操作人員操作不規范、麻痹大意或習慣性違規等都是人為因素在成事故的常見表現，也有一些CNG加氣站靠近人口稠密地區，人員涉入度深，導致事故發生率相應增多，同時事故導致的財產損失和人員傷亡情況也相應更嚴重。

4 結語

總之，通過以上幾個“危險性”組成了風險識別的參考因素，借助系統安全工程原理利用預先危險性分析法從結果導出引起事故的原因，從而找出預防、糾正和補救措施，消除或控制危險因素。