CNG加气站（精选十篇）
CNG加气站 篇1
CNG加气罩棚覆盖加气区域, 是为顾客及加气设备防雨、遮阳的单体建筑, 漂亮醒目的罩棚是加气站整体形象的重要组成部分。本工程CNG母站加气罩棚采用网架结构, 网架采用正放四角锥形式, 罩棚棚体侧立面为T形, 平面尺寸为64 m×8 m, 覆盖面积为512 m2, 网架厚度1.2 m。由于罩棚跨度不大, 考虑到美观要求和使用要求, 下部支撑结构采用单排柱子支撑整个网架结构, 柱距为10 m, 综合考虑各方面因素后, 决定在网架下设置三个球节点支座, 将网架支撑于下部钢梁上, 最终全部荷载由钢柱传至基础。结构平面及立面见图1、图2。
2 荷载取值及组合
2.1 结构荷载
结构计算考虑的荷载和作用有:
恒荷载、活荷载、风荷载、温度效应及地震荷载。具体荷载设计标准值取值如下:
① 恒荷载:除网架结构自重外, 考虑屋面板、檩条及连接件重, 上弦恒载取0.3 kN/m2;考虑到灯具的悬挂荷载, 下弦恒载取0.1 kN/m2。
② 活荷载:屋面活载取0.5 kN/m2, 作用在网架上弦。
③ 风荷载:当地50年一遇基本风压0.55 kN/m2。
④ 雪荷载:当地50年一遇基本雪压0.30 kN/m2。
⑤ 温度荷载:温度荷载采用+30 ℃ (结构施工安装时的温度与使用过程中温度的最大差值, 结构地处沙漠地区, 温差大) 。
⑥ 抗震设防烈度为6度。
2.2 荷载组合
在进行结构内力分析时, 必须考虑几种荷载同时作用时的可能性。本工程考虑恒载、活荷载及其不利布置、温差的影响、风荷载和地震荷载作用下的多种组合[1]:
(1) 1.20 恒载;
(2) 1.35 恒载+1.40×0.70活载工况1;
(3) 1.20恒载+1.40活载工况1;
(4) 1.00恒载+1.40活载工况1;
(5) 1.20恒载+1.20×0.50活载工况1+1.30水平地震;
(6) 1.00恒载+1.00×0.50活载工况1+1.30水平地震。
3 结构选型
网架结构选型对结构的受力合理性、成本造价、加工制作及安装质量都有直接影响。正放四角锥网架[2]由倒置的四角锥为组成单元, 锥底的四边为网架上弦杆, 锥棱为腹杆, 各锥顶相连即为下弦杆。本工程罩棚平面为矩形, 上、下弦杆均与边界平行 (垂直) 。正方四角锥网架空间刚度比其他类型四角锥网架大, 杆件的类型和数量比较少, 外观简洁明了, 这种网架因杆件标准化、节点统一化, 便于工厂化生产。根据建筑平面形状和跨度大小、网架的支撑方式、荷载大小、屋面构造和材料、施工安装方法同时结合满足使用功能和安全经济的原则, 通过多个方案的对比, 本工程最终采用正放四角锥网架。
4 网架内力分析与计算
网架结构的计算采用了同济大学编制的空间钢结构设计软件3D3S。结构采用正放四角锥, 采用螺栓球节点。杆件材质选用Q235热轧无缝钢管。由于结构跨度较小, 为避免结构杆件型号类别过多, 通过对截面的优选及综合考虑材料采购和施工条件等因素, 最终确定网架结构杆件截面为Ф48 mm×3.5 mm。通过软件分析计算, 网架结构的挠度和长细比均符合规范要求。由于结构平面布置对称, 荷载对称, 因此, 网架杆件内力分布对称。
5 节点设计
5.1 网架节点设计
网架节点形式主要有:焊接空心球节点、螺栓球节点和焊接钢板节点。焊接空心球节点是我国采用最早也是目前应用较广的一种节点, 其构造简单、传力明确、连接方便、适用性强;焊接钢板节点适用于弦杆呈两向布置的各类网架, 这种节点具有刚度大、用钢量较少、造价低的优点, 但不便于工厂化、标准化生产, 且工地焊接工作量大;螺栓球节点除具有焊接空心球节点所具有的对汇交空间杆件适用性强、杆件对中方便和连接不产生偏心的优点外, 还可避免大量的现场焊接工作量, 零配件工厂加工, 使产品工厂化, 保证了工程质量, 运输和安装方便, 常用于四角锥体系的网架, 因此, 本工程采用螺栓球节点。
5.2 网架支座节点设计
网架支座节点是网架和支承结构之间联系的纽带, 也是整个结构的关键部位。本工程采用网架结构与方钢管的钢托梁[3]连接在一起, 然后搁置在方钢管柱上。网架结构整体受力犹如一块大板, 因此支承的位置对网架的受力及经济性能影响很大。网架结构支座的设计不仅要充分考虑与计算简图的相接近, 还要充分考虑到支座反力对下部支承结构的不利影响, 网架采用三个固定铰支座, 位置见图4。
根据受力状态, 支座节点一般分为压力支座节点和拉力支座节点两大类[4]。本工程支座节点主要承受压力, 因此, 综合考虑平板压力支座节点、单面弧形压力支座、双面弧形压力支座节点、球铰压力支座节点及板式橡胶支座节点这五种压力型支座节点。本工程采用平板压力支座节点, 这种节点适用较小跨度的网架, 此节点通过十字节点板及底板将支座反力传给钢托梁, 再由钢托梁传给方钢管柱, 其构造简单、加工方便、用钢量省, 详见图3。
5.3 梁柱节点设计
钢托梁与柱均采用400×400 m2的方钢管, 因此如何可靠连接是本工程的重要的一部分。详见图4、图5。
5.4 刚架柱脚节点设计
柱脚主要分为两种, 一种是带靴梁的整体式柱脚, 一种是不带靴梁的。带靴梁的柱脚可以有效减小底板厚度, 增加柱脚刚度。但是由于靴梁与柱相交处容易形成应力集中, 且本工程底板厚度不大, 因此, 采用了不带靴梁的整体式柱脚, 详见图6。
6 结语
在网架设计中, 最重要的一点是选择符合工程实际情况和建筑方案等综合条件下的结构形式, 确定合理的计算简图, 选择适当的支座形式, 确定支座的位置, 充分考虑结构可能作用的各种荷载。要保证结构几何不变, 按照各个支座的反力和网架的挠度反复试算进行调整, 直到网架受力合理, 杆件截面适中且挠度符合规范要求。本文结合某CNG加气站具体网架工程设计, 详细介绍了由单排柱支承的四面悬挑特殊网架结构的设计过程, 所得出的结论将为今后此类特殊网架结构的设计提供有价值的参考。
摘要：苏里格气田某示范项目CNG母站加气站采用网架结构, 网架采用正放四角锥形式, 平面尺寸为64m×8m, 网架底部标高为6.5m, 厚度为1.2m。根据建设方要求, 钢网架采用单排柱支撑, 网架结构四面悬挑, 柱距为10m。详细介绍了该特殊网架的设计计算及节点构造做法。
关键词：悬挑网架,悬臂结构,螺栓球节点
参考文献
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[5]赵顺, 梅志强.某体育馆屋面网架设计.科技情报开发与经济, 2007; (17) :
[6]林育新.少支点悬臂网架设计.福建建设科技, 1998; (2) :
CNG加气站加气操作规程 篇2
为了加强加气站的充装安全，防止充装事故的发生，结合CNG加气站的实际情况制订本规程。
一、加气操作员应该经过公司、地方有关部门的专业培训，取得上岗合格证后才能上岗，上岗时应该穿防静电衣服并且带相关的劳动防护用品（建议在加气站内不要携带手机）。
二、加气操作员必须具备CNG知识及消防知识，熟悉加气机的基本构造和技术性能，掌握发生紧急情况的处置预案。
三、交接班时注意检查加气机是否正常（是否漏气以及压力状况），并且记录加气的总底数。加气操作员交班时注意维持加气岛以及加气机（尤其是加气枪嘴的清洁，这涉及加气枪的维护和寿命问题）的清洁。接班的操作员注意检查加气机的总截止阀的开关状态，加气时它处于开的状态，在长时间不加气时予以关闭（这个可以通过加气情况的统计得出）。
四、操作步骤
（1）加气操作员站在加气岛上引导车辆进站，引导汽车停在有明显标识的指定位置（目前南丰路CNG站尚无明显的标识），并且保持与加气机lm以上距离（防止汽车碰撞加气机以及其他站内设施）。
（2）汽车停稳后，加气操作员应监督司机拉紧手刹，将引擎熄火并且关闭电风扇及其它电子设施（包括电视、转向灯），严禁司机在加气时发动汽车。同时确保车上没有乘客，如有请乘客下车并且到站外等候。（3）待司机下车打开加气口盖，关闭燃料切断阀（加气操作员注意提醒）的同时加气操作员记录公交车的车队车辆号以及加气时间（加气时间应该记录车辆开始加气的时间，目的是方便以后统计加气情况，便与对生产情况的掌握，从而进行调度）。
（4）加气前，加气操作员应通过看、听、嗅等方法检验容器的阀门、管道接口是否有气体泄漏或出现其他异常情况（如果有异常情况或者泄露不予以加气）。对改装车辆，加气前，加气操作员应询问驾驶员是否已经充氮气（没有充氮气的严禁加气）。
（5）取下汽车加气接口处的防尘塞，检查汽车加气接口的清洁情况，如有污染物务必予以清除。然后将静电接地线夹在汽车上，注意导电情况应该良好（不要夹在有机化合物车体上，其导电系数很小）。
（6）将加气枪从加气机上取下（注意枪阀手柄处于关闭的状态），将其插进汽车的加气接口，直到锁住为止，确认连接牢靠。严禁加气管交错和缠绕在其他设备上。
（7）用一只手固定加气枪，另一只手将加气枪的阀门手柄从“关闭”位置顺时针旋转到“加气”位置，然后通过加气机侧的压力表查看汽车气瓶的压力。如果压力为“零”，一律不予加气，待重新加充氮气后方可加气。查看压力完毕，将加气枪阀关闭。
（8）进行非定量加气时先按加气机键盘上的“清数”键（红色的），再按“加气”键（绿色的），进行加气机的加气启动；如果进行体积定量加气，那么先按“清数”键，再按键盘上的数字键（蓝色的）选择要加的气体体积，再按“确定”键，最后按“加气”键；如果进行金额定量加气，那么先按“清数”键，再按键盘上的“金额”键（黄色的），再按数字键（蓝色的）选择要加的金额，再按“确定”键，最后按“加气”键。
（9）用一只手固定加气枪，另一只手将加气枪的阀门手柄从“关闭”位置顺时针旋转到“加气”位置开始加气。在加气过程中加气操作员应用手握着加气枪。在加气时严禁加气操作员或者其他人员跨越加气枪软管（防止踩到软管，将加气枪拽出，从而造成事故）。
（10）加气过程中，应注意监视加气机计量仪表及车辆的储气瓶的压力是否正常。加气期间，操作人员不得离开现场，严禁让非操作人员代为操作，严禁将加气枪交给顾客操作，禁止一人同时操作两把加气枪。加气同时加气操作员应制止驾驶员或者其他人员使用毛刷清洁车辆或打开发动机前盖维修车辆，同时禁止在站内吸烟或者拨打手机，禁止有人在站内敲打物品（防止出现火花）。
（11）加气开始后，显示屏将显示加气金额及加气量，一旦达到最大压力或者加气定量，加气机将自动停止，显示计数也停止，加气操作员先将加气枪的阀门逆时针缓慢旋至“放散”位置进行放散（放散时枪口严禁对准人），确认放散完毕后取出加气枪，将加气枪阀门拧到“关闭”状态，然后将加气枪放回加气机上。（12）将防尘塞盖到汽车加气接口上，然后提醒驾驶员将燃料切断阀开启。
（13）记录加气量（注意记录的准确性），请驾驶员签字予以确认，然后引导车辆离站。
（14）加气过程中如遇紧急情况(如车辆或设备泄漏)应立即停止作业，加气操作员立即关闭加气机的截止阀门，然后关闭加气枪的加气阀门。并且通知相关人员进行协助，同时启动CNG加气站应急事故预案。待完全排除紧急情况，确认安全后方可再次加气。
（15）加气站如遇有雷雨天气、设备发生故障、加气站周围发生不能保障加气站安全和正常工作的事件，应暂停加气作业。
（16）加气机安装了拉断阀，如果在加气过程中汽车启动，拉断阀会首先断裂,终止加气。这时候操作人员须关闭加气机，然后关掉加气枪阀，检查加气嘴和拉断阀，检查密封圈，如果上述部件未损坏，重新组合拉断阀。如果损坏请专业人员修复。
CNG加气站 篇3
【关键词】CNG加气站安全技术管理措施
一、前言
近几年，随着人们环保意识的不断提高，清洁能源越来越引起大家的关注。作为清洁燃料的天然气因为其广阔的发展前景逐渐走入了人们的视野，成为未来汽车动力能源的发展方向。其中，压缩天然气（CNG）因其具有污染小、成本低、燃烧充分等优点，在我国得到了广泛的推广应用，CNG加气站在西方更是成为城市基础设施不可或缺的组成部分。但是CNG加气站在为人们带来便利、快速发展的同时，加气站的各种安全问题也随之显现。因为天然气具有易燃易爆的特性，且大多数的CNG加气站为了便利，都建在人口密集的闹市区和交通要道，一旦出现事故，必将造成重大损失，因此加强对CNG加气站的安全管理与安全技术问题研究，就显得尤为重要。针对加气站可能存在的安全问题，采取有效的措施进行预防和处理，就能够避免出现重大的安全事故。
二、CNG加气站重要安全技术问题
影响CNG加气站安全运行的因素很多，总体概括起来包括天然气本身的属性、存放气体的钢瓶质量、工作人员的素质、加气站的工作规模及生产状况等等。下面就对几个重要的技术问题进行阐述。
1、加气机质量以及气瓶的检测
研究发现，CNG加气站发生事故的最主要原因是加气枪的高压管被拉断，而造成这一情况的人为因素往往是因为加气人员或者汽车司机的操作失误。主要体现在加气管路没有设置安全拉断阀，有部分加气站的加气机使用钢球定位结构式的快换接头来代替拉断阀，由于这种接头的性能极其不稳定，并且有些加气站的气压已经远远超过了规定的压力，稍有不慎就会引发爆炸。因此要规范加气人员的操作规程，增加他们的工作责任心和使命感，杜绝人为因素引起的事故。
2、气质相关问题
1）CNG水含量问题：在《车用压缩天然气》规定中，最基本的一个技术指标就是水露点。国标规定，水露点的检测仪器是露点仪，理论上各个加气站都应该配有露点仪，但是它操作复杂，且价格高。因此，目前CNG常用的检测水露点的方法是直接测量器水含量体积分数，然后参考相应的换算表计算出标准气压下的水露点温度。该方法操作简便、费用低廉，但是通过含水量来换算水露点的方法在业内并没有一个统一的标准，并且在运算过程中用到的查图法还存在着较大的误差。2）CNG硫化氢含量问题。研究发现，储备气体的压力与加气站内储气井套管的“氢脆”现象有关，引起“氢脆”现象的硫化氢含量与气体压力呈反比，即气体的压力越高，硫化氢含量最高容许体积浓度也就越低。一般而言，CNG汽车载气瓶在工作压力最高为20MPa的情况下，硫化氢最高容许浓度要限定在15ppm，而储气井则是25MPa对应12ppm。只有在以上浓度范围内，才能够避免储气装置发生“氢脆”的现象，但是在现实状况下，大多数的加气站都存在硫化氢超标的问题，具有很大的安全隐患。3）在线监测装置问题。水分分析仪和硫化氢在线监测仪是CNG加气站气质在线监测的主要装置，但是在实际的应用中，大部分的加气站都没有按要求安装微量水分分析仪器，近四成的加气站没有安装必要的硫化氢在线监测装置，有的加气站虽然安装了必要的监测装置，但是在平时工作中的使用率也很低，并且没有对仪器进行定期校正，使装置形同虚设。因此，一定要把好气质这一关，提高仪器精度，精确测量，对设备进行定期维护。
3、CNG加气站储气井的问题
CNG加气站储气普遍采用井管储气的方式，储气井的寿命一般在25年左右，不能无限期的使用，储气井质量不过关、超期使用是储气井事故多发的重要原因，储气井质量问题包括初期建造时存在质量缺陷以及后期维护时忽视质量问题，具体问题如下：1）天然气本身质量不合格。大多数加气站都存在天然气中水含量和硫化氢含量超标的现象，这种气质的天然气容易对井壁造成腐蚀，灰尘与腐蚀物的联合作用容易造成管线的阀门堵塞失效。2）储气井井管本身的质量问题。有些加气站为了节约成本，在井管选择上采用不符合技术标准要求的废旧井管，使井管寿命大打折扣，研究發现大部分因井管问题引起的安全事故都是由于井管质量不过关造成的。3）储气井排液管封堵导致积液腐蚀套管内壁，这种现象也比较常见，也是造成储气井事故多发的原因。
由此可见，储气井在使用时必须遵循使用寿命在25年以内，并且不仅要在建设初期把好质量关，也要做好后期的质量维护和监控。
4、建立安全风险识别评价机制，促进CNG加气站安全运行
由于CNG高风险属性，决定了CNG加气站无时不刻都要处于高风险的状态，所以建立与其想适应的危险因素识别和风险分析机制就显得尤为重要。建立风险识别机制主要包括天然气本身、生产装置及工艺、人员和环境几个方面。1）天然气本身的危险性：净化天然气是CNG加气站的基础，进站天然气的气质必须要符合相关的规定和标准，化学意义上的天然气与空气混合后爆炸极限值为5%～15%，而物理意义上天然气与火源相遇即能发生燃烧或爆炸；CNG加气站的工作压力为25MPa～30MPa，超出极限也将发生泄漏或爆炸风险。2）生产装置及工艺的危险性：CNG加气站涉及到净化系统、增压系统、高压储气系统等多个装置，其中任何一个系统如果出现质量问题或者操作不当都可能引起爆炸事故。3）环境和人员的危险性：人为因素也是造成事故的重要原因，如生产操作人员的不规范操作、习惯性违规等，由于CNG加气站多处于人口密集区，人员流动性大，在一定程度上也提高了事故的发生率，发生事故时人员伤亡和财产损失的情况也相对更加严重。
三、总结
通过对CNG加气站安全技术问题的分析，找到了影响加气站安全的各类危险因素，虽然各种因素对加气站的安全影响作用程度不同，但是每一项都不容忽视，在安全管理过程中缺一不可。在生产运行中可以通过危险性分析法，结合产生的结果分析事故原因，找出预防、纠正和解决的办法，消除或控制危险因素。
参考文献
CNG加气站建设类型分析 篇4
1CNG标准加气站的系统组成及工艺流程
1.1 CNG标准加气站的工艺系统
CNG标准加气站主要生产工艺系统由计量、过滤脱水、压缩、储存、加气等组成。辅助生产工艺系统由循环冷却水、废润滑油回收、供电、供水等组成。依据国内CNG标准加气站建设情况, 加气站主要设备包括:天然气压缩机 (整体撬装式) 、干燥器、顺序控制盘、储气设备、加气机等。
1.2 CNG标准加气站的工艺流程
CNG标准加气站气源来自天然气高压管网, 过滤计量后进入干燥器进行脱水处理, 经干燥处理将天然气常压露点降至-60℃, 再经缓冲罐后进入压缩机加压至25.0MPa, 压缩后的高压气体分为两路:一路通过顺序控制盘, 进入储气井, 再通过加气机给CNG燃料汽车充装CNG。另一路进加气柱给槽车充装。
2 CNG加气站的类型及适用范围
2.1 天然气加气子站的适用范围
加气子站主要适用于敷管实施困难、不经济或现有供气能力不能满足加气站的用气需要的站点, 采用建加气子站的形式对汽车加气。加气子站主要建在车流量大的中心城区周边, 占地面积小, 既可以单独建站也可以与加油站合建, 同时建站地点不受城市天然气管网限制, 可根据市场灵活选择。
2.2 天然气加气母站的适用范围
主要适用于在天然气管网压力较高的地区建设的天然气加气站。除常规站的功能外, CNG母站还有另外的功能, 即通过设在站内的加气柱向子站拖车加气, 子站拖车可以将CNG运到子站, 向子站供气。一座加气母站可日充运气瓶车10 多辆, 供周边4~6 座加气子站。母站主要使用进口大型压缩机, 进气压力≥1.6Mpa, 排气量≥2 000 Nm3/h, 2~3 级压缩机的电耗在0.12~0.16k Wh/ Nm3。
2.3 天然气加气常规站的适用范围
一般来说, 有两种情况适用此种天然气加气常规站。一种主要用于天然气管网压力较低的地区建设的天然气常规加气站。另一种主要用于在天然气管网压力较高的地区建设的天然气常规加气站。
3 CNG加气站的主要设备及选择
3.1 压缩机的选择
压缩机性能的好坏直接影响着整个CNG加气站的性能, 是CNG加气站的核心, 在选择压缩机时, 一定要仔细考察。要选用进气压力范围较宽、适应能力较强的机型, 这样可有效避免由于管网压力过高, 压缩机的输入需要降压而导致的资源浪费。压缩机有很多种类, 有容积型、速度型、热力型, 但适用于输气管道增压装置的主要有往复式压缩机和离心式压缩机。压缩机的选择应遵循技术先进、运行可靠、维修方便、负荷调节灵活、能耗低的原则。
3.2 压缩机冷却装置的选择
天然气气体压缩机一般采用往复活塞式压缩机。在压缩机的操作中, 汽缸高速往复活塞运动, 与汽缸壁发生滑动摩擦, 为了减少摩擦引起的损伤, 通常要添加润滑油, 以减少摩擦。但由于摩擦产生的热量极大, 同时天然气被压缩会释放热量, 非常容易使设备过热、润滑油失效, 从而导致设备的寿命缩短。为了降低这些热量, 需要选取一些高效的冷却系统。压缩机冷却系统可分为水冷、风冷和混冷。当采用风冷系统时, 需要注意对风片进行定期处理, 以免影响冷却效果。此种冷却方法具有总体面积小、投资经济的特点, 较受欢迎。全风冷式CNG压缩机不用增加一整套的管道、泵、水处理辅助设备, 空气可免费取得。采用水冷方式时, 冷却效果最好, 但冷却循环水必须在环境空气中爆气降温, 不容易控制水质, 而且还要定期补水。混合式冷却系统制造成本高且配套投资大, 但冷却效果却介于水冷和风冷之间, 所以一般很少使用。综上, 在北方地区, 风冷式CNG压缩机具有先天的优势。
3.3 储气设备的选择
在加气站的储气设施中, 储气设施具有25~30MPa的高压且介质易燃易爆, 因此, 其在CNG加气站建设中尤为重要, 是核心部位。合理的选择储气装置, 不但能提高天然气利用和处理速度, 还可减少压缩机的启动次数, 延长使用寿命。在储气装置的选择中, 主要有三种, 分别为储气瓶、储气罐和地下储气井。储气瓶虽然具有经济灵活、成本较低的特点, 但却增大了供气系统的阻力, 增加了维修费和后期供气成本, 还增加了不安全因素。储气罐弥补了储气瓶的不足, 具有较好的安全性, 但如果发生爆炸事故, 地面冲击波将会是大强度、大范围的。地下储气井经过不断的实践探索, 具有安全牢固、节约维护费用、节约土地资源及减少地面冲击波放射范围和强度等优点, 很受欢迎。但在储气井建设中, 一定要选择持有A1 级和SAD级压力容器设计资格。储气井制造单位应当取得相应压力容器制造许可证, 并且工作人员要具有相关的技术许可。
3.4 深度脱水装置
以城市天然气为气源的CNG加气站、储气系统中, 为确保该站和车载储气瓶的寿命和安全性, 延长压缩机寿命, 站内必须设置深度脱水装置, 使它的露点在常压下不高于-54℃。
3.5 加气机
为改善CNG加气站压缩气体的利用率, 在压缩机、储气井和售气机之间采用多线加气, 随着线路的增加, 利用率不断提高。大量的实践经验发现, 三线售气不仅布线结构简单, 还具有较高的利用率, 因此, 一般采用三线售气的方式。
4结语
随着社会的发展, CNG汽车的投入和使用已经成为改善空气质量必不可少的要素, 所以CNG加气站的发展必须要跟上CNG汽车的发展。正因为CNG也是高危行业, 因此, 对加气站的规划要更加清晰, 监管更加到位, 同时借鉴国外CNG的发展, 将国内形势与国外结合, 努力使CNG加气站变得更好、更安全、更高效。
摘要：随着我国社会的发展, 人们对环境的关注越来越多, 但随着汽车数量的激增, 在一定程度上影响了空气的质量。压缩天然气是一种理想的代替能源, 具有成本低的特点, 可以改善空气质量, 还不会产生污染。因此, C N G汽车在全国变得越来越多, 这就推动了C N G加气站的建设。
关键词：C N G加气站,类型,分析
参考文献
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CNG加气站风险评价 篇5
CNG加气站风险评价
CNG加气站主要贮存气体为甲烷,属于易燃易爆场所,主要环境风险为可燃气体甲烷的扩散及其火灾爆炸,本文采用虚拟点源多烟团模式和蒸汽云TNT爆炸模式分别对其扩散和火灾爆炸影响进行了定量计算和影响分析,并提出风险防范措施.
作 者：彭园花 Peng Yuan-hua 作者单位：贵阳市环境保护研究所,贵州,贵阳,550002刊 名：浙江化工英文刊名：ZHEJIANG CHEMICAL INDUSTRY年，卷(期)：40(2)分类号：U4 X9关键词：CNG加气站 风险评价 定量分析
CNG加气站 篇6
摘要：随着天然气行业和城市交通的不断发展，压缩天然气
（CNG）成为现代城市交通能源的重要组成部分，由于CNG具有易燃易爆的特点，其运行设备又处于高压状态，一旦发生事故，可能会对场站及周边地区造成巨大伤害，CNG加气母站作为生产压缩天然气的场所，其安全管理尤为重要。本文通过故障树分析对CNG加气母站主要事故进行分析，建立了CNG加气母站失效故障树，识别出引起CNG加气母站失效的主要因素，并提出了相应的安全管理措施，对CNG加气母站的安全管理有一定的指导意义。
关键词：压缩天然气 加气母站 故障树 防护措施
0 引言
为了降低汽车废气排放，改善大气环境，压缩天然气（ CNG）成为替代汽油、柴油的首选清洁燃料。该燃料能降低汽车运行费用，提高经济效益，延长汽车设备使用寿命，降低维修费用[1]。由于压缩天然气所具有的强大市场发展潜力，近年来， CNG加气母站的数量逐年增加。但是，天然气主要成分是甲烷，甲烷为一级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸极限为5%～15%，对空气的比重为0.55，扩散系数为0.196，具有燃烧速度快、热值高、易爆炸的特点。相对普通城市燃气，CNG加气母站内的气体为20～25MPa的高压天然气。所以CNG加气母站具有易燃、易爆、易产生静电、易泄漏等危险特性，同时压缩机、脱水撬等动设备较多，运行时处于高压状态，而CNG加气母站一般处于城市周边，一旦发生事故影响较大。因此，加强CNG加气母站的安全管理，制定科学的安全防护措施，保证CNG加气母站的连续安全平稳运行，对CNG加气母站的安全管理具有重要的意义。
1 故障树分析
1.1 故障树分析法简介 故障树分析法（FTA，Fault Tree Analysis）是对于一些不易形成逻辑图的复杂系统进行风险识别和评价的一种有效的方法。故障树分析法采用事件符号、逻辑门符号和转移符号来描述系统中各种事件之间的因果关系。
故障树是一种逻辑树，其树枝代表系统、子系统或元件的事故事件，节点代表事故事件之间的逻辑关系。逻辑门的输入事件是输出事件的“因”，逻辑门的输出事件是输入事件的“果”。故障树的组成是从系统顶事件的根出发逐级向下发展绘制，直到事件概率已知的基本事件为止，在故障树中表示事件之间最常用的逻辑关系是“与”和“或”。故障树中采用的图形符号有很多，表1列出几种常用的符号。
故障树分析在系统生产运行中能为事件是否失效提供判断依据，有助于改进相关技术管理，促进完善的生产运行管理制度的建立，从而做好设备、安全控保装置、压力容器等的检维修计划和方案，达到预防为主、防治结合的目的。故障树分析法是从系统到部件，再到零件的“下降形”分析的方法，具有可视性强、逻辑性强的特点，可以做定性分析，也可以做定量分析，体现了以系统工程方法为基础来研究安全方面问题的系统性、准确性和预测性。
1.2 故障树分析基本程序
故障树分析是系统可靠性和安全性分析的工具之一[2]。采用故障树分析法建立故障树的基本程序如下：①确定所分析的系统;②熟悉所分析的系统;③调查系统发生的事故;④确定故障树的顶上事件;⑤调查与顶上事件有关的所有原因事件;⑥故障树作图;⑦故障树定性分析;⑧定量分析;⑨安全性评价。
1.3 CNG加气母站失效故障树的建立 CNG加气母站是为CNG加气子站供应压缩天然气的加气站，通过压缩机加压后充装给槽车送至CNG加气子站或城镇燃气公司的CNG供应站（储配站或减压站），供作汽车发动机燃料或居民、商业、工业企业生活和生产用燃料的系统。CNG加气母站是一个复杂的系统，包括进站预处理、干燥脱
水、压缩、冷却、加气、储气井等系统，其工艺流程如图1所示。
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图1 CNG加气母站工艺流程图
CNG加气母站设备种类较多，工艺相对复杂，所以引发事故的因素是也多方面的、多层次的。从大量事故分析报告的统计结果来看，CNG加气母站主要事故类型包括机械伤害、火灾爆炸、触电伤害等。引发事故的危害因素则有违章操作、设计缺陷、人为损坏、设备失效等。
根据选择顶事件的原则，选取“CNG加气母站失效”作为顶事件，将主要事故分为机械伤害、火灾爆炸、触电伤害三个类型，并假设这三类事故为独立事件，然后再以这三类事故为次顶事件，采用类似方法继续深入分析，直到找到代表各种故障事件的中间事件和底事件[3-7]，建立CNG加气母站失效故障树图，如图2所示。该故障树共包含了25个底事件。故障树中的中间事件符号和底事件事件符号所表示的含义见表2和表3。
表2 中间事件含义
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表3 底事件含义
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1.4 故障树定性分析 故障树分析中，将导致故障树顶事件发生的数目不可再少的底事件的集合称为最小割集。图1所示故障树中的底事件相互独立，根据布尔代数法进行逻辑运算和化简，则有：
T= X1 + X2+X3+X4+X5+X8X10+X8X11+X8X12+X8
X3+X8X14+X9X10+X9X11+X9X12+X9X13+X9X14+X15X10+X15X11+X15X12+X15X13+X15X14+X16X10+X16
X11 + X16 X12 + X16 X13 + 16X14+X17X10+X17X11+X17
X12+X17X13+X17X14+X18X10+X18X11+X18X12+X18
X13+X18X14+X20X21+X22X23
则CNG加气母站失效故障树的所有最小割集为：
{X1}，{X2}，{X3}，{X4}，{X5}，{X8，X10}，{X8，X11}，{X8，X12}，{X8，X13}，{X8，X14}，{X9，X10}，{X9，X11}，{X9，X12}，{X9，X13}，{X9，X14}，{X15，X10}，{X15，X11}，{X15，X12}，{X15，X13}，{X15，X14}，{X16，X10}，{X16，X11}，{X16，X12}，{X16，X13}，{X16，X14}，{X17，X10}，{X17，X11}，{X17，X12}，{X17，X13}，{X17，X14}，{X18，X10}，{X18，X11}，{X18，X12}，{X18，X13}，{X18，X14}，{X20，X21}，{X22，X23}
由此可知，该故障树共有最小割集37个：5个1阶最小割集、32个2阶最小割集。一般来说，割集中所含基本事件数越少，其发生的概率就越大。因此，5个1阶最小割集对整个系统的可靠性影响最大，是系统中的相对的薄弱环节，故引起CNG加气母站失效的主要因素有：违章操作，断、送电操作不当，绝缘保护失效，设计缺陷和人为损坏。
2 安全防护措施
CNG加气母站具有高压、易燃、易爆的特点，是具有较高危险性的作业场所，生产工艺较多且复杂，一旦出现事故，会产生较大损失或较严重后果。通过对故障树的分析，识别出引起CNG加气母站失效的主要因素：违章操作，设计缺陷，人为损坏，正常生产防护不当，断、送电操作不当和设备失效。针对失效原因，给出以下CNG加气母站安全防护措施建议。
2.1 加强管理制度建设，提高员工操作技能 在日常生产管理中应利用安全活动例会、生产例会和HSE教育不断学习制度规范，常抓制度管理，使各项规章制度深入人心。做好站内操作人员的安全技术培训，严格按照操作规程进行操作，并根据实际情况进行修改完善，提高员工操作技能。
2.2 加强设备安全管理，注重检查维修工作 对设计缺陷的地方进行工艺改造。要做好设备的维护保养工作;对调压、计量监测、脱水、水露点检测、过滤设备进行定期计划检修;定期进行春检、秋检，夏季注意消除静电，冬季做好保温工作;加强巡检管理，及时发现和排除隐患，确保设备处于完好状态。
2.3 严格执行门禁管理，规范车辆人员管理 由于CNG加气母站人员流动大，对于进站人员要做好人员登记、安全教育。对于客户，认真检查备案槽车的年度检测报告等资料，槽车进站前检查槽车车头车挂号、余压、防火帽和安全附件等。对于施工作业人员严格执行“两书一表”，并根据实际情况定期进行修订完善。
2.4 扎实开展应急演练，提高安全防护意识 每月定期开展天然气泄漏、紧急切断阀异常关闭、UPS系统故障等应急演练活动，并对演练效果进行总结和分析，不断完善应急预案，提高员工应急事故处理能力，使员工从“要我安全”到“我要安全”。
3 结论
本文总结了CNG加气母站失效的原因，采用故障树分析法对失效原因进行分析，建立了比较完整的CNG加气母站失效故障树，找出了影响CNG加气母站失效的主要因素，并提出对应的安全防护措施，对CNG加气母站的安全管理有一定的指导意义。
参考文献：
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浅析CNG加气站施工质量管理 篇7
1 CNG加气站建设施工对象的选择
CNG加气站虽然规模小、工期短、设计工艺简单, 但具有易燃易爆、储气设施和增压后的管路系统工作压力高 (约为25MPa) 等特点, 对建设施工对象的选择要求非常高, 在建设过程中安全管理尤为重要, 承建安装工程的施工单位应具有设备、管道安装工程相应的资质, 加气站压力容器及压力管道的安装单位应取得特种设备许可证等都是检测的重要标准。施工承包资质是保障CNG加气站建设施工质量的首要因素之一, 施工过程中, 建设单位一般通过工程招标的方式选择信誉好、有实力、报价适中的承包商进行承建, 从源头上进行控制, 以确保施工质量, 杜绝隐患的发生。
2 施工技术管理
1) 对于CNG加气站的建设, 施工单位首先加深了对该项工程重大社会效益的认识, 开工前组织有经验的工程技术人员编制了切实可行的施工组织设计、工序控制计划以及质量安全保证措施, 发至基层加工队, 组织贯彻学习;
2) 制订材料采购及运输的质量保证措施, 认真进行采购材料的检查验收工作, 做到不合格材料禁止进入施工现场;
3) 在施工过程中, 严格执行标准, 由专职质检员负责各工序间的检查验收, 不合格项目不得转入下道工序施工;
4) 根据工程进度, 编制现场试压吹扫技术措施和氮气置换及投产保镖技术方案, 并及时组织施工人员学习, 保证了工程顺利投产;
5) 坚持安全第一, 质量安全并重的指导思想, 认真对待现场动火安全工作。对于工程联头投产及计量阀组和调压阀组设计变更而增加的动火工作量, 事先编制了两套动火施工技术措施, 严格按程序操作, 做到了安全动火万无一失;
6) 积极协助建设单位对配套土建工程进行质量监督, 针对冷却水池在试行过程中渗水严重的问题, 分析原因并提出整改意见, 使问题得到有效解决。
3 施工质量控制的主要途径与方法
CNG加气站建设施工开工前, 施工单位一定要有完善的施工措施和健全的施工生产要素, 并进行技术交底, 保证实施过程中的安全性和合理性。施工过程中, 涉及已经批准的方案计划的变更, 应按有关制度报请批准。落实施工质量“三检制”, 做好每道工序的检查, 发现质量问题及时整改。做好隐蔽工程验收和各项施工记录, 加强停检点质量控制, 认真书写施工日志, 及时搜集施工资料归档。定期、不定期的召开施工例会, 本着相互平等、尊重、自主的原则沟通施工过程信息、协调施工关系, 解决施工质量问题。
4 施工质量验收的依据和方法
CNG加气站施工质量验收的主要依据有工程施工承包合同、工程施工图纸、《汽车加油加气站设计与验收规范》 (2006年版) 、建设法律、法规、管理标准和技术标等。工程施工合同规定了有关施工质量方面的条款, 工程施工图纸是施工合同文件的组成部分, 也是直接指导施工和进行施工质量验收的重要依据。《汽车加油加气站设计与验收规范》 (2006年版) 的颁布规范了车用加油加气站的质量验收基本规定及验收标准等, 是CNG加气站施工质量验收的主要依据。
CNG加气站施工质量的验收包括检验批质量验收、分项工程质量验收、分部工程质量验收和工程质量竣工验收几个部分。整体工程具备验收条件后, 主要由建设监理、现场施工负责人对工程资料 (设计变更记录, 隐蔽工程记录, 设备、材料出厂合格证及进场复试报告, 管道无损检测、吹扫、试压、严密性试验记录, 接地绝缘电阻测试记录, 涉及结构安全的试块、试件及有关材料等) 和观感质量进行初验, 根据初验收时提出的需要整改的问题, 进行施工彻底整改并具备竣工验收条件后, 建设单位组织各参建方依照验收程序对施工质量全面验收, 共同作出验收结论, 对合格的工程共同签认工程竣工验收单。
5 施工质量的政府监督
CNG加气站施工质量的政府监督包括施工监督和竣工备案两个部分。在CNG加气站项目开工前, 监督机构接受建设工程质量监督申报手续, 并对申报手续进行审查, 审查合格签发有关质量监督文件, 建设单位根据工程质量监督文件向建设行政主管部门申领施工许可证。监督机构对工程开工前的质保体系, 施工过程中的建筑主体结构、管道防腐、无损检测、吹扫、试压、严密性试验, 竣工阶段的验收进行监督, 对施工质量进行全程监控, 以保证施工效果的质量。
总之, 质量控制是CNG加气站施工管理中的重要要素之一, 百年大计、质量为本, 只有抓好质量, 才有CNG加气站工程的质量过硬, 保障企业和人民财产的安全, 从而造福企业, 造福于民。
参考文献
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发展中的CNG加气站现状分析 篇8
CNG汽车是一种清洁能源汽车, 客观存在的推广应用不仅促进了国家能源结构的调整, 也为城市带来了良好的环保效益, 更为CNG汽车使用者带来了经济效益, 推动了地方经济的发展, 作为CNG汽车的燃料供应站—CNG加气站, 在发展过程中难免存在一些问题, 以下对存在的问题进行分析, 并提出解决问题的建议。
一、CNG加气站现状分析
1. 个别城市CNG加气站布局与车辆实际需求规律不符
据了解CNG公交车加气有较强的规律性, 根据调查分析, 平均一辆车一天加气一至二次, 有些车为空载驶往加气, 为减少公交车空载行驶里程, 提高设备利用率, 加气站应靠近公交车始末站;而城市出租车日行里程较长而车上空间又限制了其所载储气瓶的容量, 因此, 出租车加气频率相对公交车较高, 按出租车行为规范和服务质量要求, 也应该是空车驶往CNG加气站加气, 再由于出租车工作时普遍无固定的起止点等, 客流量大的地方, 出租车出现加气需求机率就大, 司机会选择就近加气的原则。因此, 一些城市CNG加气站建设滞后于CNG汽车的发展, 加气站种类单一, 大都是固定式中型加气站和油气混加站, 致使用户加气方便性差。
2. CNG加气站运行规律与CNG汽车加气规律的矛盾
CNG加气站在工作期间, 可以连续不断、均匀地为CNG汽车提供压缩天然气, 其最大供气量受压缩机排量等因素的影响。从CNG加气站的运行规律来看, 希望CNG用户的需求是均匀的;各城市主要的CNG用户是公交车和出租车。公交车由于要满足市民出行需求, 因此希望加气时间段是在市民用车需求小的时间段。根据调查, 正常情况下, 公交车加气高峰为上午10:30至下午2:00, 下午7:00至晚上9:00, 而出租车每天加气次数较多, 通常情况下, 出租车加气高峰期为下午3:00至下午6:00。由此分析可知, CNG加气站运行规律和车辆加气规律不大相符合。
3. 工业、民用管道合用影响CNG站运行
有些CNG加气站现在仍然与工业、民用天然气管道合用, 使得建在管网末端的加气站受到工业、民用天然气需求影响。加气站进站压力不稳定, 在天然气供应量不足时引起天然气分配矛盾;同时, 加气站的营运也会对低压管网产生抽吸作用影响周边用户用气, 特别是冬季来临后, 由于季峰用气及城市气源的季峰调节能力无法适应冬季用气的需求, 因此, 个别CNG加气站有时造成停产, 无法正常向CNG汽车加气。
4.
由于CNG加气站加气时间与居民用户用气高峰时间几乎相同, 所以有时造成气源紧张。
5. CNG加气站计量系统不完善
有些CNG加气站没有计量装置或有计量装置, 但计量不准确, 月底才向供气方要数据, 进销气量输差无法准确、及时掌握和控制, 这样可能增加CNG加气站的成本。
6.
加气站的站址缺少统一规划和布局, 因此, 加气站整体效益不很高, 且CNG加气站建站审批手续较烦琐, 在一定程度上抑制加气站的发展。
7.
有些CNG加气站建设单位认为进口设备优于国产设备, 使得加气站的造价大大增加。
8. cNG是一个朝阳产业, 有巨大的发展空间和经济效益。
因此我们在发展过程中, 既面临行业对手的竞争, 又面临社会和私人资本对这个行业的影响.
9. CNG面临着较大的安全压力
由于CNG行业具有高压、易燃易爆的特点, 加之作为公用行业, 安全的外部因素影响较大, 稍有不慎可能引发重大安全事故。加之高危行业的安全隐患具有潜在性和变化性的特点, 如果没有超前的安全防范意识, 很难化解这个高危行业的安全风险。
二、CNG加气站稳步发展的几点建议
1. 有些较大的城市可建CNG子母加气站
CNG子母加气站投入小、建设快、经济效益好, 可迅速缓解CNG加气站供气能力与天然气需求量矛盾;加气时间灵活, 符合CNG汽车加气时间不均衡状况的需求, 可以储能调峰, 也可减少公交车、出租车加气空驶里程, 提高公交公司和出租车的经济效益。
2.
CNG建站应选择好站址, 避免在民用管网上接管线, 否则会造成较大的压力波动, 影响居民用户的正常用气, 也给CNG加气站正常运行带来影响。
3. 遵守国家关于CNG加气站的各种标准规范
为保证加气站稳定有序发展, 应在规范中对CNG含油量做出具体规定。
4. 利用政策促使CNG加气站发展
CNG站的建设必须在统一规划下实施, 才能安全可靠、经济合理、良性发展;CNG加气站需各方面管理部门协调落实国家与地方有关扶持政策, 严格按规划办事, 避免恶性竞争造成资源浪费。
5. 保证充足的气源
城市管网运行压力受居民用气日、时高峰的影响和波动;而CNG加气站要求进站压力适应于压缩机, 且压力要稳定, 因此, CNG加气站要保证充足的气源, 充分保证压缩机的设计能力得到发挥, 取得最佳效益。
6. 应尽量使用国产设备
国产设备装备的CNG加气站经过多年的实践与检验, 运行良好、稳定, 已积累了丰富的经验。
7. 加强管理, 提高CNG加气站的经济效益
各CNG加气站应完善计量装置, 认真做好进销气计量工作, 减少天然气进销输差, 尽量将天然气进销差控制在2~3%范围内, 以降低CNG加气站成本, 提高加气站的经济效益和社会效益。
8. 对设备运行动态加强监控管理,
及时对各种生产数据、信息汇总分析;强化设备管理工作, 加强对运转设备的动态监控, 并对关键、重点设备动态管理, 按照国家新标准, 清理各项工艺流程、设施的不符合项, 对超设计能力的设备进行技术改造。
9. 加强安全隐患整改, 确保CNG站安全平稳运行。
对存在的各个环节安全管理问题进行清理和排查, 对不符合要求的安全隐患做到及时整改, 强化生产过程精细化管理, 提升CNG安全监管水平;改善服务意识, 提升CNG市场的竞争能力。
总结
随着CNG汽车技术的不断发展, 也随着人们对CNG汽车认识的提高, CNG加气站的发展将呈蓬勃趋势;为进一步推动社会的发展, 使人类能够更好生存于地球, 让大地披上绿装, CNG汽车工业的快速发展已势不可挡, CNG加气站稳步发展将会更有力地推动CNG汽车产业的发展。
摘要：本文分析了CNG加气站现状以及存在的问题, 提出了解决问题的措施。
CNG加气站安全隐患与评价研究 篇9
1 CNG加气站安全隐患来源
1.1 加气车
(1) 目前最常用的储气瓶有两种, 分别是钢质气瓶 (CNG-1) 和金属内胆环向缠绕气瓶 (CNG-2) 。倘若储气瓶材质较差, 在加气站运行过程中会发生碰撞、腐蚀等现象, 可能因承受不了高压而发生爆炸事件。
(2) 在连接各条管路的连接件应严格把关, 如果连接件连接不牢, 因为运行发生振动而松动, 导致CNG中高压气流自动破裂卸压泄漏天然气[2,3]。一般来讲, 储气瓶置于后备箱或置于乘客箱后部, 天然气泄漏达到爆炸极限, 由于空间小, 接触明火将发生爆炸。
1.2 售气车
(1) 售气机接头一般采取卡套连接, 工作压力一般在20~25 MPa范围内, 因为售气车接头较多, 机内部空间较小, 发生漏气的概率相对其他设备要高, 倘若机内发生泄漏, 导致机内压力异常升高, 带来发生爆炸的危险[3,4]。
(2) 售气机的拉断阀是一种预防装置, 在加气过程中软管发生断裂时可以采用拉断阀防止大量天然气泄漏。如果驾驶员在加气未进行完毕、便启动汽车离开, 拉断阀将自动断开并采取封闭处理;当拉断阀工作失效, 这时加气软管将被拉坏、拉断, 天然气将从破裂的软管裂口向四周泄漏, 发生天然气泄漏事件, 一般这种事件主要发生在司机未下车或者注意力不集中, 加气工作应提高警惕。
(3) 售气机还有1个关键部件电磁阀, 在发生意外事件时, 会主动截断气流的功能。但当电磁阀在工作过程中, 应该保持阀内无污染物、无结冰现象, 否则电磁阀将不能闭合。在异常的条件下直充, 会使售气机计量出现问题, 严重时限压功能失效而发生危险。
1.3 储气井
目前, 采用储气井储气比较普遍。根据标准划分, 储气井属于Ⅲ类压力容器, 同时也是CNG加气站危险发生的主要来源。发生事故主要是由于筒体上串、地下井体天然气泄漏和井管爆裂等原因。筒体上串主要是由于井筒与井壁间的环形空间封固质量差而引起的;管件连接处螺纹不牢、管壁裂纹、穿孔等会发生地下井体天然气泄漏危险;在加气站日常工作中, 井管长期使用未经替换、维修发生腐蚀、“氢脆”事故而发生危险, 同时固井质量未达标, 在运行高压条件下井筒会窜出地面, 发生危险[2,3]。
1.4 压缩机
(1) 压缩机组安装设置地基下沉、基础浇筑质量不好, 以及附属设备、配管材质不达标都会给压缩机运行带来障碍, 导致附属设备、装置、管段发生剧烈振动, 连接处出现松动发生气体泄漏, 造成危险。
(2) 冷却水管路中有天然气窜入, 或者气管路有冷却水窜入, 都会发生爆裂危险。当换热管与连接管板处发生裂纹, 导致天然气窜入冷却水系统, 有可能发生冷却系统发生故障;或者气管路有冷却水窜入, 压缩机会受到较大的液击, 使得附属气阀、管线发生破裂变形, 影响压缩机正常运转[1,2,3]。
(3) 冷却水含有的钙、镁离子, 在流经冷却器换热管时, 未及时将过剩的钙、镁离子进行软化处理, 会附着在管壁形成结垢物, 堵塞流经通道, 从而导致换热效率低下, 压缩机气缸进排气频率加快, 附属器件运行寿命降低。如果灰尘、杂物进入开式空冷器, 未经及时清除, 可能会导致水箱、冷却水管线、压缩机冷却器壳程、换热管内壁表面附着杂基, 降低换热效果。
(4) 附属设备、电器及电缆管线破损、连接处松动, 均为影响防爆功能, 导致天然气泄漏产生火花, 造成危险。
2 CNG加气站安全评价体系
2.1 评价指标
根据目前CNG加气站工作运行流程, 影响CNG加气站安全故障主要因素有甲烷气质问题、设备材质、施工质量、加气站布局、员工综合素质、管理技能、环境保护以及其他方面的因素。将以上主要因素进行展开, 构建加气站安全评价指标体系, 由此, CNG加气站安全评价指标体系如图1所示。
2.2 评语集
根据相关安全评价研究, 将CNG加气站的安全等级划分为5类, 建立评语集为C={安全, 较安全, 一般, 较危险, 危险}, CNG加气站安全等级及值域如见表1所示[4]。
2.3 各指标权值
假设评价指标体系中有m个影响因素, m个影响因素集合U={u1, u2, …ur…um}。n个专家进行各项打分, 因此, 集合P={p1, p2, …pr…pn}。任意一个影响指标ui, 专家综合给出的值域为[a1i, b1i], [a2i, b2i], [a3i, b3i], …[ari, bri]…[ani, bni], 根据评价体系原则, 对集合中每个指标进行计算并给出值域, 采用集值统计法确定各项指标权值。
3防范CNG加气站事故措施
(1) 安全监控需加强[4,5]。预防CNG加气站事故的有效方法是加强安全监控。监控主要内容包括 (1) 对运行过程中气质参数进行监控, 即实时监控运行过程中天然气压力、温度、浓度, 含硫量、含水量等; (2) 对附属仪器、设备运行状态进行监控, 即实时监控各环节仪器、设备、附件腐蚀度、管线有无裂痕等。
(2) 布局的安全性、科学性。设计CNG加气站以及布局上应充分考虑合理性、科学性、安全性。 (1) 总体布局上, 加气站位置不能仅仅考虑加气的便捷性, 更多地是要考虑加气站通风性。 (2) 加气站内部布局上, 压缩、储气、售气系统各自的防火间距及与四周建筑的防火间距应严格执行相关标准。
(3) 提高人事管理水平。根据石油化工行业相关标准和规定, 根据加气站运行情况, 制定合理、可靠的安全管理办法以及操作流程, 并加强员工职业水平的培训, 提高管理技能。
(4) 完善安保系统。CNG加气站内设安全保护系统, 预防和避免潜在安全事故发生。
参考文献
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CNG加气站 篇10
关键词：压缩天然气,加气站,加气柱(枪),卸载气,数值模拟
0 引言
从1999年4月开展“空气净化工程——清洁汽车行动”以来,我国压缩天然气(CNG)加气站有了极大的发展。随着CNG加气站的快速建设,加气站的安全问题也日益突出。近年来,CNG加气站已发生了多起天然气泄漏及火灾爆炸事故。据国家科技部“十五”清洁汽车技术研究项目的调研,在重点调研的68个CNG站中,有35个站近年共发生了101起安全事故,事故主要集中在CNG加气站售气系统、高压储气系统和天然气压缩系统等[1,2]。对于CNG加气站售气系统,当加气柱(机)给CNG气瓶车或一般的汽车加完压缩天然气后,为了便于拔枪,需要将加气软管内约20MPa的天然气进行放空,此过程也称加气柱(枪)卸载气放空。目前,国内多数加气站均采用就地放空,由于天然气比空气轻,释放出来的天然气会向上飘散,在不利的天气条件下,天然气可能会在罩棚处形成爆炸性气体环境。为此,确定加气柱(枪)卸载气在加气罩棚的扩散行为及其浓度分布,对指导CNG加气站卸载气放空的安全设计和安全作业十分必要。
天然气卸载气在罩棚处的扩散属于瞬时喷射、有障碍物的轻气体扩散。传统的轻气体扩散模型如高斯模型、烟羽模型和烟团模型适用于开阔空间的气体扩散模拟,无法实际考虑阻碍物对气体扩散的作用。为了解释障碍物对气云流动的影响,近年来三维传递现象模型已成为研究和应用的热点,该模型采用计算流体力学(CFD)方法模拟扩散,通过建立各种条件下的基本守恒方程(包括质量、动量、能量及组分等),结合一些初始和边界条件,运用数值计算理论和方法,实现预报真实过程各种场的分布,以达到对扩散过程的详细描述[3,4]。这种方法具有模拟除平坦均匀地形以外更为复杂情形的能力。目前该领域已开发的模型主要有零方程模型、单方程模型和双方程模型等。目前,使用较多的是双方程模型,该类模型有着不同的形式如k-ε、k-w、k-i模型等,其中描述湍流动能的运输和湍流粘性系数的k-ε模型应用尤为广泛。对于高压喷射气体的扩散模拟,CFD模型虽然能够考虑复杂的地形和周边环境,但还是主要针对完成喷射膨胀后的气体的扩散过程, 没有考虑高压气体的喷射膨胀过程。
在CFD模型应用方面,2004年,Sandia National 实验室通过对相关模型的对比研究,发表报告推荐使用CFD模型进行复杂环境下天然气气云扩散的模拟[5]。Luketa 等人运用CFD工具讨论了天然气低温气云的扩散特性[6];Gavelli等人运用Fluent工具对Falcons系列测试进行数值模拟,讨论了在复杂几何环境下精确预测天然气扩散行为的CFD模型关键参数,并将预测结果与Falcon-1试验中气体测试浓度进行了对比,探讨了围栏对低温天然气扩散的影响作用[7,8]。大连理工大学丁信伟等人对障碍物附近可燃性气体的泄漏扩散进行了三维数值模拟,并与Hube等人所做的设置有长方体障碍物的可燃性气体扩散风洞实验结果进行对比与分析,验证了其所建立的三维数值模拟方法的有效性[9,10]。赵欧等人运用Fluent软件对特殊地区天然气管道泄漏扩散模拟及事故后果分析进行了研究,分析了自然喷射、不同风速、不同压力(泄漏速率)、不同气温、不同泄漏位置以及障碍物存在对天然气泄漏扩散的影响,研究发现风速、压力和障碍物的存在对天然气扩散影响很大[11]。李又绿等人建立了天然气管道泄漏扩散模型,考虑了输气管道孔口泄漏过程的射流作用和膨胀效应, 以及重力作用和水平风速对天然气扩散的影响[12]。
为了考虑加气罩棚对天然气卸载气扩散的影响,本文采用CFD计算工具FLACS研究加气柱(枪)卸载气放空时天然气的扩散行为,并考虑加气柱(枪)卸载时的喷射膨胀过程。
1 卸载气喷射、扩散计算模型
加气柱(枪)卸载气放空可考虑为可压缩气体的孔口泄漏过程。孔口泄漏可被看作是绝热过程,天然气按理想气体考虑,利用伯努利方程和绝热方程, 考虑到气体实际泄漏过程中存在局部摩擦阻力损失, 泄漏速度小于理论计算值,故用孔口流速系数Cd进行修正。喷射过程的各种参数可采用下列方程组[13]进行计算:
式中:T0为加气柱(枪)软管内压缩气体的温度,℃;T1为喷射口出口的气体温度,℃;r为天然气的绝热指数;P0为加气柱(枪)软管内压缩气体的压力,Pa;P1为喷射口出口的气体压力,Pa;u1为喷射口出口的速度,m/s;Cd为喷射口流速系数;R为天然气的气体常数,J/(kg.k);
加气柱(枪)卸载气放空时的膨胀过程可被视为是一个绝热膨胀过程, 由于其孔径较小, 所以又可看作是一个平壁圆孔口。因此,卸载气放空的的膨胀过程是一个在平壁圆孔口上的绝热膨胀过程。对于天然气绝热膨胀过程可被视为一个定熵过程,气体膨胀后的释放条件将作为气体扩散的CFD模拟初始条件,可采用下列方程组[13]进行计算:
式中:T1为膨胀后的气体温度,℃;Pa为环境大气压,Pa;u2为膨胀后气体的速度,m/s;Cp为天然气的定压比热,J/(kg·k);
对于气体扩散,采用有限体积法在三维笛卡尔坐标下求解描述流体特性的质量、动量、能量及组分守恒的N-S方程,见下式[14]:
式中:φ为通用求解变量;ρ为气体密度;xj为j方向上积分;ui为i方向上的速度矢量;Γφ为扩散系数;Sφ为源项。
对于湍流条件,使用修正的k-ε湍流模型。浮力的影响在湍流模型中进行考虑。大气边界层采用入口边界的速度、温度和湍流参数的强制断面进行模拟。风的断面使用Monin-Obukhov长度L和大气粗糙度长度Z0参数进行计算[14]。在扩散模拟计算中采用分布式多孔结构的思想表现几何形状,因此对复杂几何形状的准确描述以及将几何形状和流动、湍流相结合是进行天然气在罩棚处扩散模拟的关键因素之一。
2 卸载气放空三维模型及参数
为了考虑加气罩棚对天然气扩散的不利影响,加气罩棚考虑为网格性罩棚和平板形罩棚(在罩棚下部增加一块平板)两种形式,罩棚尺寸为27m×19m。罩棚高度为6.5m。网格式加气罩棚的三维模型如图1所示。
加气软管放空时压力为20MPa,气体温度为20℃,放空速度系数取1。对于加气枪,其软管直径为8mm,长度0.4m,水容体积为2×10-5m3,一次放空天然气的质量约为0.004kg。对于加气柱,其软管直径为25mm,长度6m,水容体积为4.9×10-4m3,一次放空的天然气质量约为0.35kg。采用方程组(1)、(2),得到放空气在喷射口和膨胀后的各种参数,见表1。
天气条件:静风天气条件,风速0.2m/s,大气稳定度为F。
3 模拟结果分析
3.1 加气柱卸载气放空
假设加气柱卸载气垂直向上喷射,图2-图4表示了加气柱一次卸载气放空时,不同时间上天然气在罩棚处的扩散行为。从图中可知,加气柱卸载气到达罩棚后,经罩棚阻碍,天然气在罩棚下部均匀的以环形方式向四周扩散,对于两种罩棚形式,均会在罩棚底部形成一定的可燃气云区域。
罩棚下部空间可燃气云的质量和体积随时间的变化见图5-6(030103表示平板式罩棚条件,030101表示网格式罩棚条件)。从图中可知,对于一次加气柱卸载气放空,形成的可燃气云质量最大值为0.27kg。对于网格式罩棚经过0.43s,其下部可燃气云的量达到最大值,约为4.64m3。对于平板式罩棚,达到可燃气云最大量的时间略微延后,约为0.563s,体积最大值约为4.72m3。对于网格式罩棚,达到可燃气云最大值的时间略微提前,可燃气云存在总时间略小,其原因在于:(1)网格式罩棚内布置了大量的支撑网格管道,这些网格使卸载天然气在网格区内产生了较大的扰动,使气体扩散速度加快;(2)罩棚下部没有平板,从而使天然气气云向上扩散的路径略微增大1m。
虽然对于两种罩棚,一次卸载气放空形成的可燃气云体积和质量方面略有差异,但可燃气云的质量和体积都衰减很快。对于网格式罩棚,并没有因罩棚四周挡板的存在,导致其网格内部气云扩散速度比平板式罩棚小。主要原因为:在静风或风速很小的条件下,风速产生的扰动不是产生空气混合的主要动力,此时扰动主要是喷射的天然气所引起,气云的扩散主要靠分子扩散和天然气射流所导致的扰动进行驱动;特别是卸载气放空为高压喷射膨胀过程,这种高压喷射膨胀气流遇到罩棚的阻碍,形成强烈的扰动,从而加速了气云在罩棚下部的扩散行为。这种扩散机制使卸载气在罩棚下部的扩散行为并没有因罩棚形式的不同而带来显著的变化。
3.2加气枪卸载气放空
对于加气枪,在一天的加气作业中需要进行频繁的加气、放空操作,一次放空的时间非常短,并且存在多枪同时放空的操作。因此加气枪的放空属于瞬时、间断放空。为了简化模拟,采取保守的方式,将一天所有间断泄放的气体量,考虑为单点源的连续释放,释放总时间为典型加气站一天加气枪间断排放所需的总时间。假设加气站每天加气1200辆车,加气枪卸载放空气总质量为4.817kg,总放空时间约为27.4s。
图7、图8表示了加气枪向上放空时,网格式罩棚下部的气云扩散行为。对于连续向上放空,在放空口的附近,天然气浓度将超过可燃下限(LFL)。在罩棚下部,由于放空气的质量速率很小,而放空气的速度很大,即使在静风的不利条件下,罩棚处强烈的扰动也将导致天然气快速扩散,从而罩棚底部天然气浓度不会到达LFL。在连续释放过程中,罩棚下部的最大气云浓度在经过21.5s后达到稳定,最大气云的浓度约为3.5%。
4 结论
(1)对于CNG加气柱软管的卸载气,采用就地放空,在静风条件下,将在罩棚下部短时间上形成可燃气云。因此对于CNG加气柱的卸载气应要求引入站内安全处进行放空,如接入站内放空管或在罩棚顶部以上一定高度进行放空。
(2)对于CNG加气枪软管的卸载气,采用向上放空,即使连续排放,只是在放空口附近形成范围很小的可燃气云,在罩棚处不会形成可燃气云。对加气枪的卸载排气可就地向上排放。
(3)在静风条件下,罩棚的形式对CNG加气柱卸载气放空时可燃气云的扩散行为影响不大。为提高安全性,加气柱上方的罩棚,应采用避免天然气积聚的结构形式。
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