隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和車輛保有量的增加,汽車尾氣的排放對大氣環(huán)境的污染也進(jìn)一步加劇。隨著天然氣資源的開發(fā)利用,為改善汽油、柴油燃燒后對環(huán)境造成的污染,壓縮天然氣(CNG)汽車得到了廣泛的推廣和應(yīng)用,壓縮天然氣(CNG)汽車加氣站也隨之建立,以滿足天然氣汽車燃料的需要。然而,天然氣具有火災(zāi)爆炸危險性,尤其是高壓運(yùn)載與儲存、油氣雙燃料站等安全技術(shù)問題,必須引起高度重視。
一、CNG汽車加氣站的工作原理及類型
1.壓縮天然氣加氣站的工作原理
加氣站的工作原理是將通過管線輸送到加氣站的天然氣,先進(jìn)行凈化處理,再通過壓縮系統(tǒng)使其壓力達(dá)到25MPa,最后由高壓儲氣瓶組和售氣機(jī)將壓縮天然氣加入車輛儲氣瓶。壓縮天然氣加氣站通常由六個系統(tǒng)組成,即調(diào)壓計(jì)量系統(tǒng),凈化干燥系統(tǒng),氣體壓縮系統(tǒng),氣體儲存系統(tǒng),設(shè)備控制系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)。
2.類型?
壓縮天然氣汽車加氣站按其使用功能,通常分為:天然氣汽車加氣站,油氣混加站,子、母加氣站等幾種形式。單一的天然氣加氣站只能為汽車加天然氣燃料,油氣混加站可加注油、氣兩種燃料。子母站設(shè)計(jì),母站是與輸氣管道相連的站,在母站內(nèi)完成天然氣的凈化、壓縮等主要工作,天然氣被增壓至25MPa,給氣瓶或氣瓶拖車充氣;子站不需要連接供氣管線,依靠母站來的氣瓶拖車供氣;子、母站都可以完成給汽車加氣的工作。子、母加氣站式節(jié)省建站資金和土地,有利于母站集中凈化,子站的火災(zāi)危險性較低,可建在交通樞紐附近,便于使用。
從設(shè)備結(jié)構(gòu)上來分,加氣站可分為開放式結(jié)構(gòu)和撬裝式結(jié)構(gòu)。開放式結(jié)構(gòu)是將加氣站所有設(shè)備安裝在廠房內(nèi),按工藝流程高低壓管道和各種閥門將這些設(shè)備組裝起來,形成一個開環(huán)工藝系統(tǒng);撬裝式結(jié)構(gòu)是將加氣站的主要設(shè)備(凈化、壓縮、冷卻、控制、儲氣等)集中在一個撬裝的底座上,形成一個可閉環(huán)控制的整體設(shè)備系統(tǒng)。從安全性上講,撬裝式結(jié)構(gòu)要優(yōu)于開放式結(jié)構(gòu)。
二、CNG汽車加氣站的火災(zāi)危險性分析
1.天然氣具有危險性
天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃?xì)怏w,甲類火災(zāi)危險性,爆炸濃度極限為5~15%,最小點(diǎn)火能量僅為0.28mJ,燃燒速度快,燃燒熱值高(平均熱值為33440kJ/m3),對空氣的比重為0.55,擴(kuò)散系數(shù)為0.196,極易燃燒、爆炸,并且擴(kuò)散能力強(qiáng),火勢蔓延迅速。一旦發(fā)生火災(zāi)難以施救。
2.泄漏引發(fā)事故
站內(nèi)工藝過程處于高壓狀態(tài),工藝設(shè)備容易造成泄漏,氣體外泄可能發(fā)生地點(diǎn)很多,管道焊縫、閥門、法蘭盤、氣瓶、壓縮機(jī)、干燥器、回收罐、過濾罐等都有可能發(fā)生泄漏;當(dāng)壓縮天然氣管道被拉脫或加氣車輛意外失控而撞毀加氣機(jī)時會造成天然氣大量泄漏。泄漏氣體一旦遇引火源,就會發(fā)生火災(zāi)和爆炸。1995年9月29日,四川自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸,造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。
3.高壓運(yùn)行危險性大
壓縮天然氣加氣站技術(shù)要求充裝站的壓縮機(jī)必須加壓至25MPa以上,才能將天然氣壓縮到鋼瓶內(nèi),這是目前國內(nèi)可燃?xì)怏w的最高壓力貯存容器。若鋼瓶質(zhì)量或加壓設(shè)備不能滿足基本的技術(shù)要求,稍有疏忽,便可發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故。1995年10月7日,遂寧壓縮天然氣加氣站因鋼瓶質(zhì)量問題發(fā)生噴射燃燒,火焰柱高達(dá)20余米,造成直接經(jīng)濟(jì)損失18萬余元。
系統(tǒng)高壓運(yùn)行容易發(fā)生超壓,系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用壓力,最終超過設(shè)備及配件的強(qiáng)度極限而爆炸或局部炸裂。
4.天然氣質(zhì)量差帶來危險
在天然氣中的游離水未脫凈的情況下,積水中的硫化氫容易引起鋼瓶腐蝕。從理論上講,硫化氫的水溶液在高壓狀態(tài)下對鋼瓶或容器的腐蝕,比在4MPa以下的管網(wǎng)中進(jìn)行得更快、更容易。從以往事故被炸裂鋼瓶的檢查情況看,瓶內(nèi)積存伴有刺鼻氣味的黑水,有的達(dá)到了2.5~5kg,其中積水里的硫化氫含量超過了8.083mg/L。1995年8月12日,綿陽地方天然氣公司壓縮天然氣加氣站,因脫水工序處理不凈,在給鋼瓶充氣時而發(fā)生爆炸并起火成災(zāi)。