CNG加氣站初步設計及安全風險評價

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、經濟性好、成本低等優勢得到迅速推廣，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《汽車加油加氣站設計與施工規范》，對某CNG加氣站進行初步設計，并結合國內外CNG加氣站安全風險評價技術，采取科學、系統、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汽車保有率持續上漲，CNG加氣站的市場非常可觀。但由于CNG加氣站數量較少，建設進度緩慢，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加氣站的設計建設和安全風險評價工作變得尤為重要。本文結合CNG加氣站的實際情況，根據《汽車加油加氣站設計與施工規范》，對其進行初步設計和安全風險評價。

1 CNG加氣站設計要求

1.1 站場選址

CNG加氣站的設計應符合防火安全、環境保護及城鄉規劃等相關要求，還應與交通規劃有機結合，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）筑物及人群安全和環保影響較大，所以城市建成區和城市中心不宜建設一級加氣站、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加氣站設施間的安全防火距離是根據現行國家標準GB50183-93《原油和天然氣工程設計防火規范》，結合我國CNG加氣站建設、運行經驗，并參照美國消防協會頒布的有關規范（NFPA52）確定。即CNG壓縮、儲存及銷售設備距火源、建（構）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加氣站設計方案

2.1 安全規范

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

2.2 壓縮機選擇

根據CNG市場發展趨勢，研發的專用壓縮機具有操作方便、供氣量大、可靠性高、經濟實惠等特點[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接飛輪盤，直接驅動壓縮機。聯接簡單，運轉平衡，噪音小。

（2）天然氣發動機通過皮帶傳動驅動壓縮機。具有操作容易、工作可靠、起動迅速、使用壽命長、結構緊湊、維修方便等優點。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 加氣設備

CNG加氣設備遵循的原則應為：可靠、適用、經濟、高效，某CNG加氣站加氣設備見表1。

表1 加氣設備Table 1 Filling equipment

2.4 電力及通訊

CNG加氣站的供電系統設計主要包括配電、照明、防雷、防靜電、接地及通信。

2.5 防雷設計

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，將雷電通過引線導入大地，避免其對建筑物產生破壞。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。

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生的可能性和導致后果的組合。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]。在加氣站建設初期，施工規范、設備選型、安全間距對加氣站的潛在安全風險影響最大。加氣站投入生產運行后，環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加氣站各系統中的易損件導致危險因素存在，包括常用的各類閥、環、密封圈等，如安全閥、球閥、活塞環、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

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

3.3 壓縮系統

CNG壓縮系統是CNG加氣站的核心部分，該系統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施。氣體在壓縮時，處于受壓、受熱狀態，工藝管網易泄漏，遇到火源就會發生火災和爆炸。

3.4 控制系統

設備控制系統主要是對加氣站內各種設備實施手動或自動控制，故加氣站內存在潛在的點火源。若各生產環節防靜電接地不良或各種電器設備、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，現實中儲氣井事故多發的主要原因多為：

（1）天然氣氣質不合格。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）井管本身的質量不過關。在CNG加氣站儲氣井設備選擇初期，應嚴格材料采購、進場手續，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 論

在CNG加氣站設計中，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、完善的措施，提高我國CNG加氣站設計建設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加氣站設備安全風險評價指標體系[J] .天然氣工業，2007，27(4)：118-119.

［2］ 周鳳起.天然氣加氣設備選型與安裝[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[J]. 2005(1)：138-140.

［5］ 黃海波，楊建軍，李開國，等. CNG加氣站設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年畢業于西南石油大學油氣儲運工程專業，研究方向：從事天然氣銷售管理方面工作。