CNG加气站安全技术ppt课件

1 CNG加气站安全技术 2014 5 18 2 目录 1CNG加气站概述2CNG加气站的一般规定3CNG加气工艺及设施4加气站安全基本知识5防爆防火措施6加油加气站消防设施7CNG加气站安全管理8CNG加气站事故案例 3 1CNG加气站概述 压缩天然气 CNG 是一种最理想的车用替代能源 其应用技术经数十年发展已日趋成熟 它具有成本低 效益高 污染小 使用安全便捷等特点 显示出强大的发展潜力 在天然气产业的发展中 我国起步较晚 和国际上先进国家相比有着较大差距 为了紧跟国际先进技术的发展步伐 尽快缩短和先进国家的距离 我们就必须积极通过建立健全产业技术规范 拓宽与国外合作的途径 引进先进技术 发展我们的CNG加气产业 4 世界主要国家CNG汽车数量及加气站数 5 6 1CNG加气站概述 天然气加气站由天然气引入站管道和脱硫 脱水 调压 计量 压缩 贮存 加气等主要生产工艺系统及循环冷却水 废润滑油回收 冷凝处理 供电 供水等辅助生产工艺系统组成 可分为贮存加压生产区和加气营业辅助区 贮存加压生产区 内设天然气压缩机房 含天然气过滤 调压 计量 压缩 脱水装置和储气瓶组 储气井 天然气压缩机冷却系统 加气营业辅助区 加气区 含天然气加气岛 营业站房 含营业室 财务室 值班室 办公室 站控室等 综合辅助用房 含变配电室 消防系统等 CNG加气站系统的组成 7 1CNG加气站概述 进站天然气经过滤 调压计量后经缓冲稳压后进入压缩机 压缩机将天然气压缩加压至25MPa进入高压脱水装置除去剩余水分 脱水后经程序控制器选择安排 进高压储气瓶组或高压储气管束 分不同压力储气 不同高压天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车售气 当高压储气系统存气不足时 经程序控制器天然气可经压缩机加压直接供给售气机 经计量向燃气汽车售气 加气系统流程见图1 1 加气系统流程 8 1CNG加气站概述 加气系统流程 加气系统流程图 1 9 2CNG加气站的一般规定 可采取罐车运输或管道输送的方式 当压缩天然气加气站采用管道供气方式时 不应影响管网其它用户正常使用 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 20012 允许汽车加油站和汽车加气 LNG L CNG LPG CNG 站合建 CNG加气母站除外 这样做有利于节省城市用地 有利于经营管理 也有利于燃气汽车的发展 只要采取适当的安全措施 加油站和加气站合建是可以做到安全可靠的 燃气汽车发展比较快的国家普遍采用加油站和加气站合建方式 供气 建站 10 2CNG加气站的一般规定 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 20012 中 对于加油加气合建站 需符合下表的规定 加油与CNG加气合建站的等级划分 11 2CNG加气站的一般规定 CNG加气站储气设施的总容积 应根据设计加气汽车数量 每辆汽车加气时间 母站服务的子站的个数 规模和服务半径等因素综合确定 在城市建成区内 CNG加气站储气设施的总容积应符合下列规定 1CNG加气母站储气设施的总容积不应超过120m3 2CNG常规加气站储气设施的总容积不应超过30m3 3CNG加气子站内设置有固定储气设施时 固定储气设施的总容积不应超过18m3 站内停放的车载储气瓶组拖车不应多于1辆 4CNG加气子站内无固定储气设施时 站内停放的车载储气瓶组拖车不应多于2辆 5CNG常规加气站可采用LNG储罐做补充气源 但LNG储罐容积 CNG储气设施的总容积和加气站的等级划分 应符合本规范第3 0 12条的规定 LNG加气站 L CNG加气站 LNG和L CNG加气合建站的等级划分 应符合 12 2CNG加气站的一般规定 LNG加气站 L CNG加气站 LNG和L CNG加气合建站的等级划分 注 带 号的加气站专指CNG常规站以LNG做补充气源的建站方式 13 3CNG加气工艺及设施 1 压缩天然气加气站的进站天然气的质量应符合现行国家标准 天然气 GB17820中规定的二类气质标准和压缩机运行要求的有关规定 增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量 必须符合现行国家标准 车用压缩天然气 GB18047的规定 进站天然气需用硫处理时 脱硫装置应设在压缩机前 脱硫装置应设双塔 当进站天然气需脱水处理时 脱水可在天然气增压前 增压中或增压后进行 脱水装置应设双塔 表3 1是现行国家标准 车用压缩天然气 GB18047 2000对汽车用压缩天然气的技术要求 天然气的质量 调压 计量 脱硫和脱水 14 3CNG加气工艺及设施 8 1 1天然气进站管道宜采取调压或限压措施 天然气进站管道设置调压器时 调压器应设置在天然气进站管道上的紧急关断阀之后 8 1 2天然气进站管道上应设计量装置 计量准确度不应低于1 0级 体积流量计量的基准状态 压力应为101 325kPa 温度应为20 8 1 3进站天然气硫化氢含量不符合现行国家标准 车用压缩天然气 GB18047的有关规定时 应在站内进行脱硫处理 脱硫系统的设计应符合下列规定 1脱硫应在天然气增压前进行 2脱硫设备应设在室外 3脱硫系统宜设置备用脱硫塔 4脱硫设备宜采用固体脱硫剂 5脱硫塔前后的工艺管道上应设置硫化氢含量检测取样口 也可设置硫化氢含量在线检测分析仪 国标相关规定 15 3CNG加气工艺及设施 表 车用压缩天然气技术要求表3 1 16 3CNG加气工艺及设施 LNG组分 17 3CNG加气工艺及设施 8 1 4进站天然气含水量不符合现行国家标准 车用压缩天然气 GB18047的有关规定时 应在站内进行脱水处理 脱水系统的设计应符合下列规定 1脱水系统宜设置备用脱水设备 2脱水设备宜采用固体吸附剂 3脱水设备的出口管道上应设置露点检测仪 GB50156 2012相关规定 18 3CNG加气工艺及设施 天然气压缩系统主要由进气缓冲罐 压缩机主机 润滑系统 冷却系统等部分组成 压缩机主机最为重要 它是加气站的心脏 其性能好坏直接影响加气站运行的可靠性和经济性 CNG加气站用压缩机的排气压力高 排量小 一般采用往复式压缩机 从润滑方式分 主要由有油润滑和无油润滑两种 对于有油润滑 在其最终排气口后应安装脱油装置 加气站用压缩机的排气压力一般为25MPa 以前有的稍高一些 达到28MPa 也有少数厂家的压缩机达到32MPa 但实践和分析表明 以排气压力25MPa时最为经济 可靠和安全 进气压力范围为0 035 9MPa 压缩机排气量可根据不同规模进行选择 范围可为16 2000m3 h 常用排气量为200 300m3 h 天然气增压 19 3CNG加气工艺及设施 8 1 5进入压缩机的天然气不应含游离水 含尘量和微尘直径等质量指标应符合所选用的压缩机的有关规定 8 1 6压缩机排气压力不应大于25 0MPa 表压 8 1 7压缩机组进口前应设分离缓冲罐 机组出口后宜设排气缓冲罐 缓冲罐的设置应符合下列规定 1分离缓冲罐应设在进气总管上或每台机组的进口位置处 2分离缓冲罐内应有凝液捕集分离结构 3机组排气缓冲罐宜设置在机组排气除油过滤器之后 4天然气在缓冲罐内的停留时间不宜小于10s 5分离缓冲罐及容积大于0 3m3的排气缓冲罐 应设压力指示仪表和液位计 并应有超压安全泄放措施 GB50156 2012相关规定 20 3CNG加气工艺及设施 8 1 8设置压缩机组的吸气 排气管道时 应避免振动对管道系统 压缩机和建 构 筑物造成有害影响 8 1 9天然气压缩机宜单排布置 压缩机房的主要通道宽度不宜小于2m 8 1 10压缩机组的运行管理宜采用计算机集中控制 8 1 11压缩机的卸载排气不应对外放散 宜回收至压缩机缓冲罐 8 1 12压缩机组排出的冷凝液应集中处理 21 3CNG加气工艺及设施 图4 1W型系列压缩机 成都天然气压缩机厂 22 3CNG加气工艺及设施 7 压缩机组运行的安全保护应符合下列规定 压缩机出口与第一个截断阔之间应设安全阀 安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放能力 压缩机进 出口应设高 低压报警和高压越限停机装置 压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置 压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置 8 压缩机的卸载排气不得对外放散 回收的天然气可输至压缩机进口缓冲罐 9 压缩机排出的冷凝液应集中处理 压缩机排出的冷凝液中当含有凝析油等污物 有一定危险 应集中处理达到排放标准时排放 23 3CNG加气工艺及设施 设计压力25Mpa 设计标准为美国DOT49CFR的178 37节 压缩气体运输标准 安全系数为2 48 不允许有排污口 初期投资低 运行维修成本高 每3年必须把单元拆开 对每只瓶子进行水压实验 场地面积在50m2以上 属于松散结构 没有结构整体性 容器多 接头多 存在泄露危险且管线尺寸小 流动阻力大 储气瓶组 24 图4 2高压储气钢瓶组 3CNG加气工艺及设施 25 3CNG加气工艺及设施 我国从20世纪90年代初开始 研究成功了打地下井储存CNG的技术 并纳入了中华人民共和国行业标准 汽车用燃气加气站技术规范 CJJ84 2000 从2000年7月1日起正式颁发施行 储气井井筒直径为 177 8mm 298 4mm 井深80 200m 储气井水容积2 4m3 设计压力为25MPa 它由几十根石油钻井工业中常用的180mm套管通过管端的扁梯形螺纹和接头连接而成 封底和封头由焊接平盖的接头与套管通过螺纹连接 套管是按照API标准5CT制造的N80或P110钢级石油套管 其占地面积很小 有利于站场平面布置 虽然初期投资较大 但据有关部门提供的资料表明该储气井至少可以使用25年以上 并可以节省检验维修费 安全可靠性好 其缺点是耐压试验无法检验强度和密封性 制造缺陷也不能及时发现 排污不彻底 容易对套管造成应力腐蚀 地下储气井 26 3CNG加气工艺及设施 地下储气井装置有以下特点 1 安全可靠 使用方便 免维护设计 2 不受环境影响 恒温和抗静电 雷电 3 占地面积小 1m2 4 无重大恶性事故发生CNG地下储气井的设计 施工按以下标准及国家相关标准执行 SY T6535 高压气地下储气井 Q CY097 98 钻井技术操作规范 SY T6194 96 套管和油管 SY T0420 97 埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准 27 3CNG加气工艺及设施 CNG地下储气井现已成为国内CNG加气站首选储气系统 28 3CNG加气工艺及设施 在GB50156 20012中 对于加气站压缩天然气的储存 有以下一些规定 1 固定储气设施的额定工作压力应为25MPa 设计温度应满足环境温度要求 2 CNG加气站内所设置的固定储气设施应选用储气瓶或储气井 3 固定储气瓶 组 宜选用同一种规格型号的大容积储气瓶且应符合现行国家标准 站用压缩天然气钢瓶 GB19158的有关规定 4 储气瓶 组 应固定在独立支架上 地上储气瓶 组 宜卧式放置 5 固定储气设施应有积液收集处理措施 6 储气井不宜建在地质滑坡带及溶洞等地质构造上 7 储气井本体的设计疲劳次数不应小于2 5 104次 8 储气井的工程设计和建造 应符合国家法规和现行行业标准 高压气地下储气井 SY T6535及其他相关标准的规定 储气井口应便于开启检测 GB50156 2012相关规定 29 3CNG加气工艺及设施 汽车用压缩天然气钢瓶简介压缩气瓶有钢瓶 环向缠绕复合材料的钢瓶和全复合材料气瓶3种 目前只有钢瓶有统一的国家规范 即 汽车用压缩天然气钢瓶 GB17258 1998 简要介绍如下 1 车用压缩天然气钢瓶车用压缩天然气钢瓶主要用于长期固定安装在汽车上盛装压缩天然气燃料 容积有30L 40L 50L 60L 70L 80L 90L 100L 120L 具有压力高 容量大 安全可靠等优点 主要用于各大 中城市的出租车 中巴车 公交车 环卫车等 30 车用压缩天然气钢瓶 3CNG加气工艺及设施 31 3CNG加气工艺及设施 2 车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 32 3CNG加气工艺及设施 3 车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶钢瓶和环向缠绕复合材料的钢瓶 自身重量大 用于大型车辆上 与车体重 载物重比较 气瓶重量微不足道 但用在小型车辆上 小轿车 出租车 气瓶重量就会影响车体的重心 与载物重相比 气瓶重量就占取了一定的比例 若减小气瓶的自重 气瓶容积相应变小 气瓶充气量减少 因而汽车行驶的路程就会减少 车用压缩天然气全复合材料气瓶具有如下优点 采用低密度 高性能的非金属材料 塑料作为内胆 以低密度 高性能的复合材料作结构层 气瓶外包覆有保护层的全复合材料 所以气瓶本身重量轻 且内胆制造工艺简单 一次成型 降低了生产成本 在制造上采用了环氧树脂 中温固化配方 湿法缠绕成型工艺 环氧树脂性能良好 价格便宜 中温固化 节约能源 湿法缠绕与干法缠绕相比 减少了一道工序 提高了生产效率 降低了生产成本 33 3CNG加气工艺及设施 气瓶进行水压疲劳试验时 据研究 在疲劳10000次后 气密性完好 检压至设计爆破压力的85 保压5分钟 无异常 其设计及制造具有可靠性 某公司所生产的车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶如右图 车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶 34 3CNG加气工艺及设施 为避免压缩机频繁启动及在不需要进行充气时提供气源 CNG加气站需设有储气装置 典型的设计是储气系统和售气系统通过优先顺序控制盘的顺序来实现高效充气和快速加气 通常加气站采用分级储存方式 将储气瓶纽分为高压 中压和低压瓶组 由优先顺序控制盘对其充气和取气过程进行自动控制 充气时 先向高压组充气 当高压组的压力上升到一定位时 中压组开始充气 等到中压组压力上升到一定值时 低压组外始充气 随后三组气瓶一起充气 上升到最大储气压力后停止充气 取气时 先从低压组取气 当低压组的压力下降到一定值时 开始从中压组取气 等到中压组压力下降到一定值时 开始从高压组取气 随店从三组气瓶一起取气 直到三组储气瓶中的压力下降到车载气瓶的最高储气压力相等时 停止取气 压缩天然气加气机 35 3CNG加气工艺及设施 CNG加 卸 气设备设置应符合下列规定 1加 卸 气设施不得设置在室内 2加 卸 气设备额定工作压力应为20MPa 3加气机流量不应大于0 25m3 min 工作状态 4加 卸 气柱流量不应大于0 5m3 min 工作状态 5加气 卸气 枪软管上应设安全拉断阀 加气机安全拉断阀的分离拉力宜为400N 600N 加气卸气柱安全拉断阀的分离拉力宜为600N 900N 软管的长度不应大于6m 6加卸气设施应满足工作温度的要求 GB50156相关规定 36 3CNG加气工艺及设施 2 加气机的数且应根据加气汽车数量 每辆汽车加气时间4 6min计算确定 CNG加气一般分为两种 即快充气与慢充气 加气机一般采用的CNG专用质量流量计 由微机控制器控制 能自动显示加气量及加气金额 具有金额预置 气量预制多种加气模式 当加满气时 具有自动停机功能 可以复显最近四次的加气数据 以备查验 可以统计当班加气累计数值和汇总累计数值 具有自动检测故障功能 能自动显示故障代码 在充气过程中能直接显示压力和和流量 当管道压力漏失 超压或溢流时能自动关机 输气软管装有可恢复拉断保护装置 可以同任何进口压缩机相配套 模块化接入PLC中的ESD系统 37 3CNG加气工艺及设施 3 加气机应具有充装与计量功能 并应符合下列规定 加气机额定工作压力应为20MPa 气机加气流量不应大于0 25m3 min 工作状态 加气机应设安全限压装置 加气机计量准确度不应低于1 0级 加气量计量应以立方米为计量单位 最小分度值应为0 lm3 加气量计量应进行压力 温度铰正 并换算成基准状态 在寒冷地区应选用适合当地环境温度条件的加气机 加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀 38 3CNG加气工艺及设施 8 3CNG工艺设施的安全保护8 3 1天然气进站管道上应设置紧急切断阀 可手动操作的紧急切断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源 8 3 2站内天然气调压计量 增压 储存 加气各工段 应分段设置切断气源的切断阀 8 3 3储气瓶 组 储气井与加气机或加气柱之间的总管上应设主切断阀 每个储气瓶 井 出口应设切断阀 8 3 4储气瓶 组 储气井进气总管上应设安全阀及紧急放散管 压力表及超压报警器 车载储气瓶组应有与站内工艺安全设施相匹配的安全保护措施 但可不设超压报警器 GB50156 2012相关规定 39 3CNG加气工艺及设施 8 3 5加气站内各级管道和设备的设计压力低于来气可能达到的最高压力时 应设置安全阀 安全阀的设置 应符合现行行业标准 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004的有关规定 安全阀的定压P0除应符合现行行业标准 固定式压力容器安全技术监察规程 TSGR0004的有关规定外 尚应符合下列公式的规定 1当Pw 1 8MPa时 P0 Pw 0 18式中 Pw 设备最大工作压力 MPa P0 安全阀的定压 MPa 2当1 8MPa Pw 4 0MPa时 P0 1 1Pw当4 0MPa Pw 8 0MPa时 P0 Pw 0 4当8 0MPa Pw 25 0MPa时 P0 1 05Pw 40 3CNG加气工艺及设施 8 3 6加气站内的所有设备和管道组成件的设计压力 应高于最大工作压力10 及以上 且不应低于安全阀的定压 8 3 7加气站内的天然气管道和储气瓶 组 应设置泄压放空设施 泄压放空设施应采取防堵塞和防冻措施 泄放气体应符合下列规定 1一次泄放量大于500m3 基准状态 的高压气体 应通过放散管迅速排放 2一次泄放量大于2m3 基准状态 泄放次数平均每小时2 3次以上的操作排放 应设置专用回收罐 3一次泄放量小于2m3 基准状态 的气体可排入大气 GB50156 2012相关规定 41 3CNG加气工艺及设施 8 3 8加气站的天然气放散管设置应符合下列规定 1不同压力级别系统的放散管宜分别设置 2放散管管口应高出设备平台2m及以上 且应高出所在地面5m及以上 3放散管应垂直向上 8 3 9压缩机组运行的安全保护应符合下列规定 1压缩机出口与第一个截断阀之间应设安全阀 安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放量 2压缩机进 出口应设高 低压报警和高压越限停机装置 3压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置 4压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置 GB50156 2012相关规定 42 3CNG加气工艺及设施 8 3 10CNG加气站内的设备及管道 凡经增压 输送 储存 缓冲或有较大阻力损失需显示压力的位置 均应设压力测点 并应设供压力表拆卸时高压气体泄压的安全泄气孔 压力表量程范围宜为工作压力的1 5倍 2 0倍 8 3 11CNG加气站内下列位置应设高度不小于0 5m的防撞柱 栏 1固定储气瓶 组 或储气井与站内汽车通道相邻一侧 2加气机 加气柱和卸气柱的车辆通过侧 8 3 12CNG加气机 加气柱的进气管道上 宜设置防撞事故自动切断阀 GB50156 2012相关规定 43 1 储气瓶组 储气井 2储气瓶组 储气井 截断阀3一主截断阀4 输气管道5 紧急截断阀6 供气软管7 加气截断阀8 加气枪 3CNG加气工艺及设施 储气瓶组与加气枪间阀门设置 44 3CNG加气工艺及设施 8 4CNG管道及其组成件8 4 1天然气管道应选用无缝钢管 设计压力低于4 0MPa的天然气管道 应符合现行国家标准 输送流体用无缝钢管 GB T8163的有关规定 设计压力等于或高于4 0MPa的天然气管道 应符合现行国家标准 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB T14976或 高压锅炉用无缝钢管 GB5310的有关规定 8 4 2加气站内与天然气接触的所有设备和管道组成件的材质 应与天然气介质相适应 8 4 3站内高压天然气管道宜采用焊接连接 管道与设备 阀门可采用法兰 卡套 锥管螺纹连接 GB50156 2012相关规定 45 3CNG加气工艺及设施 8 4 4天然气管道宜埋地或管沟充沙敷设 埋地敷设时其管顶距地面不应小于0 5m 冰冻地区宜敷设在冰冻线以下 室内管道宜采用管沟敷设 管沟应用中性沙填充 8 4 5埋地管道防腐设计 应符合现行国家标准 钢质管道外腐蚀控制规范 GB T21447的有关规定 GB50156 2012相关规定 46 4加气站安全基本知识 4 1燃烧与爆炸 1 燃烧 燃烧是一种同时有热和光发生的剧烈的氧化还原反应 2 燃烧条件 燃烧必须具备3个条件 或称3要素 有可燃物存在 它们可以是固态的 如木材 棉纤维 煤等 或是液态的 如酒精 汽油 苯等 也可以是气态的 如氢气 乙炔 一氧化碳等 有助燃物存在 即有氧化剂存在 常见的有空气 其中的氧 纯氧或其它具有氧化性的物质 有能导致着火的能源 如高温灼热体 撞击或摩擦所产生的热量或火花 电气火花 静电火花 明火 化学反应热 光能 绝热压缩产生的热能等 上述3点是燃烧的必要条件 缺少上述三条中的任何一条 也就不能导致燃烧 可燃介质的危险特性及分类 47 4加气站安全基本知识 爆炸 物质自一种状态迅速转变为另一种状态 并在瞬间以对外作机械功的形式放出大量能量的现象称为爆炸 爆炸现象一般具有如下特征 爆炸过程进行得很快 爆炸点附近瞬间压力急剧上升 发出声响 周围建筑物或装置受到冲击而发生震动或遭到破坏 48 4加气站安全基本知识 4 2天然气知识及其危险特性 1 天然气的应用天然气是指在不同地质条件下生成 远移 并以一定压力储集在地下构造中的气体 我国天然气储量丰富 资源辽阔 但在石油能源中消费的比例仅占到3 与发达国家能源消费中所占22 的比例相比相差甚远 2 天然气的化学组成天然气是从油气田开采得到的可燃性气体 其主要成分是甲烷 甲烷含量一般高于90 其次是乙烷 丙烷 正丁烷 异丁烷 正戊烷等气态烃类 天然气的非烃类气体有硫化氢 二氧化碳 氢气 氮气以及极少量的硫醇 硫醚 二硫化碳等有机硫化合物 49 4加气站安全基本知识 天然气可分为气层气 半生气和凝析气三种 气层气也称气田气 是指在地层个呈气态单独存在 开采到地而后仍为气态的天然气 伴生气也称油田气 是指溶解在原油中或者呈气态与原油共存 随原油同时被采出的天然气 伴生气的甲烷含量一般约占65 80 此外还有相当数量的乙烷 丙烷 丁烷等烃类 凝折气是指在地层的原始条件下呈气态存在 在开采过程中由干压力降低而凝结出一些液体烃类的天然气 凝析气的组成大致和伴生气相似 但是它的戊烷 己烷等烃类含量比伴生气要多 一般经分离后可以得到天然汽油甚至轻柴油产品 天然气又有干气 湿气之分 一般来说 含90 以上甲烷的天然气称为干气或贫气 甲烷含量低于90 而乙烷 丙烷等烃类含量高于10 的则称为湿气或富气 50 4加气站安全基本知识 3 天然气 CNG 的危险特性CNG的主要成分是甲烷 船甲烷含量高于90 此外 还有少量的乙烷 丙烷等烃类 以及微量的硫化氢气体等 天然气通常是元色的气体 比空气轻 密度为0 5 1 0g m3 气层气的密度一般是空气的0 55 0 60倍 伴生气的密度一般是空气的0 75 0 85倍 含有硫化氢的天然气带有臭鸡蛋味 含有戊烷以上的烃类的天然气带有汽油味 天然气是一种易燃 易爆的气体 与空气混合后 当其浓度在5 16 范围内时 遇火源即会发生燃烧或爆炸 此外 天然气与空气混合后 只要温度达到650 左右 即使没有火源也会自行着火 组成天然气的气态烃本身是无毒的 但是 如果天然气中含有硫化氢时就会对人体有毒害作用 当天然气大量地泄漏到空气或室内达到一定浓度时 会使空气中的含氧量减少 严重时可使人窒息死亡 此外 天然气燃烧不完全时生成的一氧化碳 对人体也有毒害作用 51 5防爆防火措施 5 1爆炸危险气体环境及区域划分 1 爆炸性气体混合物环境对于生产 加工 处理 转运或储存过程中出现或可能出现下列描述的环境 称为爆炸性气体混合物环境 2 爆炸性气体环境危险区域划分爆炸性气体环境的分区是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间确定的 国家标准 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058将爆炸性气体环境划分为下述3个危险区域 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 1区 在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 2区 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 国家标准 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2012附录C给出了加油加气站内爆炸危险区域的等级范围划分 爆炸和火灾危险环境 52 5防爆防火措施 5 2火灾危险环境及区域划分 1 火灾危险环境对于生产 加工 处理 转运或储存过程中出现或可能出现火灾危险物质的环境 称为火灾危险环境 在火灾危险环境中能引起火灾危险的可燃物质有以下4种 可燃液体 如柴油 润滑油 变压器油等 可燃粉尘 如铝粉 焦炭粉 煤粉 面粉 合成树脂粉等 固体状可燃物质 如煤 焦炭 木等 可燃纤维 如棉花纤维 麻纤维 丝纤维 毛纤维 木质纤维 合成纤维等 53 5防爆防火措施 2 火灾危险区域划分根据火灾事故发生的可能性和后果 危险程度及物质状态的不同 国家标准 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB50058将火灾危险环境划分为下述3个危险区域 21区 具有闪点高于环境温度的可燃液体 在数量和配置上能引起火灾危险的环境 22区 具有悬浮状 堆积状的可燃粉尘或可燃纤维 虽不可能形成爆炸混合物 但在数量和配置上能引起火灾危险的环境 23区 具有固体状可燃物质 在数量和配置上能引起火灾危险的环境 54 5防爆防火措施 5 2加强可燃介质系统的密闭性为了防止易燃气体和易燃液体的蒸气与空气形成爆炸性混合物 应设法使易燃气体和易燃液体的设备或容器尽可能密闭 对于具有压力的设备 更应注意它的密闭性 以防止易燃气体逸出与空气形成爆炸性混合物 加气站采用燃气回收系统 可大大减少燃气散发量 对安全非常有利 为保证设备的密闭性 对危险设备及系统应尽量少用法兰连接 但要保证安装检修方便 输送危险气体 液体的管道应采用无缝钢管 加压设备 在投产前和定期检查后应检查密闭性和耐压程度 所有压缩机 泵 导管 阀门 法兰接头等容易漏油 漏气部位应经常检查 填料如有损坏应立即调换 以防渗漏 设备在运转中也应经常检查气密情况 操作压力必须严格控制 不允许超压运转 55 5防爆防火措施 5 3注意通风排气要使设备完全密封是有困难的 尽管已经考虑得很周到 但总会有部分蒸气 气体泄漏到设备外 因此 对设置有易燃可燃介质设备的房间必须采取通风排气措施 以防止泄漏的可燃物含量达到爆炸下限 对通风排气的要求 一般是使室内可燃气体浓度低于该易燃可燃介质爆炸下限的1 4 加油加气站内 爆炸危险区域内的房间应采取通风措施 通风措施的设置应符合 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2012的规定 对局部通风应注意气体或蒸气的密度 密度比空气大的要防止可能在低洼处积聚 密度轻的要防止在高处死角上积聚 有时即使是少量也会使房间局部空间可燃气体浓度达到爆炸极限 设备的一切排气管 放气管 都应伸出屋外 高出附近屋顶 排气管不应造成负压 也不应堵塞 56 5防爆防火措施 5 4减小氧气浓度可燃下限是建立在有燃料存在于空气中的基础上的 氧气是一种助燃物质 燃烧的传播要求有一个最小氧气浓度 低于最小氧气浓度 反应就无法生成足够的热量来加热所有的气体混合物 从而也就无法使燃烧自身的传播得到延续 最小氧气浓度是指在空气和燃料的体积之和中氧气所占的百分比 低于这个比值 火焰就不能传播 对大多数可燃气体而言 最小氧气浓度约为10 V 减小可燃介质容器中氧气浓度的方式有两种 一是将容器密闭 使容器中基本没有氧气 例如LPG油罐和CNG储气瓶就是这样 二是向容器中充填N2 使容器中的氧气浓度低于10 V 这样做成本较高 目前加油加气站只采取这种方式用于容器投入使用前或检修时置换容器中的空气 57 5防爆防火措施 5 5控制着火源为预防爆炸或火灾灾害 控制着火能源是一个必须采取的重要措施 在加油加气站能引起爆炸火灾事故的能源主要有以下几个方面 即明火 摩擦和撞击 电气火花 静电火花 雷击等 对于这些着火源 必须采取严格的预防措施 5 6预防明火可燃介质设备应远离预计存在的明火 加油加气站选址和站内布置应严格执行 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 2012的规定 需进行动人操作时 动火地点可燃物浓度 O 2 为合格 爆炸下限 4 的 则现场可燃物含量 O 5 为合格 关于维修作业 在禁火区动火及动火审批 动火分析等要求 必须按有关规范规定严格执行 采取预防措施 并加强监督检查 以确保安全作业 58 5防爆防火措施 5 7预防摩擦与撞击摩擦与撞击往往成为引起火灾爆炸事故的原因 在有火灾爆炸危险的场所 应采取下述防止火花生成的措施 1 机器上的轴承等转动部件 应保证有良好的润滑 应及时加油并经常清除附着的可燃污垢 2 锤子 扳手等工具应用被青铜或镀铜的钢制作 3 输送可燃气体或液体的管道 应定期进行耐压试验 防止破裂或接口松脱喷射起火 4 凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同的金属制成 如铜与钢 通风机翼应采用钢铝合金等不发生火花的材料制作 5 搬运金属容器 严禁在地上抛掷或拖拉 在容器可能碰撞部位覆盖不发生火花的材料 6 处于爆炸危险区域内的房间 地面应采用不发火花材料铺设 并应禁止穿带铁钉的鞋 7 在处理燃点较低或起爆能量较小的物质如二硫化碳 乙醚 乙醛 汽油 环氧乙烷 乙炔等时 特别要注意不要发生摩擦和撞击 59 5防爆防火措施 5 8防止电气火花 1 电火花类型根据放电原理 电火花有以下三种类型 高电压的火花放电 在电极附近 当电压升高到空气临界击穿温度时 空气绝缘层先局部被破坏 产生电晕放电 当电压继续升高时 空气绝缘层全部被破坏 出现火花放电现象 火花放电的电压受电极形状 间隙距离的影响而不同 一般在400V以上 弧光放电 是指开闭回路 断开配线 接触不良 短路 漏电 打碎灯泡等情况下在极短时间内发生的放电 弧先放电一般温度较高 弧根可达2000 接点上的微弱火花放电 指在低压情况下 接点的开闭过程中也能产生肉眼看得见的微小火花 在自动控制中用的继电器接点上或在电动机整流子 滑环等器件上产生的火花都属于这一种 60 5防爆防火措施 2 爆炸危险环境防爆电气设备选型一般的电气设备很难完全避免电火花的产生 因此在有爆炸危险的场所必须根据物质的危险性正确选用不同的防爆电气设备 根据结构和防爆原理不同 防爆电气设备可分为以下几种类型 隔爆型 d 增安型 e 本质安全型 i 正压型 p 充油型 o 充砂型 q 防爆特殊型 s 无火花型 n 各种防爆电气设备都有标明防爆合格证号和防爆类型 类别 级别 温度组别等的铭牌作为标志 61 5防爆防火措施 5 9防雷电1 雷电危害 1 直击雷危害 直击雷危害造成的电效应 热效应和机械效应的破坏作用很大 1 电效应 雷云对大地放电时 雷电流通过具有电阻或电感的物体时 因雷电流的变化率大 几十微秒时间内变化几万或几十万安 能产生高达数万伏甚至数十万伏的冲击电压 足以使电力系统的设施烧毁 导致可燃易燃易爆物品的爆炸和火灾 引起严重的触电事故 2 热效应 很高的雷电流通过导体时 能使放电通道的温度高达数万度 在极短时间内将转换成大量的热能 雷击点的发热能量约为500 20000 会将金属熔化 点燃油气引起爆炸事故 3 机械力效应 雷电流作用于非导体上时 由于雷电的热效应 使被击物体内部出现强大的机械力 从而导致被击物体遭受严重破坏或造成爆炸 62 5防爆防火措施 2 间接雷电危害 间接雷电可引起静电感应和电磁感应危害 1 静电感应 雷云的静电感应危害是指带电的雷云接近地面时 在地面的物体上感应出与雷云符号相反的电荷 当雷云消失时 对地绝缘导体或非导体等建筑物或设备顶部大量感应电荷不能迅速流人大地 结果将呈现因感应静电荷而产生很高的对地电压即静电感应电压 它可达到几万伏 可击穿数十厘米的空气间隙发生火花放电 足以引起可燃气体燃烧或爆炸 雷电的静电感应会将接地不良或电气连接不良的物体或空气击穿 形成火花放电 引起可燃气体燃烧或爆炸 2 电磁感应 雷击具有很高的电压和很大的电流 又是在极短的时间内发生 当雷电流通过导体导人大地时 在其周围空间里将产生很强的交变电磁场 不仅会对处在这一电磁场中的导体感应出较大的电动势 还会在闭合回路的金属物体上产生感应电流 这时如回路上有的地方接触电阻很大或有缺口 就会局部发热或击穿缺口间空气 形成火花放电 引起可燃气体燃烧或爆炸 油罐或管道接地可导走电磁感应电流 63 5防爆防火措施 3 雷电波侵入危害 雷击在架空线路 金属管道上会产生冲击电压 使雷电波沿线路或管道迅速传播 若侵人建筑物内可造成配电装置和电器绝缘层击穿产生短路 或使建筑物内的易燃易爆物品燃烧或爆炸 4 防雷装置上的高电压对建筑物的反击作用 当防雷装置受到雷击时 接闪器 引下线及接地体上都具有很高的电压 它足以击穿3m以内的空气 形成火花放电 雷电对3m以内的导体发生跳闪放电 这种现象称为 反击 如防雷装置与建筑物内外的电器 电气线路或其它金属管道的距离小于3m时 它们之间就会产生放电 可引起电器绝缘破坏 金属管道击穿 造成易燃易爆物品爆炸或着火 64 5防爆防火措施 2 防雷装置 一套完整的防雷装置包括接闪器 引下线和接地装置 1 接闪器 接闪器又称受雷器 是直接接受雷电的金属构件 2 引下线 引下线上接接闪器 下接接地装置 将雷电流自接闪器导人接地装置 引下线一般采用圆钢或扁钢制作 圆钢直径不小于5mm 扁钢厚度不小于4mm 截面积不小于48mm2 如用钢绞线做引下线 其截面积不小于25mm2 3 接地装置 接地装置用来向大地泄放雷电流 它包括接地极和接地线两个部分 接地极通常用长度为2 5m的50 50 5的角钢 或50mm钢管 做成 上端埋深0 7m 连接各接地极的干线一般是采用40 4mm2的扁钢做成 用25 4mm2扁钢连接地面设备 65 5防爆防火措施 5 10建筑物的耐火等级 建筑物构件的耐火极限和燃烧性能1建筑物的耐火等级和建筑物构件的耐火极限建筑物的耐火等级是表明建筑物抗火程度的重要标志 建筑物的耐火等级分为四级 一级最高 四级最低 表6 10是国家标准 建筑设计防火规范 GBJ16 87 2001年版 规定的各级耐火等级建筑物构件的燃烧性能和耐火极限 2耐火极限建筑构件的耐火极限表明构件的耐燃烧时间 耐火极限是按下述方法测试出来的 对任一建筑构件按时间一温度标准曲线进行耐火试验 从受到火的作用时起 到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间 用小时 h 表示 3加油加气站内建筑物的耐火等级国家标准 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 20012规定 加油加气站内的站房及其它附属建筑物的耐火等级不应低于二级 当罩棚顶棚的承重构件为钢结构时 其耐火极限可为0 25h 顶棚其它部分不得采用燃烧体建造 66 6加油加气站消防设施 常用灭火物质灭火剂的作用是能有效地破坏燃烧条件 中止燃烧 起到灭火的作用 要求灭火剂使用方便 灭火效能高 成本低 来源丰富 常见的灭火剂有水 沙 CO2 空气泡沫 干粉等 对卤化物应限制使用 不同的灭火剂需要不同的灭火设备或器材相配合 才可以发挥灭火剂的灭火效能 达到灭火的目的 l水水是最简易 来源最方便最广泛的灭火剂 它可以起到冷却 对环境中氧气的稀释 减弱燃烧强度 降低可燃液体浓度的作用 压力状态下的水 其冲击力可以冲散燃烧物 减弱燃烧强度 但水一般不直接用于扑灭油火 更多的是用来扑灭固体物质火灾 建筑物火灾 LNG不能用水灭火 67 6加油加气站消防设施 2沙 石棉毯对于扑灭小型的局部的流散油品火灾 使用沙 石棉毯 石棉被则有相当好的灭火效果 用它们覆盖在燃烧物上可以起到隔绝空气 窒息灭火的作用 对于扑灭卧式油罐 汽车油罐车灌油口部的火灾 使用石棉毡更具有快速 简捷 好用的效果 3CO2装于钢瓶中的CO2常用来扑灭局部的小型的油火 CO2本身是一种不燃烧 不助燃的气体 一般是采用加压降温方法液化贮存于钢瓶中 68 6加油加气站消防设施 4泡沫灭火剂泡沫灭火剂分为化学泡沫和空气泡沫两种灭火剂 化学泡沫灭火剂20世纪50 60年代使用较多 现在已基本停用了 空气泡沫灭火剂主要是用蛋白泡沫灭火剂 以泡沫液状态 与水按一定比例相混合形成混合液 再经泡沫产生器产生泡沫 喷洒在着火的油品表面上 覆盖了油表面 起到隔绝空气达到窒息灭火目的 空气泡沫灭火剂按泡沫的发泡倍数可分为低倍数泡沫 中倍数泡沫和高倍数泡沫 低倍数泡沫灭火剂的发泡倍数为20倍以下 根据发泡剂的类型和用途 低倍数泡沫灭火剂又可分为蛋白泡沫 氟蛋白泡沫 水成型泡沫 合成泡沫和抗溶泡沫五种类型 低倍数泡沫多用于扑灭油罐火灾 中倍数泡沫经多年使用已见成熟并被写入规范推荐用于油罐火灾的扑灭 空气泡沫灭火剂在灭火中的作用 灭火泡沫在燃烧的油表面形成泡沫覆盖层达到一定厚度时 可使燃烧油表面与空气隔绝 达到窒息灭火目的 泡沫层封闭了燃烧的油表面 可以遮断火焰的热辐射 阻止油品的蒸发 在向罐内喷洒泡沫过程中 气化了的一部分泡沫可起到降低环境中氧的浓度及吸热降温的作用 69 6加油加气站消防设施 5干粉干粉灭火剂灭火时是靠加压于灭火器中的气体压力将干粉从灭火喷嘴中喷出 形成一股夹着加压气体的雾状粉流 射向燃烧物 从而把火焰灭掉 干粉灭火剂的灭火原理如下 1 对燃烧物起到一种抑制作用 2 干粉与火焰接触时会产生一种烧爆作用 增加干粉与火焰的接触面积 提高灭火效果 3 使用干粉灭火还可阻止氧气向火焰扩散 降低火焰对油品的热辐射 起到一定的阻火和灭火作用 加气站的灭火 宜选用干粉灭火器 70 6加油加气站消防设施 加油站的消防设施主要是小型灭火器材 小型灭火器材是控制初期火灾和扑灭小型火灾的最有效设备 国家标准 汽车加油加气站设计与施工规范 GB50156 20012规定加油站需配置下列消防器材 1 每2台加油机应设置不少于1只4kg手提式干粉灭火器和1只泡沫灭火器 加油机不足2台接2台计算 2 地下储罐应设35kg推车式干粉灭火器二个 当两种介质储罐之间的距离超过15m时 应分别设置 3 一 二级加油站应配置灭火毯5块 沙子2m3 三级加油站应配置灭火毯2块 沙子2m3 加油加气合建站按同级别的加油站配置灭火毯和沙子 4 其余建筑的灭火器材配置应符合现行国家标准 建筑灭火器配置设计规范 GBJ140的规定 加油加气站消防设施 71 7CNG加气站安全管理 7 1加气站设备安全使用与管理CNG加气站的主要设备包括 压缩机 储气瓶组 或储气井 管道 脱硫装置和脱水装置 液压装置等 7 1 1加气机加气机是加气站的主要设备之一 应具备加气量和收费金额 累计加气量显示的功能 并具有手动控制流量的功能 加气枪的加气嘴血与汽车的加气口配套 加气机的正常工作 计量准确 正确操作 不仅关系到加气站的经济效益 更重要的是关系到加气站和人员的安全 72 7CNG加气站安全管理 加气机的技术要求CNG加气机的数量应根据加气汽车数量 并按每辆汽车加气4 6min计算确定 加气机的选择应符合下列要求 1 加气机应具有自动控制和手动操作两种功能 2 加气机的额定工作压力为20MPa 并设安全眼压装置 加气速度不应大于O 25m3 min 3 加气机的计量精度不应低于1 0级 以m3为计量单位 最小分度值为0 1m3 4 加气枪上的加气嘴应与汽车受气口配套 加气嘴应配置自密封阀 加气完毕卸开后应自行关闭 其操作过程中天然气泄漏量不得大于0 01m3 标准状态 5 加气机附设的拉断阀在外力作用下分开后 两端应自行密封 工作压力为20MPa时 分离拉力范围宜为400 600N 6 加气机附近应设防撞柱 栏 73 7CNG加气站安全管理 7 2CNG储气瓶的安全技术与管理 一 CNG储气瓶的安全技术要求 1 储气瓶组应设置防止超压的保护装置 储气瓶进气总管上应设安全阀 紧急放散管 压力表和超压报警器 每组储气瓶前应设截止阀 2 储气瓶组应设置安全泄压保护装置 当存在泄放量大于2m3的操作排放情况时 应设置专用储罐 3 应采取防止因阳光照射而引起的超限温升措施 二 CNG储气瓶的安全管理 1 加气站储气瓶组宜采用同一种规格的储气瓶 2 压缩天然气储气瓶必须使用具有国家认定生产资质厂家的产品 并符合国家标准的规定 3 储气瓶应按 压力容器安全技术监察规程 质技监局锅发 1999 154号文件 要求定期送检 以保证钢瓶安全 严禁使用过期未检钢瓶 74 7CNG加气站安全管理 7 3压缩机的安全技术要求与管理 一 压缩机的安全技术要求 1 为防止压缩机超压运行 压缩机出口应设置安全阀 其设定压力不应高于设备或容器的设计低力 安全阀的泄放能力应不低于压缩机的最大徘放量 2 CNG压缩机进出口应设置高低限压力报警和超高限压力连锁停车装置 冷却系统 润滑油系统应设置高温报警和超温停车及压力低限报警装置 3 CNG加气机安全系统应能保证在充装设备压力达到工作压力的90 时 自动停止加气作业 4 CNG加气胶管应进行2倍于工作压力的强度试验和4MPa压力的气密试验 并具有导电功能 6 加气软管应配有拉断阀 过流阎等快速切断阀 以确保气体流速突然增大时关闭输气系统 75 7CNG加气站安全管理 二 压缩机的安全管理 1 压缩机的固定应牢固可靠 避免其振动影响其他设备 2 定期巡捡时应检查机泵的声音 振动 温升有无异常 3 经常检查机泵润滑系统 定期加注润滑油 电机 泵每两月加注一次润滑脂 每半年化验一次压缩机油 不符合要求时立即更换 特殊情况下随时安排化验检查 及时依据检查情况决定更换与否 4 每半年至少进行一次压缩机的气门组件检杏 76 7CNG加气站安全管理 7 4管钱 阀门和安全附件的安全技术与管理 一 安全技术要求CNG加气站所有管线 阀门和安全附件的设计压力应比最大工作压力高10 并能满足在任何情况下其设讨压力不低于安全阀起跳的工作压力要求 二 管线安全管理 1 管道的使用和检验应符合 压力管道安全管理与监察规定 原国家劳动部1996年4月23日颁布 2 敷设管道的管沟应用沙子填实 管沟进入建筑物 构筑物 防火必须密封 3 定期检查管线各部件的连接部位 保持密封良好 无渗漏 77 7CNG加气站安全管理 三 阀门及安全附件安全管理 1 阀门应定期进行养扩 保持启闭灵活 无渗漏现象 2 紧急切断阀应每月进行一次校验 泄压后应在3秒内关闭阀门发挥作用 3 储气罐 管道 泵和加气机的安全附件应按国家有关规定定期进行检定校验 高压储气罐每三年一次 压力表 温度计每半年一次 流量计每半年一次安全阀每年至少要校验一次 78 7CNG加气站安全管理 7 5加气站安全管理措施做好加气站的安全管理工作 确保加气站经营活动的正常开展 只靠设备的配置是不够的 还必须根据加气站的特点 结合石化行业关于消防管理的有关规定 制订一套切实可行的安全管理办法和各项操作规程 并落实到岗 到人 严格执行 以有效地预防 控制和消除火灾爆炸事故的发生 1建立防火 防爆和防泄漏制度 1 建立防火安全责任制 落实专人管理 把防火 防爆 防泄漏安全管理工作放在各项工作的首位 在