CNG汽车加气站火灾爆炸危险分析与预防

1、42工业安全与环保 2007年第33卷第12期 Industrial Safety and Envirorunoatal Protection Decembel 2007CNG汽车加气站火灾爆炸危险分析与预防 姚东1杨明2杨豪1(1.中国地质大学工程学院武汉430074;2.河南省乎顶山市招标办河南平顶山467(100摘要对压缩天然气(CNG汽车加气站的危险因素进行了辨识,并且用事故树法对加气站的火灾爆炸危险进行了分析,从技术、教育、管理3个方面提出了预防控制措施。关键词 压缩天然气加气站火灾爆炸事故CNG啦Station Hre and Expl戚on Hazard Analyds and

2、PreventionYAO Do.s'YANG ui.gz YANG Ha01(1.Eng/neer/ng Faculty,醌知蚵矿C.eosdences Wuhan 43(XY74Abstract The risk factors of CNG filling station aidentified.the tlre and explosion hazard analysis is conducted by fault tree and finallysome prevention and controllinga圉】艄aIproposed in terms 0f engineeri

3、ng。dtucation and management.Keywords compact natural gas CNG filling station fire and explosion accident我国城市大气污染的一个重要因素是机动车尾气污染, 加气站也在各地大量出现。天然气属于易燃易爆品,处于高 发展天然气汽车不仅可以减少汽车尾气污染,还可以弥补石 压储存的状态,且加气机是在高压状态下工作,容易发生气 油资源缺13。随着天然气汽车数量的不断增多,天然气汽车 体泄漏,一旦遇到火源,就会引发火灾爆炸事故。因此如何非电图5缓冲孔装药结构发电雷管起爆。(2微差方式。小药量孔采用排间微差,

4、大药量孔采用 单孔微差,使每个炮孔获得良好的侧向自由面,达到控制飞 石的目的。起爆网路连接方式:入孔雷管为mslms4段非 电毫秒雷管,排间使用mslms2段非电毫秒雷管逐排搭接。 (3起爆方法。使用瞬发电雷管起爆非电网路,起爆电 源使用充电式起爆器,以便准确地控制起爆时间,确保网路 安全起爆。3讨论从施工中的情况和竣工后的验收结果来看,预裂爆破达 到了预期的效果:预裂半孔率大于90%,半孔孔壁光滑无裂 纹;但是边坡的平整度只达到了30Cltll,没有达到要求,这主 要是由于穿孔设备在原始地形上开孔位置和方向不易控制 造成的,在第2层以后开孔就没有这类问题出现。因此本文介绍的预裂孔的爆破效果在

5、爆破装药参数和 装药结构上是合理有效的,而预裂孔的穿孔施工质量严重影 响边坡的平整度,必须加以严格控制。 4结论本工程由于爆破开挖方量大,还需考虑挖填施工平衡, 因此采用多次分层分段爆破,每次爆破药量不大于2000ks。 为了保护路堑边坡不受爆破影响和破坏,采用了先起爆预裂 孔,再起爆主爆孔的起爆顺序;装药上采用了预裂孔、缓冲孑L 和主爆孔分段装药结构,取得了很好的爆破效果,大块率(30 cm以上15%以下,边坡半孔率在90%以上,满足了建设方 的要求。从总体爆破效果来看,本爆破技术采用的爆破参 数、炮孔布置参数、装药结构参数以及起爆顺序微差分段是 合理的,该控制爆破技术对于高速公路路堑开挖爆

6、破是科学 有效的,避免了不规则地形条件下过多倾斜炮孔的穿孔难 度,达到了保护路堑边坡平整度和半孔率的要求,以及路堑 不留根底的预期目标。参考文献2张建华,裴来政,郭进.v型复式拉槽在公路路堑爆破中的应用. 武汉科技大学学报,2005(2:185187.4us Army Corps of刚neers.Systematic drilling and blasting for surface extol'cation.EMl l 10-2-3800.5Per Anders Persson.Rock blasting and explosives e晒eIiIlg.CRC Press Inc,

7、1994.作者简介吴建星,1964年生,男,副教授;研究方向:工业安全。 (收稿日期:200706一0443降低事故发生率、保障其安全运行将是一个严峻的问题,应 当引起人们的重视。1加气站火灾爆炸危险因素辨识1.1天然气的危险性天然气的主要成分是甲烷。甲烷是一种易燃易爆气体, 最小点火能为0.28mJ,和空气混合后,温度只要达到550 就燃烧,属甲类火灾危险。在空气中,天然气的体积分数只 要达到5%一15%就会爆炸。它对空气的密度为O.55,扩散 系数为0.196。因此,天然气极易燃烧、爆炸,并且火灾发生 后很难控制。1.2工作人员违章由于有些工作人员岗前培训不够,或者没有参加定期培 训,使得

8、他们对加气站的各类设备的原理、结构和操作规程 等专业知识了解不够,没有足够的防火、灭火的基础知识,不 能应对火灾突发事故,会违章作业和违章检修等1。有的员 工在加气站内吸烟、使用手机、没有穿静电防护服等。1.3设备、组件损坏加气站的工作压力一般为20一25MPa,在如此高的压力 下,储气瓶、连接管、接头等都极易容易发生泄漏事故。系统 高压运行容易发生超压,当压力超过设备和组件所能承受的 最大压力时有可能发生爆炸或局部破裂,造成天然气的大量 泄漏。由于脱硫、脱水装置不能将天然气中的H2s和水完全脱 去,使得天然气中含有少量的H2S和水。在高压下,H2s水 溶液对储气瓶和输气管道的腐蚀作用比在4M

9、Pa下进行得 更快。即使溶液中H2s的质量分数很低,例如质量分数在1×10“以上,也能在很短的时问内引起高强度钢的硫化物应 力腐蚀破坏。目前国产CNG储气瓶经调质处理后的硬度为 40(配左右,根据有关部门对CNG加气站钢瓶内积水的两 次抽样化验,H2S的质量分数分别为5.7×10“和26.9×10-。可见H2s应力腐蚀是存在的【2J。由于腐蚀作用的存 在,钢瓶就有可能发生天然气泄漏,引发火灾爆炸事故。 1.4外界因素影响加气站多建在靠近城市交通干道或者车辆出入方便的 次要干道,车辆来往频繁,周围环境复杂,容易受到外部火源 的威胁,如来往车辆的尾气火花,行人人为火源

10、等3J3。车辆 发生意外冲进气站,撞到加气机有可能会造成气体泄漏。此 外,雷电也会对加气站造成威胁。2用事故树法对加气站火灾爆炸危险性进行分析加气站的火灾影响因素纷繁复杂,因此有必要对其进行 定量分析,找出主要的因素,对其进行重点控制,以做到有的 放矢,将有限的人力、物力、财力用于最需要的地方,用最小 的投资获得最大的安全需要。加气站火灾事故树见图1。 2.1加气站火灾爆炸危险事故树最小割集分析瓯页莉翮ToM:幽、Mtl人为火源7百M-tl设备火源天必害坛零雩掣掣掣掣唼 阀、>X琴斧囊I外界环境火源lMl5厂八I M16囱 辐X 题糯 27损坏/阻过大 X” iM夥感 X21X恐 z站X

11、Mx.饿举X4xs x6x1Xs x 9Xi4Xll Xs X9XIq XlI图1oiG汽车加气站火灾爆炸事故树最小割集中的基本事件是事故发生的充分必要条件,反8,9,14。最小割集数越多,说明事故发生的模式就越多, 映系统的危险性。一个最小割集代表一种事故模式。用布 系统的危险性就越大。最小割集中基本事件比较少的割集 尔代数法可求得该事故树的最小割集,一共有374个最小割 引发事故的概率比较大,因此对这些割集中的基本事件要进 集,他们可以表示为 冀1,X15,毛,菇f,髫15,毛,算1,X16, 行专项治理,制定合理的控制措施。Xi,吩,茗16,xf,其中f=2,3,11;_=17,18,2

12、7;k=2.2加气站火灾爆炸危险事故树最小径集分析礴44将加气站火灾爆炸危险事故树转换为成功树,利用布尔 代数法求成功树的最小割集,所得结果就是事故树的最小径 集。该事故树最小径集有4个,分别为 石2,算3,髫4,茁5,戈6, 算7,戈8,X9,髯10,省11,并12,x13,石14,石17,戈18,菇玛,髫20,戈2l,算22, 算23,石24,算25,算26,算刁,戈l,算8,聋9,并lo,菇ll,艽12,菇13,石14,z15, 并,6。只要保障最小径集中的基本事件不发生,那么顶事件 就不会发生,所以通过最小径集可以找出最简单、最容易控 制的基本事件作为采取措施的对象。由求得的最小径集可

13、 知,茁15,z,。是最简单的径集,其中的基本事件可以作为采 取措施的对象。因此,只要保障传感器正常运行,那么顶事 件就不会发生。2.3加气站火灾爆炸危险事故树基本事件结构重要度分析 在假定各个基本事件发生概率相同的条件下,通过对基 本事件结构重要度的分析,可以得出各个基本事件对顶事件 发生影响的大小,找出对顶事件影响较大的基本事件。采取 控制措施时应首先考虑对这些对顶事件影响较大的基本事 件。由于基本事件较多,这里只考虑结构重要度排在前3位 的基本事件。在该事故树所有的基本事件中,排在前三位 的基本事件的结构重要度分别为j5(戈】=0.14706,声(z15=声(x16=0.13725,(筇

14、8=6(茗9=声(菇10=声(z11= 0.03512。可见,结构重要度前3位的基本事件的排序为菇, >x15=x16>z8=x9=xlo=11。因此,在采取控制预防措施 时首先要考虑结构重要度大的基本事件,即对各处的安全阀 要进行经常性检查,发现问题及时处理,同时对报警器的灵 敏度、完好性也要定期进行检查、检验等。3加气站火灾事故预防控制措施根据事故树法对加气站火灾爆炸危险的分析,考虑各基 本事件的结构重要度,从技术、教育、管理3个方面提出预防 控制措施。3.1提高技术水平,使设备、组件达到本质安全从对事故树的分析可以得出,安全阀失效的结构重要度 最大,因此也就最容易引起火灾爆炸

15、事故的发生。安全阀失 效很大程度上是由于质量不合格造成的,所以在选用安全阀 时一定要选用正规厂家的合格产品。同时要保证正确安装, 定期的检查,这样才能使安全阀发挥作用,控制气体泄漏。 报警器灵敏度过低和报警器损坏的结构重要度仅次于 安全阀失效的结构重要度,因此,对于报警器也要给与足够 的重视,定期对报警器的灵敏度和完好性进行检测检验。这 样当发生气体泄漏时,工作人员才能及时采取控制措施。 阀门、法兰、焊缝、活塞等处的泄漏都是由于密封不良或 者密封不严引起的,而造成密封不良或密封不严的最主要的 原因是施工技术问题。在对这些地方进行竣工验收时要严 格检测,严格进行压力试验,在加气站投入使用后也要对

16、这 些地方进行定期的检查、检测。此外,压缩机上所有电器,包括主机、电磁阀、油泵、电接 点、压力表等均应采用隔爆型。避雷带的接地电阻要符合安 全要求,每年至少在雨季前对接地电阻要进行一次检测引。 脱硫、脱水技术有待进一步提高。虽然在该事故树中 H2s的腐蚀作用的结构重要度不是很大,但是却是一个不得 不考虑的问题,因为在高压条件下,H2s对钢瓶和管道的腐蚀 作用是非常明显的。加气站内宜采用高效固体脱硫剂,脱硫 设备应按2台并联设计,其中1台为备用,天然气通过脱硫 装置时流速应控制在150200mm/s。脱水工艺宜采用固体 吸附法,脱水装置也应按2套系统并联设计,1套系统运行, 另1套系统进行再生。

17、3.2加强教育,提高员工素质对新员工一定要进行岗前培训,确保其掌握了一定的专 业知识,熟悉加气站的工作流程。在平时要进行必要的应急 演练,使员工遇到突发事件时能够做出正确的反应。同时对 在岗员工要进行定期培训,提高员工的专业素质,使他们能 够更快更好地接受新技术。3.3加强管理,制定严格的规章制度通过制定严格的规章制度,使得员工按规行事,这样可 以避免由于人的原因而造成的事故。如站内禁止吸烟,禁止 使用手机,禁止穿化纤衣服和钉鞋。同时要制定安全操作规 程,使员工能够按照操作规程工作,杜绝违章作业,要做到设 备运行时不动火,动火设备没有处理不动火,没有人监护不 动火,审批手续不齐全不动火。开机前

18、认真做好各项检查工 作,确认无误时再开机;对于没有熄火的汽车一律不给加 气【5。加气站要结合自己的实际情况制定合适的应急预案, 以便在发生事故时能够有序地采取措施,控制事故的扩大。 4结论天然气加气站危险因素比较多。通过对加气站危险因 素的辨识,并对加气站进行事故树分析,找出了可能引发加 气站火灾爆炸事故的主要的基本事件,为预防控制加气站火 灾爆炸事故提供了依据。参考文献4付孟贵,谷存柱,成文键,等.浅谈压缩天然气加气站事故隐患及 预防.安全健康和环境,2003,3(12:3132.作者简介姚东,河北沧州人,现为中国地质大学(武汉安全技术及 工程专业硕士研究生。(收稿日期:20070604 C

19、NG汽车加气站火灾爆炸危险分析与预防作者:姚东 , 杨明 , 杨豪 , YAO Dong, YANG Ming, YANG Hao作者单位:姚东,杨豪,YAO Dong,YANG Hao(中国地质大学工程学院,武汉,430074 , 杨明,YANGMing(河南省平顶山市招标办,河南平顶山,467000刊名:工业安全与环保英文刊名:INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION年,卷(期:2007,33(12被引用次数:2次参考文献(5条1. 支文庆 CNG汽车加气站火灾危险性分析与预防 期刊论文-胜利油田职工大学学报 2005(042. 李帆 .

20、 周英彪 城市天然气工程 20063. 黄郑华 . 李建华 . 张良 CNG汽车加气站火灾分析与预防 期刊论文-消防技术 2004(114. 付孟贵 . 谷存柱 . 成文键 浅谈压缩天然气加气站事故隐患及预防 期刊论文-安全、健康和环境 2003(125. 刘寒 天然气汽车加气站的消防管理 2000(06相似文献(10条1.期刊论文 刘丽珍 . 蔡德强 . 邵震宇 压缩天然气公交车加气站用气规律的研究 -煤气与热力 2010,30(42.期刊论文 黄郑华 . 李建华 . 张良 压缩天然气加气站的安全设计 -油气储运 2005,24(6介绍了压缩天然气加气站类型及其工作原理,分析了压缩天然气加气

21、站天然气易燃易爆、易泄漏、高压运行、质量差和站内多种引火源的火灾危险性 ,并从站的总体布局、天然气储存和质量、站内安全保护装置、设备材质、房间通风、可燃气体检测报警和预防电火花、静电、雷击等方面指出了压缩天 然气加气站在消防安全设计中应注意的事项.3.会议论文 邓雪峰 压缩天然气加气站脱水装置的类型和选择 2007本文简要叙述了天然气加气站中的重要设备天然气干燥器的工作原理及方式,以及不同类型干燥器的工艺流程差异和选择干燥器类型的主要原则 ,并略述了前置型和后置型两种主要的天然气干燥器的工作特点反其运行中的关键影响因素。4.学位论文 陈杰 压缩天然气(CNG加气站风险评价技术及应用研究 200

22、9随着城市大气污染的日益加重及压缩天然气汽车数量的日益增多,压缩天然气加气站近年来得到了较快发展。但天然气具有易燃、易爆和易泄漏等 危险特性,在加气站系统运行过程中,天然气又总是处于高压状态,因此,压缩天然气加气站事故隐患较多,安全问题较严重。对压缩天然气加气站进 行风险评价具有重要意义。 本文首先进行了压缩天然气加气站危险有害因素辨识和评价单元划分。通过对压缩天然气加气站进行工艺过程、危险物质、事故案例、重大危险源、易 引发泄漏的主要设备以及事故情景的分析,确定其主要危险有害因素。通过考虑压缩天然气加气站设备的空间位置、工艺功能等因素,对压缩天然气加 气站进行了评价单元划分。 在建立压缩天然

23、气加气站安全评价指标体系的基础上,研究给出了基于层次分析和灰色关联分析的压缩天然气加气站风险评价方法。该方法运用层次分 析法确定各指标的权重,采用灰色关联法确定给定序列与标准序列的关联程度,计算得出压缩天然气加气站的安全等级。 通过考虑不同气候条件、泄放形式等因素,研究给出了24种典型情景下压缩天然气加气站储气系统窒息性中毒、蒸气云爆炸事故危害区域的计算公式。 压缩天然气加气站储气系统事故危害区域评价法关注于事故后果,采用高斯模型,借助ALOHA软件对储气系统窒息性中毒、蒸气云爆炸的危害区域进行计 算、拟合。 压缩天然气加气站定量风险评价法,从工艺、人员、管理三方面对加气站设备的泄漏频率进行修

24、正,分析了压缩天然气加气站闪火、喷射火、蒸气云爆 炸三种事故后果,给出了死亡概率的计算方法,计算压缩天然气加气站内各点处的个人风险。压缩天然气加气站定量风险评价法计算量较大,借助于中 国安全生产科学研究院的CASST-QRA重大危险源区域定量风险评价软件V1.0进行计算。5.期刊论文 张华 . ZHANG Hua压缩天然气加气站技术的探讨 -煤气与热力 2005,25(6探讨了压缩天然气加气站计量、压缩及脱水、储气、高压管道方面的技术问题.6.期刊论文 刘锡麟 CNG加气站压缩天然气的计量 -计量技术 2001,""(7本文论述了天然气的计量特点,常用的计量方法和仪器。提出

25、了CNG加气站中压缩天然气的计量原则和提高售气机计量准确度的方法,具有一定的实 用价值。7.期刊论文 周伟国 . 金颖 . 胡海军 车用压缩天然气加气站的储存系统 -城市公用事业 2001,15(1介绍了车用压缩天然气加气站中储存系统的重要性,储存系统储气能力的配置要求,不同储存系统的对比.8.期刊论文 刘永志 . 彭晓青 . LIU Yong-zhi. PENG Xiao-qing四川省及重庆市CNG汽车与加气站发展回顾 -煤气与热 力 2007,27(6论述了四川省及重庆市发展压缩天然气汽车与加气站20年来的过程、成就、经验与有待改进之处,可为其他城市发展压缩天然气汽车项目提供参考. 9.学位论文 包学辉 压缩天然气(CNG汽车工程项目加气站布局规划研究 2009近年来,由于人们对石油短缺和环境污染问题的重视,各种“清洁能源”汽车得到了迅猛发展,广泛应用于城市交通。国内许多城市都将公交车、 出租车等公共交通车辆改装成CNG汽车。与此同时,为了满足CNG汽车的加气需求,CNG加气站的建设也在蓬勃开展之中。在此背景下研究CNG加气站的布 局规划在理论和现实都有重要意义。 本论文结合国内外CNG加气站布局规划的发展现状和相关研究成