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对CNG充气站几个消防安全技术问题及措施的探讨

发表于:2016-07-22 16:12 作者:admin 浏览:
四川作为我国天然气资源资源第一大省,具有得天独厚的CNG技术产业开发的先决条件。近年来,由于政府的高度重视和社会有关方面的积极参与,全省现已建成投入运行的CNG充气站35座,并拥有5000辆CNG汽车,在全国处于领先地位。由于当前我国西部在开发的历史机电和城市大气环境保护的迫切要求,以及政府的宏观优惠扶持政策,四川的CNG汽车必将进行快速发展时期。


CNG充装站和CNG汽车技术是成熟的,比加油站的汽柴油国更加安全,这也是不争的事实。但在快速发展的形势下,对CNG充气站的消防安全技术提供出了更高的要求。尤其是高压运载与储存、油、气双用燃料站(车)等安全技术问题,必须引起高度重视。为了促进CNG这一新兴技术的安全、迅速、健康地发展,笔者从CH4的火灾危险性分析入手,重点就CNG充气站建设中几个消防安全技术问题及措施作一些控讨:


一、CNG危险因素及事故原因分析


笔者通过分析研究CNG运作过程中的事故案例认为,充气站的存在火灾爆炸危险性,所以CNG充气站应是消防安全关注的重点。


1.1 主要燃爆因素。CNG场所及其钢瓶易于发生燃烧爆炸的主要因素:一是CH4介质本身属于一级可燃气体,甲类火灾危险,爆炸浓度限为5-15%,最低点火能量仅为0.28mj,对空气的比重0.55,扩散系数为0.196。说明易燃烧、易爆炸并且扩散能力强,火势蔓延快;二是CH4气体于高压状态,CNG技术要求充装站的压缩机加压必须达到25Mpa,气瓶储存压力通常在20-25MPa之间,这是目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。如果CNG的气质或气瓶质量、制造工艺及加压设备等不能满足规定的技术要求,如发生意处,便有发生爆炸或火灾事故;三是在CNG充装站的建设过程中,由于国家专项标准和技术规范尚待制定,上此过度期间,不严格按照现行技术标准和规定的规定进行设计、施工、甚至偷工减料或使用劣质材料建设劣质工程,致使理下先天隐患;四是新建CNG充气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未参与上岗前的系统培训,容易出现违章作业或违反安全操作规程留下隐患;五是一此企、事业单位和主管部门没有认真安全组织、规章制度以及各项安全管理措施造成的事故隐患。


1.2 主要燃爆事故。鉴于以上燃爆因素,在目前四川已建成的35座CNG充装站的运行过程中,由于个别安全管理安全检测手段的安全措施尚不到位,自1994年以来,已先后在4个充装站发生了火灾或气瓶爆炸事故。这些事故有的是因为天然气脱水处理不净;有的则因为钢瓶材质或工艺制造不过关;有的是天然气中的H2S及硫化物总量过高,即气质较差所致。其中1995后遂宁市一个CNG充装站曾因这些综合原因致使钢瓶发生爆炸,并引起瓶库的15支钢瓶发生天然气喷射燃烧,造成直接经济损失18损失万余坏分子。通过对目前正运行的35座CNG充气站的检查,有的存在事故隐患苗头。


1.3 事故的原因分析。总结事故教训和检测试验表明,分析CNG钢瓶发生燃烧爆炸的直接或间接原因,主要有以下几个方面:


①钢瓶的材质问题。首先,通过对CNG钢瓶的抽样检验和对爆炸钢瓶的宏观检查,断口扫描、电子控针和X射线质谱分析发现,钢瓶材料的抗拉强度值偏高,屈强比偏大,塑性指标偏低,说明强度高而塑性差。其次,通过对钢瓶材质的纯净度分析得知,部分CNG钢瓶标兵质中的有害杂质元素(如S、P、O)的含量超过了安全技术要求的控制指标,即S、P含量>0.01%。第三,钢瓶在制造工艺上存在问题,由于目前此类钢瓶生产的专门厂家装备及技术水平和CNG专用钢瓶的制造工艺所限,一些钢瓶的表面存在气泡、裂纹、结疤、折叠、分层、夹杂、光洁度、麻点和凹坑等较为突出。表明这些钢瓶生产企业的生产工艺和制造精度难以满足技术要求,更不可能与美国、日本等发达国家的同类钢瓶相提并论;


②CH4的气质问题。实质上是介质中的H2S和游离水问题。四川天然气目前有深层和浅层两种,无论使用未经脱硫的浅层天然气还是使用经过脱硫的深井天然气,H2S的含量一般都控制在20mg/Nm3以下,而总硫化物的含量则控制在270mg/Nm3左右。笔者认为,这个控制指标仅适合于工业与民用燃气的输配气系统,而不适合于CNG的运行设备。这是因为,若CH4中的游离水尚未脱净(实际也不可能脱净)的情况下,硫化物中的H2S则是导致钢瓶积水腐蚀的祸根。已从被炸裂钢瓶的检查情况看,瓶内积存伴有刺鼻气味的黑水,有的达到了2.5-5kg支(其中积水里的H2S含量超过了8.083mg/L)。从理论上讲,这种H2S的水溶液(即氢硫酸)在高压状态下对钢瓶或容器的腐蚀,比在4MPa以下的管网中进行得更快、更快、更容易。

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