工艺流程分解辨识压缩天然气加气站危险有害因素

张奎，李贻建 (石首市天然气有限公司，湖北 石首 434400)

1 石首市CNG加气站概况

石首市当前运行有一座标准压缩天然气加气站，位于石首市西郊金银垱社区境内，项目占地面积5 860.8 m2，设计压力范围为2.0～27.5 MPa，采用三级压缩CNG生产工艺，进气压力2.7 MPa，产品压力20～25 MPa，供气规模为5万Nm3/d，小时充装量3 000 Nm3/h。主要设备设施组成：调压计量撬、脱水装置、脱硫装置、三级压缩机、储气井、缓冲罐、回收罐、排污罐、加气机等设备。

2 危险有害因素辨识的必要性和依据

CNG加气站通过多级压缩得到高压天然气产品，因此设备的稳定性和本质安全性十分关键，历来发生事故也以设备故障和人为失误居多。CNG加气站事故的发生，不但导致生命财产的损失，使公众产生恐慌，同时也给CNG汽车的发展造成很大的负面影响，制约CNG汽车的推广[1]。科学有序的危险有害因素识别工作，可以帮助研究者全面分析存在的危险有害因素，为CNG加气站的安全运行与应急救援提供科学的支持。其危险有害因素辨识的主要依据有：

(1)GB6441—1986《企业职工伤亡事故分类标准》。该标准将造成事故的类型分为20类，包括物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、透水、放炮、火药爆炸、瓦斯爆炸、锅炉爆炸、容器爆炸、其他爆炸、中毒和窒息和其他伤害。以此为基础对石首市CNG加气站工艺设备、工艺流程中存在的危险按照事故类型进行辨识与分析。

(2)国卫疾控发〔2015〕92号《职业病危害因素分类目录》。将职业病危害因素分为粉尘类、化学因素类、物理因素类、放射因素类、生物因素类、其他因素类等。据此对石首市CNG加气站生产作业环境进行职业危害辨识与分析。

3 工艺流程分解和辨识方法

结合石首市CNG加气站设备情况和生产运行特点，根据生产过程划分、识别单元设置的需要，通过工艺流程分解，可以清晰找出各个关键工序环节。工艺流程分解、重要流程节点和设备分别如图1和图2所示。

图1 工艺流程分解框架

图2 重要流程节点和设备框图

经过工艺流程进行分解后，针对CNG加气站内不同的工艺设备属性、员工操作场所位置，区分CNG生产控制、物料、操作环境、故障状态，使危险有害因素辨识工作方法程序化、节点化。危险有害因素辨识方法流程如图3所示。

图3 危险有害风险分析流程图

4 危险有害因素识别结果与分析

员工在操作工艺设备、执行工艺流程过程中，接触到的CNG压缩天然气造成燃烧爆炸等危险，其最主要的危险因素是火灾、爆炸危险，此外，该CNG加气站生产场所中还存在容器爆炸、窒息、机械伤害、灼烫、车辆伤害、触电、物体打击、坍塌、噪声等危险有害因素。

(1)火灾、爆炸危害。天然气泄漏遇激发能量易造成火灾爆炸事故。泄露的天然气一旦遭遇点火源，就可能发生燃烧爆炸，对生命财产造成损失[2]。其激发能量形式为机械能、热能、电能、光能、化学能等，形成火焰、高温气体、辐射热等破坏。

在CNG加气站生产过程中有较多的形式可造成天然气泄漏遇激发能量发生爆炸，根据对CNG加气的工艺流程研究，将其归纳为以下七种情况：

①设备缺陷泄漏爆炸。管道、压缩机、脱水脱硫装置、储气井、加气机、调压计量等设备设施中均存在高压的天然气，这些设备设施存在缺陷或相关的阀门、法兰、管道连接处的密闭性不严，易造成天然气泄漏。

②安全防护设施失效泄漏爆炸。同理，若以上装置中的安全防护装置如安全阀、压力表、放散装置、泄露检测报警装置等失效，也易造成天然气超压发生泄漏，进而发生火灾、爆炸等事故。

③腐蚀泄漏爆炸。未脱硫或脱硫装置失效，使硫溶入水中形成强酸可造成设备设施腐蚀，从而发生天然气泄漏。另外，管道、储气井长期深埋地下，也易造成腐蚀泄漏。

④操作不当泄漏爆炸。在天然气的干燥、压缩、加气等工序过程中，操作控制不当，如误开闭阀门，使装置非正常运转、天然气压力过高或过低，引发天然气泄漏或空气混入。设备设施检修时，若没有对气源进行有效隔离或用惰性气体进行充分吹扫置换，未办理动火证擅自动火，加气机被站内车辆误撞，站内施工破坏天然气管道，导致天然气泄漏，与空气混合遇激发能源发生爆炸。

⑤加气时泄漏爆炸。汽车车载气瓶加气时，由于检查不严，对不合格气瓶充装，气瓶因压力控制不当、加气量过大等造成超压。当系统压力超过了钢瓶能够承受的最大允许压力时，必将导致设备及配件发生物理爆炸和局部开裂，引发气体泄漏[3]。给汽车加气时，加气枪连接不牢固、密闭不严会发生泄漏；加气枪与汽车处于连接状态时汽车就启动，使加气枪脱落，如未安装合格拉断阀甚至会拉断加气软管，引发天然气泄漏，遇激发能源发生火灾、爆炸。

⑥明火静电因素爆炸。加气时汽车未熄火、车上人员使用明火，电气设备不防爆、地面易产生火花、天然气管道设备没有导除静电的措施，未按设计规范要求安装防静电接地装置或装置未定期检测检验，操作人员未按要求穿戴劳动防护用品，未使用防爆工具人员等在操作、行走、起立时会产生静电，遇电气选型不当、照明灯具防爆等级不够等均可能成为激发能源造成火灾、爆炸事故。

⑦电气设备火灾。电气设备过载、短路及电线超负荷、老化或因散热不良而引起的火灾。电气设备防雷措施不良，雷击引起火灾。

(2)容器爆炸。CNG储气井、缓冲罐、回收罐等属于特种设备压力容器，如设备购置时就存在缺陷，安装不良，使用中受撞击、腐蚀等而导致质量缺陷，或操作失误、控制失灵、受堵塞等使设备内介质压力过高，可发生物理爆炸。

(3)窒息。天然气在空气中浓度过高时，使空气中氧含量明显降低可导致人员窒息。因设备质量缺陷、受撞击、受压、安装不规范、密封不严等原因发生天然气泄漏，且作业环境通风不良，易发生窒息事故。进入天然气场所检修时没有做有效的检测和防护，容器未有效吹扫、误开阀门使天然气泄漏出来等，在有限空间内积聚后，易发生窒息事故。加气站设备投用前或设备、管网拆修时，使用氮气进行置换若操作不当，氮气可能使人员缺氧窒息。

(4)机械伤害。压缩机等机械设备的转动、传动部位，若防护不足、人员不小心接触，易发生卷、挤、压等机械伤害。

(5)车辆伤害。加气站内车辆进出频繁，如果没有完整的车辆行驶管理制度以及相关的加气站安全管理制度，就可能因道路缺陷、安全标志缺陷、驾驶人员违章等原因引发车辆伤害事故。

(6)触电。站内电气安全管理不到位、安全检查不落实，防雷、防静电设施损坏失效后未及时发现，会发生电气设备外壳绝缘性能降低、外壳带电等现象。如电气隐患不及时排除，可能造成人员触电事故。另外电气设备维修时未停电作业或误送电均可造成触电。

(7)灼烫。压缩机在运行时产生高温，若不小心接触可能被烫伤。

(8)物体打击。加气站内加气区罩棚如果有施工缺陷，顶部部件 (如连接件松动等) 可能发生高处物体落下，可能对人员造成物体打击伤害。高处作业检修时工具未妥善放置，若工器具意外滑落，可能砸伤下面的人员。

(9)坍塌。加气站罩棚设计施工、建筑用材如果不符合要求，或被车辆撞击，或受极端天气下的大风、雨雪、冰冻等自然环境的影响，可能发生坍塌。

(10)高处坠落。在高空进行维护、检修作业时，检修人员不系安全带、违章操作等易引起人员高处坠落。处于2 m以上登高作业如站房、罩棚维修或灯具维修时可能引起高处坠落或跌倒事故，造成人员的头、手、躯体部位受伤。从事高处作业人员有不适应高处作业的疾病，如高血压、心脏病、癫痫病等，情绪不好、注意力不集中或酒后从事高处作业，致使高处坠落，造成伤害。

(11)噪声。压缩机运行、压缩气体通过管线、超压放散天然气等会产生尖利的噪声，如不做好人员个体防护，可能对附近的人员造成噪声危害。

(12)高温。夏季高温作业，容易引发中暑，影响作业人员的身心健康。

(13)其他伤害。当非专业人员操作加气枪，强力拉扯使枪头与输气管脱落，在高压气体的作用下大力甩动，对周围人员造成伤害。有较大危险的场所和有关设备、设施上未设安全警示标志，有可能发生人员误入而引发事故。

由此可见，员工在不同工艺流程环节和操作场所、操作不同的工艺设备，所面临的危险因素有所不同，管理者可据此制定相应的风险预控措施和应急预案。

5 结语

文章以石首市CNG加气站为例，运用工艺流程分解方法，系统化的识别了CNG加气站安全生产过程中的危险有害因素，并对危险有害因素进行了详细的分析，主要得出了以下结论：CNG加气站生产设备众多，生产工艺纷繁复杂，危险有害因素众多，通过以企业职工伤亡事故分类标准等文件为基础，深入辨识CNG加气站生产过程中存在的13类主要危险有害因素，为CNG加气站企业系统化辨识危险有害因素、制定相应的风险预控措施和事故应急预案提供了参考。