CNG汽车加气站的安全评价课程设计任务书.doc

课课 程程 设设 计计 课题名称 CNG 汽车加气站的安全评价 专业名称 安全工程 所在班级 安本 0803 班 学生姓名 张 航 学生学号 08601240342 指导教师 王秋衡 张佐钊 湖南工学院 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 安全与环境工程 系 安全工程 专业 学生姓名 张航 学号 08601240342 专业 安全工程 1 设计题目 CNG 汽车加气站的安全评价 2 设计期限 自 2011 年 12 月 02 日开始至 2010 年 12 月 08 日完成 3 设计原始资料 1 CNG 加气站平面布局图 2 CNG 加气站基本的消防 设备设施与安全现状资料 3 CNG 汽车加油加气站设计规范 GB50156 2002 4 蒸气云爆炸的冲击波伤害 破坏半径及 TNT 当量计算的相关参 考资料 4 课程设计完成的主要内容 1 加气站安全现状分析 2 爆炸危险性分 析 3 运用安全检查表法进行安全评价 4 计算容器爆破时对目标的 伤害 破坏作用及半径 5 对加气站存在的安全问题制定针对性的改进 措施 5 提交设计 设计说明书与图纸等 及要求 提交一份加气站安全评价分析报 告以及相关的设计图纸一张 要求语句通顺 层次清楚 推理逻辑性强 设 计改进明确 可实施性强 报告要求用小四号宋体 A4 纸型打印 图纸部 分要求严格按照作图规范绘制 采用国际统一标准符号和单位制 6 发题日期 2011 年 12 月 05 日 指导老师 签名 2 学 生 签名 目目 录录 摘要 1 1 前言 2 2 加气站的基本情况 2 2 1 加气站的基本布局 2 2 2 总平面布置原则 4 2 3 工作原理 4 3 安全隐患辨识 5 3 1 物质的火灾爆炸危险 5 3 1 1 甲烷危险因素 6 3 1 2 硫化氢危险因素 6 3 1 3 衡阳市 CNG 加气站存在的安全隐患 7 3 3 危险源及其安全要求 8 4 储气罐爆炸危险半径的计算 10 5 事故隐患分析 13 6 隐患整改措施 13 6 1 技术设计上的整改 14 6 2 管理上的整改 15 7 结论 15 参考文献 16 附录 17 1 摘要摘要 本课程设计对衡阳市 CNG 加气站进行安全评价 首先对加气站的整体情况 进行介绍 包括其布局和工艺流程 进而对加气炸危险站进行安全评价 利用 安全检查表的方法对技术设计上以及管理方面的危险源进行辨识 对加气站的 爆炸危险区域进行计算 划分危险区域 然后分析查找出来的各类隐患 通过 分析 进行有效整改 达到安全生产 安全作业的目的 通过这次评价 可有 效的指导加气站的工作 保障加气站内工作人员以及周边人民群众的生命财产 安全 关键字关键字 CNG 加气站 安全检查表 危险源 爆炸危险区域 安全生产 Abstract Abstract The course is designed for CNG filling stations in Hengyang safety evaluation First the overall situation of the stations are introduced including its layout and process And then fried on the filling station for safety risk assessment the use of safety check list approach to technical design and management to identify hazards of stations to calculate the explosion hazardous area hazardous area classification then analyzed to find out various types of safety problems through analysis effective rectification to achieve safe production the purpose of safe operation Through this evaluation which can effectively guide the work stations security stations around the staff and the people s lives and property Key Key words words CNGfilling stations safety check list hazards explosion hazardous area safe productio 2 1 1 前言前言 为了减少污染 世界各发达国家对于发展低公害汽车 绿色汽车 都十分 重视 我国也正在大力发展 绿色汽车 工程 即发展汽油 压缩天然气 CNG 两用燃料汽车 以减少城市汽车尾气对大气环境的污染 改革开放以来 我国经济建设取得了巨大的成就 城市建设将进入一个快 速发展期 城市基础设施逐渐完善 为了提高大气环境质量 有效控制机动车 尾气污染 改变能源结构 根据自身的用气条件 大力推广汽油 压缩天然气 CNG 两用燃料汽车加气 由于加油站经营的油品和气体燃料具有易燃 易爆 易产生静电 易挥发 易渗漏和毒性等危险特性 一旦发生事故 不易控制 发生事故影响较大 一 段时间来 由于加油站设施不符合安全要求 设备使用不当 安全管理制度和 操作规程不健全 员工业务素质低等原因 使加油站火灾 爆炸 污染环境等 事故频频发生 给企业 社会造成很大损失 严重影响了企业的经营生产和周 围环境 所以 提高和加强加油站的安全技术与管理水平显得尤为重要 根据 CNG 加气站系统运行的实际情况 CNG 加气站的事故后果类型可以概 括为喷射火 闪火 蒸气云爆炸 CNG 加气站中易发生泄漏的设备有管道阀门 挠性连接器 压缩机 储气设备 放散管 5 类 2 2 加气站的基本情况加气站的基本情况 2 12 1 加气站的基本布局加气站的基本布局 衡阳市蒸湘南路加气站位于衡阳市雁峰区蒸阳南路与与衡洲大道交汇处 总建筑面积 616 加气站划分为三个区域 付气区 设备区和办公区 办公 区与付气区 设备区分开 付气区位于整个加气站的中心位置 设备区和办公 区分布在付气区的两边 付气区的主要功能能是给汽车 撬车 加气 设备区 主要功能是将市政中压管道来气进行调压 压缩和储存 设备区与外界采用围 3 墙相隔 减少两者互相干扰 付气区共设有四个加气点供天然气公交车和出租 车加气 衡阳市 CNG 加气站目前衡阳唯一一家 CNG 加气标准站 建在有低压天然气 管线通过的地方 从天然气管线直接取气 通过脱硫 脱水等工艺 进入压缩 机进行压缩 然后进入储气装置储存或通过加气机给车辆加气 加气量在 600 1000m h 座落在衡阳市蒸湘南路与大庆路口交接区域 紧靠湘桂铁路 3 周围分布有桥梁 居民区 停车场 主要生产设备有双枪加气机 数量 4 台 型号 JQDS 30A 加气柱 数量 2 台 型号 JQF 90 天然气压缩机 数量 2 台 型号及规格 D 20 3 250 Q 1200 m h N 250kw 高压脱水装置 数量 3 2 套 型号及规格 CNG1500 25 Q 1500 m h N 9 0kw 等 CNG 加气站呈矩 3 形分布 长 59m 宽 28 6m 天然气储罐设置在付气区中心地下 100m 深处 其 储量为 900 m 出口压力为 24MPa 3 加气站平面布置及设备分布如图所示 图例 天然气压缩机组 过滤器 干燥塔分布场所 缓冲罐和回收罐 调压器与流量计 冷却塔和水软化设备 办公区 付气区 储气罐 加气机 图 1 加气站平面图 4 2 22 2 总平面布置原则总平面布置原则 加油加气站的站址选择 应符合城镇规划 环境保护和防火安全的要求 并应选在交通便利的地方 加油站站址选择应从资源 市场 网络结构 经济效益 商圈 地域人 口发展 经济发展等统筹考虑建设区域和规模 加油站具体站址选择应从可视 度 进出便利度 车流量 安全等综合因素考虑 站址应与原有加油站保持合理的距离 站址应选择在车流量较大 交通便利的地段 城区 县城站应靠近城市 交通干道或汽车进出方便的支道上 高速公路站应选择在服务区出口一侧 国 省 县道站宜选择在主流车道或干道出城一侧并依托城镇 乡镇站要依托乡镇 并兼顾主要干道 4 站址的选择要综合考虑环境因素 宜有方便的电源 水源 热源及通信 线路 宜避开地下构筑物 各类地下管线 高压线 地下电 光 缆 塌陷区 及洪水 池塘 沼泽地 滑坡危险等地段 也不宜选在桥梁前后 高速公路进 出口匝道路段 道路下坡 上坡路段 宜选择在与公路高差小的区域 5 站址不宜选在城市干道交叉口 交叉车流量大 红绿指示 易导致交通 堵塞 一般距离交叉口 80 200m 为宜 车辆进 出口应分开设置 道路布置宜 按进站车辆正向行驶设计 6 加油站进口方向视线一定要好 尽量避免山坡 房屋阻挡可视度 2 32 3 工作原理工作原理 压缩天然气加气站通常由调压计量 净化干燥 气体压缩 气体储存 设 备 控制 和售 气 6 个 系统 组成 压缩天然气加气站的工作原理是 通过管道输 至加气站的天然气先送入调压计量系统和净化干燥系统进行净化处 理 再经压缩系统使天然气压力达到 25 M Pa 后 由高压储气瓶组和售气机将 压缩天 然气加入车辆储气瓶 5 3 3 安全隐患辨识安全隐患辨识 天然气主要成分是甲烷 属于易燃易爆危险化学品 其火灾危险性为甲类 爆炸极限下限为 5 又由于加气站多建在城市市区域交通主道旁 一旦发生事 故 后果严重 主要危险有 天然气泄漏 因天然气对人体的刺激而引起的轻微中毒 因 天然气泄漏而引起的燃烧 爆炸 尤其是 CNG 储罐 爆炸不会经常发生 但只 要发生一次 就会造成重大人员伤亡和财产损失 3 13 1 物质的火灾爆炸危险物质的火灾爆炸危险 CNG 加气站的主要原料是天然气 其主要成分为 CH4 还含有少量的 H2S 乙烷 丙烷等其它物质 其主要成分甲烷属一级可燃气体 甲类火灾危险性 爆炸浓度极限为 5 15 最小点火能量仅为 0 28mJ 属于易燃易爆物品 其 爆炸下限为 5 最小点火能量为 0 28mJ 最低着火温度 537 燃烧速度快 燃烧热值高 平均热值为 33440kJ m3 对空气的比重为 0 55 扩散系数为 0 196 极易燃烧 爆炸 当它们与空气混合达到爆炸界限时 遇到相应点火源 则会发生爆炸 并且扩散能力强 火势蔓延迅速 一旦发生火灾难以施救 其爆炸特性见表 1 表 1 可燃气体爆炸特性参数表 气体 名称 引燃温度 温度组别 引燃温度 爆炸界限 v 下 上 最小点火能 mJ 燃烧热 kj mol CH4T15605 0 15 0 28890 36 H2ST32604 3 45 0 068 乙烷T15153 0 16 丙烷T14662 1 9 5 6 3 1 1 甲烷危险因素 甲烷对人体基本无毒 但浓度过高时 使空气中氧含量明显降低 使人窒 息 当空气中甲烷达 25 30 时 可引起头痛 头晕 乏力 注意力不集中 呼吸和心跳加速 共济失调 若不及时脱离 可致窒息死亡 危险特性 易燃 与空气混合能形成爆炸性混合物 遇热源和明火有燃烧 爆炸的危险 与五氧化溴 氯气 次氯酸 三氟化氮 液氧 二氟化氧及其他 强氧化剂接触剧烈反应 储运注意事项 易燃压缩气体 储存于阴凉 通风的仓间 仓温不宜超过 30 远离火种 热源 防止阳光直射 应与氧气 压缩空气 卤素 氟 氯 溴 等分开存放 切忌混装混运 3 1 2 硫化氢危险因素 硫化氢是强烈的神经毒物 对粘膜有强烈刺激作用 急性中毒 短期内吸 入高浓度硫化氢后出现流泪 眼痛 眼内异物感 畏光 视物模糊 流涕 咽 喉部灼热感 咳嗽 胸闷 头痛 头晕 乏力 意识模糊等 部分患者可有心 肌损害 重者可出现脑水肿 肺水肿 极高浓度 1000mg m3 以上 时可在数 秒钟内突然昏迷 呼吸和心跳骤停 发生闪电死亡 高浓度接触眼结膜发生水 肿和角膜溃疡 长期浓度接触 引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱 危险特性 易燃 与空气混合形成爆炸性混合物 遇明火 高热能引起燃 烧爆炸 与浓硫酸 发烟硝酸或其它强氧化剂剧烈反应 发生爆炸 气体比空 气重 能在较低较低处扩散到相当远的地方 遇明火会引着回燃 储运注意事项 易燃有毒的压缩气体 储存于阴凉 通风仓间内 储存温 度不宜超过 30 远离火种 热源 防止阳光直射 保持容器密封 配备相应 品种和数量的消防器材禁止使用易产生火花的机械设备和工具 7 3 1 3 衡阳市 CNG 加气站存在的安全隐患 通过对加气站及其周边环境进行安全排查 总结了该加气站存在的安全隐患 如下表 区域安全隐患 生产设备区 无消防栓 无直接通往城市交通要道的安全道路 设备区无报警装置 灭火器配置量不够 只有 2 具 3kg 的干粉灭火器 无安全操作规范 无防火规范 付气区 无报警系统 无地面增湿系统 灭火器配置量不够 无注气安全操作规程 消静电钳形同虚设 办公区 安全生产责任制不明确 公司消防第一责任制未挂牌 未配备专 兼 职安全员 与周围环境的相 互影响 进出加气站无限制大门 两侧围墙未建好 选址不当 紧靠湘桂铁路 周围分布有桥梁 居民区 停车场 一旦发生事故 影响巨大 8 3 33 3 危险源及其安全要求危险源及其安全要求 衡阳市 CNG 加气站危险源存在的区域主要有 压缩机房 储气井 瓶 罐 区域 输气管线 售气区域等 其重大危险点及其安全要求如表 4 所示 表 4 CNG 加气站重大危险点及其安全要求 序号重大危险点安全要求 1 进站输气管道无泄漏 2 进站总阀开关灵活可靠 无泄漏 3 分离器无泄漏 工作正常 保养及时 4 进站压力表有检测标志 在有效期内 5 脱硫装置无锈蚀 泄露 6 过滤器清洁 无泄漏 7 缓冲器无泄漏 8 计量装置合格 9 压缩机 进气阀开关灵活可靠 无泄漏 各级压缩缸气温 气压 油压正 常 10 配气压力表合格 11 机房内 安全阀有检测标志 12 冷却器工作正常 13 排气 污 阀管道通畅 开关正常 14 高压管道无结霜结冰 9 表 4 CNG 加气站重大危险点及其安全要求 续表 序号重大危险点安全要求 15脱水装置工作正常 及时排污 16储气瓶无渗油 无结霜结冰 17储气罐无泄漏 至少一天排污一次 每次有记录 18储气井配气阀无渗漏 开关正常 19加气机工作正常 20拉断阀工作正常 21高压管沟无杂物 无渗漏 无结霜结冰 22供配电线路和装置铺设规范 牢固 工作正常 23灭火器数量 位置和有效性符合规定 24安全警示标识符合规定 25 向周围群众进行安全知识宣传 情况 26岗位责任制度齐全实用 再教育每月一次 员工知会率 100 27紧急处理预案 修订及时 符合实际 人人熟悉 半年一次演 练 28持证上岗率100 29值班记录文字清楚 有情况反应 30气质达标 每天有记录 数据准确 31设备运转正常 每班有记录 32设备维修及时 无故障运行 每次维修有记录 33巡回检查每天至少两次 每次有记录 34交接班每班有记录 对问题交代清楚 35安全学习每月至少一次 有内容 文字清楚 36安全检查记录每周至少一次 情况准确 37事故隐患整改记录每次整改有记录 10 4 4 储气罐爆炸危险半径的计算储气罐爆炸危险半径的计算 近十年来 高压地下储气罐是 CNG 加气站的一种新的储气方式 具有储气 量大 占地面积小 操作方便 安全可靠 而且运行费用低等诸多优点 得到 了迅速推广 目前全国已有 600 余座 CNG 加气站采用了地下储气罐方式储存 占 CNG 加气站的 80 以上的市场 且还在以每年 200 余座的速度增长 由于地下储气罐是深埋于地下 用肉眼是看不到的 必须借用监控设备监 测地下情况 但是 由于现有储气罐在安装时 没有严格按成熟的技术及国家 相关标准的要求进行设计 生产 检测 因而储气罐已多次发生罐体下沉 上 窜 飞出 气体泄漏 甚至爆炸等恶性事故 给人民的生命财产造成了巨大损 失 所以 对在用储气罐的检查只能看到加气站的表面安全隐患 随着不合格 储气罐不断地投入生产运行 也就造成了目前地下储气罐越来越多的安全隐患 鉴于 CNG 易燃易爆 且扩散能力强 火势蔓延快 爆炸影响范围广 伤害 程度高 故对天然气储罐的爆炸危险半径进行计算并根据这一半径选址 进行 设备布置等是极具必要性的 衡阳市 CNG 加气站储气罐容积为 900 m 装设在付气区中心地下 100m 出 3 口压力为 24MPa 其它尺寸见图 1 1 爆破能量 E 的计算 由于储罐中介质为压缩天然气 可能发生物理爆炸 故其释放的爆破能量 为kJ pk pv k k 73 316 1 1316 1 3 1 1001643 5 10 1013 0 24 1013 0 1 1316 1 9001013 0 24 10 1013 0 1 1 E 式中 E 气体的爆破能量 kJ P 容器内气体的绝对压力 Mpa 表压力 大气压力 V 容器的容积 m 3 k 气体绝热指数 甲烷的气体绝热指数为 k 1 316 2 将爆破能量转化为 TNT 当量 每 kgTNT 爆炸所释放的爆破能量一 当 E 般平均值取 4500kJ kg 6 111474500 1001643 5E QE 7 TNT 当 11 式中 TNT 爆热 4500 kJ kg TNT Q 3 计算 1000kgTNT 爆炸试验模拟比 234 2 6 11147 1 00 1E 1000EQ E 3 1 3 1 3 1 3 1 0 当当当 式中 基准爆炸能量 1000kgTNT 0 Q 4 根据对人员和建筑物的伤害 破坏作用从表 1 表 2 中找出超压 值 可得死亡超压值 重伤超压值 轻伤超压值 财产损失超压值分别为 0 p 0 10MPa 0 04MPa 0 02MPa 0 005MPa 根据超压值在表 2 中找出与其相对应的目标与基准爆炸中心的相当距 0 p 离 分别取 23m 36m 56m 100m 中间值用插入法求 0 R 表 1 冲击波超压对人体的伤害作用 超压 Mpa 0 p 伤害作用超压 Mpa 0 p 伤害作用 0 02 0 03 轻微损伤 0 05 0 10 内脏严重损伤或死亡 0 03 0 05 听觉器官损伤骨折 0 10 大部分人死亡 表 2 冲击波超压对建筑物的破坏作用 超压 Mpa 0 p 破坏作用超压 Mpa 0 p 破坏作用 0 005 0 006 门窗玻璃部分破碎 0 06 0 07 木房柱折断 0 006 0 015 受压面门窗玻璃大部 分破碎 0 07 0 10 砖墙倒塌 0 015 0 02 窗框损坏 0 1 0 2 小房屋倒塌 防震混 凝土破坏 0 02 0 03 墙裂缝 0 2 0 3 大型钢架结构破坏 0 04 0 05 墙大裂缝 屋瓦掉下 表 3 1000kgTNT 爆炸时冲击波超压 距离 m R0 56789101214161820 12 超压 Mpa 0 p 2 942 061 691 270 950 760 50 330 2350 170 126 距离 m R0 2530354045505560657075 超压 Mpa 0 p 0 080 0570 0430 0330 0270 02350 02050 0180 0160 0140 013 根据 1000kgTNT 爆炸试验中的相当距离及以下公式 0 R R R0 式中 R 目标与爆炸中心距离 m 目标与基准爆炸中心的相当距离 m 0 R 得 CNG 加气站储罐爆炸死亡半径 mRR382 51234 2 23 01 重伤半径 mRR424 80234 2 36 02 轻伤半径 mRR104 125234 2 56 03 财产损失半径 mRR 4 223234 2 100 04 由此可见 整个 CNG 加气站都处于储罐爆炸的死亡半径之内 其危害极为 广泛 为预防储罐爆炸带来灾难性的事故 必须把好加气站的每一道关卡 尽 量做到万无一失 每一个细微的点都要保证其安全性 5 5 事故隐患分析事故隐患分析 前面提到用安全检查表的方法查找出了很多隐患 包括技术上的和管理上 的 究竟为什么要叫做隐患就是我们接下来要研究的问题 1 门卫室未设存放手机 烟和打火机等进入站内人员物品的地方 给安 全管理带来了不便 值班门卫非专职门卫 在执行制度规定时有些不力 由于 某气站的客户有一部分使用自有车辆运输气瓶 对车辆的安全配置不重视 有 些车辆无防火罩或防火罩不合格 气站配备的防火罩只有三个 有时候不能满 足需要 13 在气站门卫室暂未配备存放手机等入站禁止随身带的物品的设施情况下 气站未及时补充执行相应的管理制度 给门卫的工作带了不便 同时也危及到 气站的安全 2 仓库管理混乱 气站仓库主要存放报废钢瓶 待检测钢瓶和检测钢瓶 等 仓库通风不良 无窗户 钢瓶堆放混乱及无照明 仓库未建立相应的详细 的管理制度 使得仓库管理无章可依 3 若站内道路设置不合理 路况不好或驾驶员疲劳 酒后驾驶 易使人 员受伤 站内建筑或设备受到撞击倒塌 车辆运输的危险化学品有可能发生大 量泄漏 造成大范围的污染 4 明火 短路 过载均会引起电气设备火灾 电气设备 线路一般都使 用了大量的塑料 橡胶 绝缘漆 稀释剂等材料 火灾蔓延速度快 燃烧时能 产生大量烟雾 产生有毒气体 因此电气火灾危险性也比较大 5 站内物料的输送 装卸 加气等工序以及工作人员穿戴化纤 丝绸等 衣物时因摩擦均可能产生静电 在加气区以及压缩 储气井区如果聚集静电 极有可能引发爆炸燃烧危险 6 6 隐患整改措施隐患整改措施 文中之前提到查找出了一系列的隐患 而根据 重大危险源辨识 GB18218 2000 中的规定 CNG 加气站已经构成压力容器重大危险源 所以 为了广大人民群众的生命财产安全 需要对隐患进行有效的整改 6 16 1 技术设计上的整改技术设计上的整改 经过对隐患的分析可知 技术设计上的隐患将会导致一系列的事故发生 1 灭火器 根据 GB50140 2005 建筑灭火器配置设计规范 的规定 该加气站发生火 灾的种类为 C 类火灾 选用干粉灭火器 该站配有 4 具 3kg 干粉灭火器和两台 推车式干粉灭火器 根据 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2002 2006 年版 的规 14 定 站内配置灭火器材 应配置 8 具 4kg 干粉灭火器和两台推车式干粉灭火器 新增的灭火器分别设在燃气压缩间 付气区和办公区 见手绘平面图 2 喷淋系统 该站的设备储存区未设置喷淋系统 根据 汽车加油加气站设计与施工规 范 GB50156 2002 2006 年版 的规定 应当加设一套喷淋系统 以便在发生 火灾爆炸时及时喷淋增湿降温 3 消防通道 根据 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2002 2006 年版 第 5 0 2 条规定 车辆入口和出口分开设置 该加气站的车辆出入口只有一个 不满足规定的要求 应该把进出口分开设置 在原有入口的基础上再分一条道 作为出口 4 警戒线 根据 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2002 2006 年版 第 5 0 2 条规定 办公区和付气区之间应该设置警戒线或者安全栅栏 所以应当