天然气加气站安全设计研究

2017-03-02潘向前

化工设计通讯 2017年9期

关键词：储气压缩机天然气

潘向前

（重庆市川东燃气工程设计研究院西南设计部，广西南宁 530021）

天然气加气站安全设计研究

潘向前

（重庆市川东燃气工程设计研究院西南设计部，广西南宁 530021）

为了研究天然气加气站安全设计问题，结合笔者多年工作经验，本着提高其天然气利用率，防范一系列安全事故发生的前提，在天然气加气站施工建设前应针对工艺与安全管控两方面进行软硬件匹配式的全方位设计，确保交付使用后安全运行，为同行提供建设性意见。

天然气；加气站；设计；安全

Abstract：In order to study the safety design of natural gas filling stations，combined with the author’s many years of work experience，in order to improve the utilization rate of natural gas and prevent a series of safety accidents，the construction of natural gas filling stations should be carried out before the construction and safety control Two aspects of hardware and software matching all-round design to ensure the safe operation of the use of delivery，to provide constructive advice for peers.

Key words：natural gas；filling station；design；safety

天然气主要成分为甲烷，其化学性质活跃，属于易燃易爆高危品，需要特殊设备及环境进行储存和运输。为了提高其天然气利用率，防范一系列安全事故发生，在天然气加气站施工建设前应对工艺与安全管控两方面进行软硬件匹配式的全方位设计，确保交付使用后安全运行。

1 天然气加气站存在的危险因素

天然气加气站按照功能用途广泛建设分布于工业区和城市中，其基本分类有天然气汽车加气站、油气混合加气站和子、母加气站三种。天然气加气站安全设计规范相同，主体原理与设备大同小异，就是将普通天然气进行初步化基本处理，然后进行压缩，改变天然气物理性质便于储存与运输，当终端用户需要时，其天然气加气站点将CNG压缩天然气进行转运或者直接性泵入汽车等消耗体。通常天然气加气站设备会配备有干燥器、气体压缩机组和储气瓶组以及加气装置，CNG压缩天然气与常态天然气体积比为1∶6，所以判定天然气加气站相关设备为压力容器，需要定期检测与防护。

由于天然气加气站CNG压缩天然气物理特性与天然气主要成分为甲烷这一特性导致了天然气加气站具备一定危险因素。具体有：①主要成分甲烷易燃易爆，在加压环境下泄露爆炸威力巨大，具有一定危害性。②站点建设涉及到的压力容器，设备法兰连接等易泄露点，诱发人员窒息、火灾爆炸。③天然气脱离不净引起的硫化物、汞化物残留引发设备腐蚀产生危险。④外力损伤、雷电、自然灾害引发的天然气泄露，设备损坏及火灾爆炸等极端施工[1]。

2 安全设计研究

1）压缩工序。天然气的压缩要依靠压缩机这一关键设备进行。通常机体下游设置有分割明显的高、中、低压力区整体储气装置，并按规定比例分配容积。具体工作时采取压缩机向储气装置优先控制充气原则，严格控制气流先充高压级、后充中、低压级直至都达到25MPa即可停机；而当车载气瓶从储气装置取气时，则采取顺序取气原则，即控制气流先从低压区取气，后从中、高压区取气。这样的优先顺序流程均由程序控制气流分配系统，能提高储气装置容积利用率。

2）进站和计量。天然气加气站的燃气进出站应根据相应设备、仪表等情况依据行业标准进行严格的进站和计量设计，保证安全性。使业主实时掌控当前库存，核查损耗、预防泄露。根据笔者工作经验燃，气管网压力在0.14～0.4MPa波动，为满足正常工作压力，燃气管网的DN100 的天然气管道进入加气站，经缓冲罐调压后，天然气通过涡轮流量计进行计量，涡轮流量计前端装有过滤精度为5μm的高效过滤器，并配温度体积修正仪。

3）脱硫工序。硫化物会与金属反应，还会在水的作用下加速其反应速率，形成电化学腐蚀、酸性腐蚀等多种金属破坏作用，严重危害天然气加气站储罐、管线及其相应设备安全，甚至含硫超标的天然气灌装入槽车还会导致车载钢瓶行驶过程中的危险，甚至会危及其他车辆和人员。通常天然气在进入天然气加气站前会进行初步脱硫处理，但是依据相应行业标准应当根据上游来气气源进行脱硫装置的预先设置，充分保证天然气气质及下游设备安全。

4）脱水工序。在多级压缩机前必需对吸入前的天然气进行低压脱水，并且在多级压缩机级间或末级出口设置高压脱水装置进行深度脱水。两者的脱水原理是相同的，目前一般采用固体干燥剂吸附法较多，固体干燥剂种类很多，应选用吸水能力强的吸附剂，选用颗粒状硅胶或分子筛，干燥剂填料饱和后需用天然气再生，该过程为安全、稳定、连续再生，直接取脱水装置出口净气经稳压器后进入干燥器，再生气经分离计量后回到压缩机前。

5）设备安全管控。天然气加气站虽然具备众多复杂设备，但是在设计建造时应尽量选用撬装结构并配备有压力温度传感器，硬件上具备自动联锁报警并隔爆，软件上具备远程呼救与管控。根据设备结构与功能来讲，其设备端所有电动机、控制箱、仪表、管道等必须采用防爆元件，关键点及其控制柜应具备正压通风功能。管道及其相应设备应设有自锁、紧急自动/手动关闭阀组、通风放散系统、放空系统等安全设施，并结合智能化仪表进行监控与处置。

6）加/卸气操控合理性。加气站的正常运行过程中，加/卸气操控较为频繁，所以必须严格规范。卸气过程中应进行临时地线并且全程监控计量，在卸气完毕时应首先关闭气、液相软管截止阀后方可进行接头拆卸。