一、加氣站的安全綜述
⒈安全是保證加氣站正常運(yùn)行的關(guān)鍵
天然氣是一種可燃?xì)怏w,在特定的條件下有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。在加氣站系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,天然氣又總是處于高壓狀態(tài),壓力高達(dá)25Mpa。這種苛刻的條件,對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的質(zhì)量及周?chē)h(huán)境,都提出了很高的要求。一旦發(fā)生不安全事故,必將對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失,同時(shí)也會(huì)對(duì)天然氣汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生不良影響。對(duì)于氣、柴油,液化石油氣和CNG的混合加氣站,移動(dòng)式加氣站等,安全防范措施的強(qiáng)化還需提高一個(gè)等級(jí)。因此安全是保證CNG汽車(chē)加氣站正常運(yùn)行的關(guān)鍵,決不能有絲毫的松懈和大意。
⒉天然氣是最安全的可燃?xì)怏w
⑴天然氣比空氣輕
天然氣密度為0.7kg/m3左右,對(duì)干空氣的相對(duì)密度為0.58-0.62(甲烷的含量不同該數(shù)值不盡相同),幾乎是空氣的一半,即使有泄漏,在空氣中會(huì)迅速擴(kuò)散,很難形成遇火燃燒的濃度,不易形成可燃性混合氣體,也就不易發(fā)生火災(zāi)。
相比之下,汽油有很強(qiáng)的揮發(fā)性,極易和空氣形成可燃性混合性氣,遇微小火花即燃。因此,在汽車(chē)漏油后發(fā)生火災(zāi)是常見(jiàn)的事故。
⑵天然氣的燃點(diǎn)高
天然氣燃點(diǎn)在650℃以上,比汽油燃點(diǎn)427℃高出223℃,顯然遇火天然氣比汽油更難于點(diǎn)燃。所以天然氣比汽油更安全。
⑶天然氣的爆炸極限高
相對(duì)空氣的含量,天然氣的爆炸極限是4.7%~15%,在自然環(huán)境中形成這一條件十分困難;而汽油的爆炸極限是1%~5%,天然氣比汽油高達(dá)2.5~4.7倍,即在同樣條件下天然氣比汽油更難于爆炸了。
⑷壓縮天然氣釋放時(shí)強(qiáng)烈吸熱
壓縮天然氣釋放過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱過(guò)程,當(dāng)壓縮天然氣從容器或管路中泄漏時(shí),泄孔周?chē)鷷?huì)迅速形成一個(gè)低溫區(qū),甚至結(jié)冰,使天然氣燃燒困難。
通過(guò)以上分析可知,天然氣雖是可燃?xì)怏w,但是只要掌握了它的物理特性,科學(xué)使用、規(guī)范操作就不會(huì)發(fā)生意外事故。
⒊CNG加氣站是在完全封閉的條件下運(yùn)行
在CNG加氣站上,壓縮天然氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和加注都是在系統(tǒng)嚴(yán)格密封的條件下進(jìn)行,泄漏的可能性很小。相反,加油站中汽油的儲(chǔ)存和加注,雖是常壓狀態(tài),但其油罐、油箱和加油槍并無(wú)嚴(yán)格的密封措施,皆與大氣相通。由于汽油的高揮發(fā)性,尤其在汽車(chē)加油時(shí),在油箱附近容易和空氣形成可燃性混合氣,遇火即燃,發(fā)生火災(zāi)。
⒋加氣站的儲(chǔ)氣瓶組質(zhì)量可靠
加氣站的儲(chǔ)氣瓶雖然工作壓力高達(dá)25Mpa,但在制造要求和質(zhì)量保證上比汽油罐和汽油箱要嚴(yán)格的多。CNG儲(chǔ)氣瓶屬于高壓容器,它的設(shè)計(jì)制造必須嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)的壓力容器標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,生產(chǎn)廠(chǎng)必須取得制造許可證,每批產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)壓力容器監(jiān)檢部門(mén)認(rèn)可的十余種試驗(yàn)合格后方可出廠(chǎng)。
⒌實(shí)踐證明CNG汽車(chē)系統(tǒng)是最安全的
根據(jù)國(guó)外報(bào)道,意大利在推廣使用壓縮天然氣汽車(chē)的30年歷史中,不曾發(fā)生過(guò)因壓縮天然氣而引起的任何傷亡事故。美國(guó)曾從1970年以后的汽車(chē)事故中抽樣調(diào)查了1300起碰撞事故,沒(méi)有一起爆炸事故與天然氣系統(tǒng)有關(guān)。在180次車(chē)輛尾部碰撞事故中,也沒(méi)有因儲(chǔ)氣瓶而產(chǎn)生過(guò)傷亡的紀(jì)錄。這個(gè)安全指標(biāo)覆蓋面超過(guò)2400輛車(chē),總行駛里程約3億公里。荷蘭在試驗(yàn)中以每小時(shí)70公里的速度碰撞被加壓的儲(chǔ)氣瓶,容器未破壞。大量實(shí)踐已經(jīng)證明CNG汽車(chē)比汽油汽車(chē)安全。
⒍保證加氣站安全的方法和途徑
這在國(guó)內(nèi)外的認(rèn)識(shí)上是有差距的。國(guó)內(nèi)是通過(guò)距離來(lái)保證安全的,國(guó)外先進(jìn)國(guó)家則是用技術(shù)來(lái)保安全。這可從下面的標(biāo)準(zhǔn)比較中清楚的看出:
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項(xiàng)?????? 目???????? 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)?????? 新西蘭標(biāo)準(zhǔn)????? 我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
⒈防火間距
明火花地點(diǎn)????????????? ≮3m?????????? ≮3m??????????? 30m
重要公共建筑??????????? ≮3m?????????? ≮2.5m?????????? 30m??????????
主要道路街道??????????? ≮3m?????????? ≮5m??????????? 20m
⒉站內(nèi)設(shè)備安全距離*
壓縮機(jī)房-低壓配電間???????????????????????????????????? 5m
壓縮機(jī)房-儲(chǔ)氣瓶棚?????????????????????????????????????? 3m
低壓配電間-儲(chǔ)氣瓶棚???????????????????????????????????? 5m
壓縮機(jī)房-售氣機(jī)棚?????? ≮3m??????????? ≮4m????????? ?3m
低壓配電間-售氣機(jī)棚???????????????????? ≮4m??????????? 5m
調(diào)壓系統(tǒng)-壓縮機(jī)房?????????????????????? ≮6m???????????
售氣機(jī)棚-儲(chǔ)氣瓶棚?????? ≮1m?????????? ≮2.5m?????????? 3m
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*國(guó)外的指標(biāo)中皆不包括建筑物,如房和棚,僅指設(shè)備與設(shè)備之間的直接距離,所以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)距離。
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我們從四川等地所建的國(guó)產(chǎn)加氣站可以見(jiàn)到,由于加氣站的設(shè)備之間以及和周?chē)慕ㄖ镩g的距離很長(zhǎng),占地面積很大;但從國(guó)外CNG加氣站的多次考察中,卻給我們留下了極為深刻的印象,他們所建的加氣站不但占地面積十分小,幾乎沒(méi)有建筑,設(shè)備全部露天放置。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因,自然是由于國(guó)內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)相對(duì)落后,技術(shù)水平低,加之CNG汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展滯后所造成的。現(xiàn)正在逐步發(fā)生變化。
⒎自動(dòng)化程度較高的橇裝式壓縮機(jī)站是加氣站的最佳選擇
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外許多CNG加氣站設(shè)備制造商的考察和調(diào)研,我們選擇了美國(guó)安吉國(guó)際公司(ANGI international ,LLC)的加氣站設(shè)備作為我們推廣的樣機(jī)。其中的橇裝式壓縮機(jī)站技術(shù)先進(jìn),自動(dòng)化程度較高。經(jīng)過(guò)幾年的推廣應(yīng)用,我們認(rèn)為該設(shè)備的確名不虛傳,性能優(yōu)異、安全可靠,是CNG加氣站設(shè)備的理想選擇。
二、安吉公司橇裝站的安全監(jiān)控和保護(hù)措施
設(shè)備與系統(tǒng)在設(shè)計(jì)以及制造過(guò)程中所采用的安全措施,是保證CNG加氣站安全運(yùn)行的先決條件,加氣站所選設(shè)備首先必須滿(mǎn)足安全可靠的基本要求。我們現(xiàn)就美國(guó)安吉公司橇裝式壓縮機(jī)站的安全監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)措施予以分析。
⒈橇裝結(jié)構(gòu),使主要設(shè)備都集中在一個(gè)封閉的金屬箱體(類(lèi)似集裝箱)中,該箱體具有防雨、降噪、和便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)還具有隔爆作用。
⒉防爆設(shè)計(jì),橇裝內(nèi)和售氣機(jī)中所有電機(jī)、控制箱、閥門(mén)、儀表、管線(xiàn)等均采用了防爆元器件和防爆措施。僅有電機(jī)起動(dòng)器不防爆,但裝在遠(yuǎn)離壓縮機(jī)站的地方。
⒊集中排空系統(tǒng),壓縮機(jī)停機(jī)后滯留在系統(tǒng)中的氣體;各氣動(dòng)閥門(mén)的回位氣體;安全閥釋放的氣體;壓縮機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)所泄漏的氣體;各級(jí)凝聚過(guò)濾器所排出的氣體;以及售氣機(jī)軟管中的剩余氣體等,皆集中通過(guò)壓縮機(jī)站頂部的排空系統(tǒng),排放到大氣中去(部分在未超過(guò)安全壓力之前,先進(jìn)入回收罐)。
⒋緊急關(guān)閉閥,在壓縮機(jī)入口前,壓縮機(jī)和氣瓶組與售氣機(jī)之間,安裝了兩組緊急自動(dòng)關(guān)閉閥,在系統(tǒng)中多處安裝了單向截止閥,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況(如局部泄漏使該處壓力下降;管路或系統(tǒng)堵塞,造成壓力升高,以及突然斷電等),機(jī)組會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,確保天然氣封閉在系統(tǒng)中,不會(huì)泄漏,也不會(huì)倒流。
⒌手動(dòng)緊急制動(dòng)閥(ESD按鈕),系統(tǒng)在壓縮機(jī)站主控制屏上,橇裝外墻壁上,以及售氣機(jī)旁分別安裝了三組手動(dòng)緊急制動(dòng)閥,一旦出現(xiàn)異常情況,自動(dòng)控制系統(tǒng)未動(dòng)作或者失靈時(shí),可保證人工能及時(shí)切斷電源和氣路。
⒍強(qiáng)勁的風(fēng)冷系統(tǒng),可在橇裝內(nèi)產(chǎn)生8級(jí)以上的強(qiáng)風(fēng),保證機(jī)組運(yùn)行時(shí),即使系統(tǒng)有天然氣泄漏,也會(huì)立即被排出到大氣中,決不會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。
⒎橇裝內(nèi)天然氣泄漏報(bào)警器,確保在停機(jī)時(shí)一旦有天然氣泄漏可立即報(bào)警(一般設(shè)定為天然氣在空氣中的含量等于爆炸下限的20%時(shí))。
⒏露天安裝的橇裝結(jié)構(gòu),即使出現(xiàn)一些泄漏也會(huì)立即擴(kuò)散到空氣中,可保證機(jī)組是安全的。
⒐安全閥,整個(gè)系統(tǒng)共設(shè)置了16個(gè)安全閥,分別保證壓縮機(jī)各級(jí)出口壓力、回收罐最高壓力、儲(chǔ)器瓶組壓力、高壓管路、以及售氣機(jī)壓力等關(guān)鍵環(huán)節(jié)不會(huì)超壓,否則安全閥會(huì)自動(dòng)泄壓,確保系統(tǒng)安全。
⒑控制系統(tǒng)的重點(diǎn)在確保運(yùn)行安全。在關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點(diǎn)部位都設(shè)置了各種傳感器,以保證某部位出現(xiàn)異常,如壓縮機(jī)入口壓力過(guò)高、潤(rùn)滑油壓過(guò)低、壓縮機(jī)出口溫度過(guò)高等,都可使控制系統(tǒng)及時(shí)感知,并立即緊急停機(jī)。
⒒計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,可使管理人員在遠(yuǎn)離壓縮機(jī)站的營(yíng)業(yè)室,甚或公司的集中控制室里,即時(shí)發(fā)現(xiàn)加氣站的工作異常情況,并采取緊急措施。
⒓售氣機(jī)的自動(dòng)關(guān)閉閥,售氣機(jī)加氣軟管和售氣機(jī)之間采用特殊連接方式,如果司機(jī)忘記倉(cāng)促開(kāi)車(chē),加氣槍和軟管被汽車(chē)帶走時(shí),該軟管能自動(dòng)和售氣機(jī)脫開(kāi),并自動(dòng)關(guān)閉出氣管道,確保天然氣不會(huì)泄漏。