淺談CNG加氣站的安全性評價

武 平，段 昱

（中國市政工程東北設計研究總院，長春 130021）

CNG加氣站作為城市燃氣工程的重要組成部分，對調整城市能源結構，減少汽車尾氣污染，倡導綠色低碳環保，改善大氣環境等方面都起到了促進作用。然而，由于天然氣的易燃、易爆和易擴散性，CNG加氣站的安全問題也是燃氣經營企業關注的重大問題。近年來，國內CNG加氣站發生了多起重大安全事故，安全性評價作為燃氣企業進行安全生產和全面管理的重要工具，也引起了社會和企業的廣泛關注，并相繼開發了多種評價方法。

CNG加氣站是向汽車提供清潔燃料——天然氣的場所，一般由站房、工藝裝置區、拖車加氣柱、汽車加氣島組成。主要工藝設備有調壓穩壓橇、干燥器、壓縮機（橇裝）、儲氣瓶組、加氣柱、售氣機等設施。CNG加氣站安全評價是對該系統中潛在的危險、有害因素及其程度進行分析、評價，其評價方法的科學性也決定了評價結果的合理性和企業安全生產管理的有效性。

1 CNG加氣站安全評價方法簡介

目前已開發出數十種適用于不同特點、適用范圍和應用條件的安全性評價方法，大致可分為定性安全評價和定量安全評價兩類。

定性安全評價是借助于對CNG加氣站的經驗、觀察及對發展變化規律的了解，科學地進行分析、判斷以找出CNG系統中潛在的危險有害因素，再根據這些因素從技術上、管理上、教育上提出防范對策措施，加以控制，達到CNG系統安全的目的。目前應用較多的方法有安全檢查表（SCL）、預先危險性分析（PHA）、危險性可操作研究（HAZOP）等分析評價方法。

定量安全評價是根據以往對加氣站事故統計的數據資料，按有關標準，應用科學的方法構造數學模型進行定量化評價的一類方法。常用的方法有：美國道化學公司采用的火災、爆炸危險指數評價法、事故樹分析法（FTA）等。

2 評價單元劃分及評價方法選擇

2.1 評價單元劃分

CNG加氣站安全評價單元劃分的目的是為了簡化評價工作又避免評價漏項，突出各單元的系統危害程度，同時不夸大整體危險性，從而提高評價精確度，以合理估算安全投入及強化對策措施。評價單元是建立在該工程危險、有害因素進行分析的基礎上，根據評價的需要和CNG加氣站的實際情況，將系統劃分為若干個有限、確定范圍和需要評價的單元。

CNG加氣站是有若干相對獨立、相互聯系的子系統組成。為了抓住重點、分清主次，提高安全評價的準確性，可將整個加氣站分為以下6個重點單元進行評價：

（1）場站地址與平面布置單元：包括加氣站的選址、平面布置和天然氣管路布置。

（2）汽車加氣區域單元：包括汽車、加氣機等設備。

（3）壓縮機區域單元：包括壓縮機、調壓計量等設備。

（4）儲罐區單元：包括儲氣井其保護裝置。

（5）輔助設施單元：包括電氣設施、自控系統、消防設施。

（6）作業環境區域單元：包括道路、圍墻及房屋間距等問題。

2.2 評價方法選擇

一般而言，對危險性較大的單元（如儲氣區、壓縮機區域、汽車加氣區域等）可采用定量評價的方法，如事故樹分析法；反之，其他單元可采用經驗的定性評價方法進行評價，如安全檢查表、預先危險性分析法。較為復雜的單元可采用定性、定量相結合的方法。

根據CNG加氣站各個單元的特點，結合評價方法的適宜性，確定各單元的評價方法見表1。

表1 CNG加氣站各單元的評價方法選擇

3 汽車加氣區域單元安全評價舉例

本文主要針對汽車加氣區域單元采用事故樹分析法進行安全評價。

事故樹分析法是進行復雜系統的可靠性和安全性分析的一種圖形演繹法，演繹地表示事故事件發生原因及邏輯關系的邏輯樹圖，目的是分析系統中事故產生的原因和評價系統潛在的危險。根據事故的最小割集和最小徑集依次找到事故發生的原因及控制點，根據控制點進行多因素之間的安全關聯分析。由于事故樹法具有簡明、直觀、易懂、靈活的特點，是工程系統可靠性與安全性分析及評價常用的有效方法。

3.1 加氣區域單元事故樹的建立

根據事故樹建立時頂事件的確定原則，針對目前CNG加氣站實際運行情況，選擇“火災爆炸”作為頂事件，引起火災爆炸的最直接原因是天然氣泄漏和明火，因此以這兩個原因為次頂事件，采用類似方法繼續深入分析，直到分解到代表各種故障形式的基本事件為止，圖1為加氣區域火災爆炸事故樹示意圖。

3.2 事故樹定性分析

圖1 加氣區域火災爆炸事故樹示意圖

事故樹定性分析是根據建立的事故樹，求解出最小割集和各基本事件的結構重要度分析。最小割集是指導致頂事件發生所必需的最低限度的基本事件集合，結構重要度指基本事件在事故樹結構中所占的地位而造成的影響程度，因而能發現系統的最薄弱環節。

最小割集的求法有很多，如行列法、結構法、布爾代數法等，本文利用布爾代數法求得最小割集為：

12個基本事件的結構重要度如表2所示：

表2 加氣區域事故樹中12個基本事件的結構重要度

結構重要度順序為：I（1）=I（3）=I（4）=I（2）=I（9）＞I（6）=I（7）=I（8）=I（5）=I（10）=I（11）=I（12）

由定性分析結果可知，該事故數有兩個最小割集，分別含有5個底事件和7個底事件，當每個最小割集內所包含的所有底事件同時發生時，就會導致加氣區域發生火災爆炸事故樹。其中，缺少檢修、缺少定期維護、材料腐蝕損壞、管道質量問題為引發火災爆炸事故的主要危險因素，在加氣區域應做好防撞設施以及防撞擊火花設施，并做好加氣車輛鋼瓶質量檢查，同時加氣柱上的加氣固定裝置質量不確定，應確保其安全可靠，加強保養檢修，以免發生傷害事故。

3.3 事故樹定量分析

定量評價是在求出各基本事件發生概率的基礎上求出頂事件發生的概率，常用基本事件概率的確定方法有歷史數據統計法、概率統計法、模糊綜合評價法、灰色理論法等。其中模糊綜合評價法可以將現場的少量數據與工程技術人員的經驗結合起來，使得分析結果更為結合工程實際，利用該方法得出12個基本事件發生的概率如表3所示，頂事件發生的概率為3.831×10-4。

表3 加氣區域事故樹中12個基本事件的發生概率

4 結語

CNG加氣站的安全性評價可以發現CNG加氣站安全的主要因素與次要因素，確定CNG加氣站的安全狀況，有針對性地采取安全措施及時解決問題。同時，由于CNG站安全評價的復雜性與多樣性，對CNG站安全評價并不局限于此一種方法，往往需要多種方法并用，以便對CNG站安全做出更加合理、有效的評價。

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