浅谈CNG加气站的安全性评价

武 平，段 昱

（中国市政工程东北设计研究总院，长春 130021）

CNG加气站作为城市燃气工程的重要组成部分，对调整城市能源结构，减少汽车尾气污染，倡导绿色低碳环保，改善大气环境等方面都起到了促进作用。然而，由于天然气的易燃、易爆和易扩散性，CNG加气站的安全问题也是燃气经营企业关注的重大问题。近年来，国内CNG加气站发生了多起重大安全事故，安全性评价作为燃气企业进行安全生产和全面管理的重要工具，也引起了社会和企业的广泛关注，并相继开发了多种评价方法。

CNG加气站是向汽车提供清洁燃料——天然气的场所，一般由站房、工艺装置区、拖车加气柱、汽车加气岛组成。主要工艺设备有调压稳压橇、干燥器、压缩机（橇装）、储气瓶组、加气柱、售气机等设施。CNG加气站安全评价是对该系统中潜在的危险、有害因素及其程度进行分析、评价，其评价方法的科学性也决定了评价结果的合理性和企业安全生产管理的有效性。

1 CNG加气站安全评价方法简介

目前已开发出数十种适用于不同特点、适用范围和应用条件的安全性评价方法，大致可分为定性安全评价和定量安全评价两类。

定性安全评价是借助于对CNG加气站的经验、观察及对发展变化规律的了解，科学地进行分析、判断以找出CNG系统中潜在的危险有害因素，再根据这些因素从技术上、管理上、教育上提出防范对策措施，加以控制，达到CNG系统安全的目的。目前应用较多的方法有安全检查表（SCL）、预先危险性分析（PHA）、危险性可操作研究（HAZOP）等分析评价方法。

定量安全评价是根据以往对加气站事故统计的数据资料，按有关标准，应用科学的方法构造数学模型进行定量化评价的一类方法。常用的方法有：美国道化学公司采用的火灾、爆炸危险指数评价法、事故树分析法（FTA）等。

2 评价单元划分及评价方法选择

2.1 评价单元划分

CNG加气站安全评价单元划分的目的是为了简化评价工作又避免评价漏项，突出各单元的系统危害程度，同时不夸大整体危险性，从而提高评价精确度，以合理估算安全投入及强化对策措施。评价单元是建立在该工程危险、有害因素进行分析的基础上，根据评价的需要和CNG加气站的实际情况，将系统划分为若干个有限、确定范围和需要评价的单元。

CNG加气站是有若干相对独立、相互联系的子系统组成。为了抓住重点、分清主次，提高安全评价的准确性，可将整个加气站分为以下6个重点单元进行评价：

（1）场站地址与平面布置单元：包括加气站的选址、平面布置和天然气管路布置。

（2）汽车加气区域单元：包括汽车、加气机等设备。

（3）压缩机区域单元：包括压缩机、调压计量等设备。

（4）储罐区单元：包括储气井其保护装置。

（5）辅助设施单元：包括电气设施、自控系统、消防设施。

（6）作业环境区域单元：包括道路、围墙及房屋间距等问题。

2.2 评价方法选择

一般而言，对危险性较大的单元（如储气区、压缩机区域、汽车加气区域等）可采用定量评价的方法，如事故树分析法；反之，其他单元可采用经验的定性评价方法进行评价，如安全检查表、预先危险性分析法。较为复杂的单元可采用定性、定量相结合的方法。

根据CNG加气站各个单元的特点，结合评价方法的适宜性，确定各单元的评价方法见表1。

表1 CNG加气站各单元的评价方法选择

3 汽车加气区域单元安全评价举例

本文主要针对汽车加气区域单元采用事故树分析法进行安全评价。

事故树分析法是进行复杂系统的可靠性和安全性分析的一种图形演绎法，演绎地表示事故事件发生原因及逻辑关系的逻辑树图，目的是分析系统中事故产生的原因和评价系统潜在的危险。根据事故的最小割集和最小径集依次找到事故发生的原因及控制点，根据控制点进行多因素之间的安全关联分析。由于事故树法具有简明、直观、易懂、灵活的特点，是工程系统可靠性与安全性分析及评价常用的有效方法。

3.1 加气区域单元事故树的建立

根据事故树建立时顶事件的确定原则，针对目前CNG加气站实际运行情况，选择“火灾爆炸”作为顶事件，引起火灾爆炸的最直接原因是天然气泄漏和明火，因此以这两个原因为次顶事件，采用类似方法继续深入分析，直到分解到代表各种故障形式的基本事件为止，图1为加气区域火灾爆炸事故树示意图。

3.2 事故树定性分析

图1 加气区域火灾爆炸事故树示意图

事故树定性分析是根据建立的事故树，求解出最小割集和各基本事件的结构重要度分析。最小割集是指导致顶事件发生所必需的最低限度的基本事件集合，结构重要度指基本事件在事故树结构中所占的地位而造成的影响程度，因而能发现系统的最薄弱环节。

最小割集的求法有很多，如行列法、结构法、布尔代数法等，本文利用布尔代数法求得最小割集为：

12个基本事件的结构重要度如表2所示：

表2 加气区域事故树中12个基本事件的结构重要度

结构重要度顺序为：I（1）=I（3）=I（4）=I（2）=I（9）＞I（6）=I（7）=I（8）=I（5）=I（10）=I（11）=I（12）

由定性分析结果可知，该事故数有两个最小割集，分别含有5个底事件和7个底事件，当每个最小割集内所包含的所有底事件同时发生时，就会导致加气区域发生火灾爆炸事故树。其中，缺少检修、缺少定期维护、材料腐蚀损坏、管道质量问题为引发火灾爆炸事故的主要危险因素，在加气区域应做好防撞设施以及防撞击火花设施，并做好加气车辆钢瓶质量检查，同时加气柱上的加气固定装置质量不确定，应确保其安全可靠，加强保养检修，以免发生伤害事故。

3.3 事故树定量分析

定量评价是在求出各基本事件发生概率的基础上求出顶事件发生的概率，常用基本事件概率的确定方法有历史数据统计法、概率统计法、模糊综合评价法、灰色理论法等。其中模糊综合评价法可以将现场的少量数据与工程技术人员的经验结合起来，使得分析结果更为结合工程实际，利用该方法得出12个基本事件发生的概率如表3所示，顶事件发生的概率为3.831×10-4。

表3 加气区域事故树中12个基本事件的发生概率

4 结语

CNG加气站的安全性评价可以发现CNG加气站安全的主要因素与次要因素，确定CNG加气站的安全状况，有针对性地采取安全措施及时解决问题。同时，由于CNG站安全评价的复杂性与多样性，对CNG站安全评价并不局限于此一种方法，往往需要多种方法并用，以便对CNG站安全做出更加合理、有效的评价。

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