CNG加氣站安全分析及應(yīng)急管理探究
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摘要：cng作為汽車燃料能有效地減少石油的使用量，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，但是CNG作為燃料是本身存在易燃易爆的特點(diǎn)，在運(yùn)輸和工藝流程中存在較多安全隱患。文章主要通過對(duì)CNG加氣站工作流程中的安全隱患進(jìn)行分析，給出相應(yīng)的應(yīng)急管理措施，并提供有效的應(yīng)急管理流程以降低CNG加氣站事故發(fā)生造成的損失。
關(guān)鍵詞：CNG加氣站；安全評(píng)估；應(yīng)急管理
0引言
隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的號(hào)召，新能源汽車逐漸進(jìn)入人們的生活。相比于燒汽油、柴油等傳統(tǒng)燃料的汽車相比，燃燒燃?xì)庾鳛槿剂系钠嚳梢杂行У亟档投趸虻呐欧牛瑫r(shí)也能減少空氣中的煙塵含量以及避免傳統(tǒng)燃料汽車燃燒不完全時(shí)產(chǎn)生的氮氧化物對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害。近些年來(lái)，天然氣因其良好的燃燒、清潔、高效、環(huán)保等性能，伴隨著各類燃?xì)廛囕v的普及推廣、應(yīng)用，推動(dòng)了各地區(qū)加氣站行業(yè)的迅猛發(fā)展，為天然氣領(lǐng)域帶來(lái)了極大的發(fā)展機(jī)遇[1]。因此如何加強(qiáng)CNG加氣站、LNG加氣站的建設(shè)成為當(dāng)今的一項(xiàng)課題。相比國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)對(duì)加氣站的研究起步較晚。1989年我國(guó)第一座CNG加氣站在四川省自貢榮縣投入使用，揭開了我國(guó)推廣CNG作為汽車燃料的新篇章。我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)加氣站的研究主要集中在對(duì)加氣站類型、研發(fā)等的分析方面，對(duì)加氣站安全分析和應(yīng)急管理研究甚少，沒有關(guān)于CNG加氣站進(jìn)行應(yīng)急處理的系統(tǒng)流程。本文對(duì)于CNG加氣站進(jìn)行系統(tǒng)的安全分析，并給出相應(yīng)的應(yīng)急管理流程。
1CNG加氣站的流程
CNG加氣站按照氣源來(lái)源和加氣用戶的不同分為CNG加氣母站、CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站和CNG加氣子站[2]。CNG加氣母站主要是建設(shè)在天然氣的長(zhǎng)輸管線上，主要利用著管線中的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城鎮(zhèn)管網(wǎng)的天然氣壓力時(shí)的來(lái)氣壓力。CNG加氣母站從高壓燃?xì)夤芫W(wǎng)中取得燃?xì)?，?jīng)過過濾、穩(wěn)壓、計(jì)量、脫硫、脫水等工藝流程是天然氣達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)在經(jīng)過一道緩沖過程后進(jìn)入壓縮機(jī)使其壓力升高，在經(jīng)過加氣柱向車載儲(chǔ)氣槽車中充氣，隨后運(yùn)送到加氣子站為天然氣汽車用戶加氣。CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站主要設(shè)置在城市中壓管網(wǎng)或者城市的郊區(qū)，加氣標(biāo)準(zhǔn)站從市區(qū)的燃?xì)夤芫W(wǎng)取氣，經(jīng)過過濾、穩(wěn)壓、計(jì)量等工藝流程后，進(jìn)入壓縮機(jī)增壓，采用脫水裝置進(jìn)行脫水后，按照高、中、低壓儲(chǔ)氣的順序沖入儲(chǔ)氣罐中，等有用戶加氣時(shí)，按照低、中、高壓的順序從儲(chǔ)氣瓶中取氣為用戶加氣。CNG加氣標(biāo)準(zhǔn)站流程如圖1所示。CNG加氣子站主要建設(shè)在沒有燃?xì)夤芫W(wǎng)的城區(qū)以內(nèi)，主要采用槽車向CNG加氣站運(yùn)輸?shù)姆绞?，?dāng)槽車運(yùn)進(jìn)加氣站后，將卸氣高壓軟管與卸氣柱相連，天然氣通過優(yōu)先順序控制盤入高、中、低儲(chǔ)氣瓶組(井)進(jìn)行儲(chǔ)存。目前許多加氣子站為了節(jié)能降耗，常將槽車瓶組作為低壓儲(chǔ)氣瓶組，僅設(shè)置中壓和高壓儲(chǔ)氣瓶組(井)。若高壓儲(chǔ)氣瓶組(井)壓力不足時(shí)，壓縮機(jī)自動(dòng)啟機(jī)為儲(chǔ)氣瓶組(井)補(bǔ)氣，此時(shí)若有用戶加氣，也可經(jīng)壓縮機(jī)增壓直接為用戶加氣。
2加氣站安全分析
天然氣加壓運(yùn)輸工程中本來(lái)就是易燃易爆氣體，加上天然氣工藝過程以及加氣站內(nèi)的儲(chǔ)存過程中也存在眾多隱患，而且各個(gè)環(huán)節(jié)的危險(xiǎn)隱患不僅單獨(dú)存在還可能相互影響，因此對(duì)CNG加氣站進(jìn)行系統(tǒng)地分析和評(píng)估是非常必要的。天然氣管理的五要素——人、機(jī)、料、法、環(huán)中，人、機(jī)、料這三個(gè)要素在天然氣加氣站安全評(píng)估中是最為重要的三個(gè)因素[3]，因此CNG燃料自身的隱患、工藝流程中機(jī)械設(shè)備的隱患和人員操作中的隱患是加氣站安全評(píng)估中較為重要的環(huán)節(jié)。通過以上加氣站的工藝流程分析，可以從以下三方面對(duì)CNG加氣站進(jìn)行安全分析。
2.1天然氣自身隱患
天然氣中的主要化學(xué)成分是CH4，該化學(xué)成分與空氣中的氧氣接觸后，在高溫、尤其是明火的情況下有易燃甚至爆炸的危險(xiǎn)，同時(shí)空氣和天然氣形成的混合物容易與氟、氯等能發(fā)烈的化學(xué)反應(yīng)。另外，天然氣在輸送時(shí)會(huì)加臭處理，現(xiàn)常使用的加臭劑主要是四氫噻吩。四氫噻吩中含有一定量的硫元素，遇到高溫或明火時(shí)易燃燒。
2.2工藝過程隱患天然氣
CNG加氣站設(shè)備有儲(chǔ)氣井(罐)、卸氣柱、調(diào)壓計(jì)量撬(集成分級(jí)調(diào)壓器、換熱器等)、加臭裝置、管道及附件等。天然氣工藝過程中的安全隱患分為站內(nèi)和站外兩部分。在天然氣加氣站內(nèi)，主要隱患為儲(chǔ)氣井(罐)壓力過高易爆炸，儲(chǔ)氣井(罐)內(nèi)天然氣發(fā)生泄漏和壓縮機(jī)組故障，其余裝置的安全分析如表1所示。
2.3操作隱患
加氣站中人員操作的規(guī)范是保證加氣站安全的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(1)在壓縮機(jī)壓縮氣體時(shí)，應(yīng)該關(guān)注氣體的流向，防止超壓事件造成機(jī)械損害和人員傷亡。同時(shí)工作人員應(yīng)該及時(shí)清理泄壓清理，防止壓縮機(jī)構(gòu)件在高壓下變形造成天然氣泄漏。(2)在加氣過程中，尤其是在加氣子站中，加氣槍使用不當(dāng)容易使得天然氣泄漏，若加氣槍與車輛電瓶接觸也有可能短路時(shí)天然氣燃燒造成火災(zāi)或天然氣爆炸。(3)工作人員若超壓加氣，容易造成爆炸，可能造成人員傷亡和周邊環(huán)境的破壞，若不及時(shí)觀察氣柱天然氣含量壓力過低加氣，空氣進(jìn)入加氣柱也可能造成爆炸。(4)工作人員操作不當(dāng)，對(duì)其自身安全造成威脅。在工藝設(shè)施運(yùn)行過程中調(diào)壓設(shè)施如調(diào)壓撬噪聲較大，若長(zhǎng)時(shí)間暴露于此環(huán)境中易造成耳鳴、噪聲聾等職業(yè)病。天然氣、四氫噻吩均為有毒物質(zhì)。若檢修、維修、搶修時(shí)，管、閥等設(shè)備中的有毒有害物料未徹底清理干凈，容易引起作業(yè)人員中毒；另外毒性氣體的泄漏量較大，且有積聚，容易引起站內(nèi)人員中毒[4]。
3加氣站應(yīng)急管理措施
隨著我國(guó)應(yīng)急管理部成立以來(lái)，應(yīng)急管理這一概念進(jìn)入人們的視野。應(yīng)急管理對(duì)于加氣站來(lái)說主要是根據(jù)事故的事前預(yù)防、事中應(yīng)對(duì)和善后恢復(fù)，制定相應(yīng)的管理機(jī)制，應(yīng)用科學(xué)的手段，減少事故發(fā)生的概率，以及降低事故產(chǎn)生的后果。CNG加氣站發(fā)生危險(xiǎn)事故的類型主要為泄漏、燃燒和爆炸，應(yīng)該根據(jù)事故發(fā)生類型建設(shè)相應(yīng)類型的事故應(yīng)急管理機(jī)制。本文以天然氣泄漏為例介紹應(yīng)急管理體系的構(gòu)成和處理機(jī)制。天然氣泄漏的應(yīng)急處理流程可以根據(jù)泄漏天然氣的位置進(jìn)行不同的處理。
3.1加氣柱發(fā)生泄漏
在加氣過程中發(fā)現(xiàn)天然氣泄漏時(shí)，應(yīng)該立即切斷緊急切斷閥并關(guān)閉進(jìn)氣的閥門和電機(jī)的總電源，在關(guān)閉車輛的氣瓶之后排空加氣管道中的天然氣，隨后檢查加氣槍頭和高壓軟管是否良好，并做好車輛的疏散。
3.2壓縮天然氣的位置出現(xiàn)泄漏
壓縮機(jī)所在位置燃?xì)鉂舛冗^高是非常危險(xiǎn)的，當(dāng)濃度檢測(cè)裝置發(fā)生報(bào)警時(shí)，應(yīng)立即切斷電源和氣源后關(guān)停壓縮機(jī)，打開所有的通風(fēng)設(shè)備，待濃度被空氣稀釋后檢查設(shè)備是否故障。
3.3高壓儲(chǔ)氣井或儲(chǔ)氣站發(fā)生泄漏
儲(chǔ)氣設(shè)備內(nèi)天然氣濃度過高是很容易產(chǎn)生爆炸事故，當(dāng)檢測(cè)到儲(chǔ)氣井和儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力過高時(shí)應(yīng)該立刻停止改加氣站的所有加氣設(shè)備，疏散站內(nèi)的車輛且禁止車輛加氣后，關(guān)閉進(jìn)氣閥門，進(jìn)行泄壓，待濃度重新達(dá)標(biāo)后即可重新作業(yè)。總結(jié)CNG加氣站燃?xì)庑孤┑膽?yīng)急處理流程如圖2所示。圖2中加氣站安全防護(hù)主要分為事故預(yù)判和工作人員防護(hù)兩部分。(1)事故預(yù)判。攜帶儀器通過氣流聲音預(yù)判泄漏部位所在區(qū)域后，根據(jù)聲響強(qiáng)弱預(yù)判泄漏量大小，從而確定該泄漏可控情況并向運(yùn)營(yíng)調(diào)度室匯報(bào)。(2)人員防護(hù)。在判斷泄漏過程時(shí)工作人員必須全程佩戴防毒面具，必要時(shí)必須攜帶空氣呼吸器，在做好安全防護(hù)的情況下對(duì)事故做出安全導(dǎo)向與位置分析，在進(jìn)入泄漏區(qū)域時(shí)必須有監(jiān)護(hù)人員時(shí)時(shí)關(guān)注周圍環(huán)境和人員狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)安全處置主要是反復(fù)核查泄漏的部位和潛在危險(xiǎn)，做出現(xiàn)場(chǎng)預(yù)處理方案，并將損傷情況向上級(jí)匯報(bào)，得到授權(quán)后報(bào)警并將傷員及時(shí)送往救治。隨后設(shè)置危險(xiǎn)區(qū)域標(biāo)識(shí)，疏通安全通道和消防通道，控制火源。同時(shí)為即將關(guān)停流程設(shè)施造成的后果進(jìn)行預(yù)判和相關(guān)應(yīng)急準(zhǔn)備(例如關(guān)閉燃?xì)廨斔烷y門可能造成下游停氣)。工藝流程處置主要是切斷泄漏點(diǎn)氣源，放空卸壓，對(duì)燃?xì)鉂舛冗^高的部分進(jìn)行處理，并及時(shí)報(bào)告處理、分析事故的處置情況。
4結(jié)語(yǔ)
隨著以天然氣作為能源的汽車的廣泛使用，CNG加氣站的安全評(píng)估和應(yīng)急管理就顯得尤為重要。CNG加氣站應(yīng)該在各個(gè)流程中嚴(yán)格遵守相關(guān)的法律規(guī)范，定時(shí)安排加氣站員工培訓(xùn)，同時(shí)做好加氣站的安全檢查工作。除此之外，建議將文中所介紹的應(yīng)急管理系統(tǒng)與各個(gè)加氣站的實(shí)際情況相結(jié)合，提前做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急管理措施，在防止安全事故發(fā)生的同時(shí)降低CNG加氣站的事故損失。
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作者:郭輝 劉楊 徐葉飛 單位:中國(guó)石油天然氣股份有限公司 四川南充銷售分公司四川盛泰祥建設(shè)工程有限公司