CNG加气站安全分析及应急管理措施

郭辉，刘杨，徐叶飞 (.中国石油天然气股份有限公司四川南充销售分公司，四川 南充 637000；.四川盛泰祥建设工程有限公司，四川 成都 60000)

0 引言

随着国家对节能减排的号召，新能源汽车逐渐进入人们的生活。相比于烧汽油、柴油等传统燃料的汽车相比，燃烧燃气作为燃料的汽车可以有效地降低二氧化硫的排放，同时也能减少空气中的烟尘含量以及避免传统燃料汽车燃烧不完全时产生的氮氧化物对环境带来的危害。近些年来，天然气因其良好的燃烧、 清洁、高效、环保等性能，伴随着各类燃气车辆的普及推广、应用，推动了各地区加气站行业的迅猛发展，为天然气领域带来了极大的发展机遇[1]。因此如何加强CNG加气站、LNG加气站的建设成为当今的一项课题。

相比国外而言，国内对加气站的研究起步较晚。1989年，我国第一座CNG加气站在四川省自贡荣县投入使用，揭开了我国推广CNG作为汽车燃料的新篇章。我国现阶段对加气站的研究主要集中在对加气站类型、研发等的分析方面，对加气站安全分析和应急管理研究甚少，没有关于CNG加气站进行应急处理的系统流程。本文对于CNG加气站进行系统的安全分析，并给出相应的应急管理流程。

1 CNG加气站的流程

CNG加气站按照气源来源和加气用户的不同分为CNG加气母站、CNG加气标准站和CNG加气子站[2]。

CNG加气母站主要是建设在天然气的长输管线上，主要利用着管线中的压力远远高于城镇管网的天然气压力时的来气压力。CNG加气母站从高压燃气管网中取得燃气，经过过滤、稳压、计量、脱硫、脱水等工艺流程是天然气达到使用标准，在经过一道缓冲过程后进入压缩机使其压力升高，在经过加气柱向车载储气槽车中充气，随后运送到加气子站为天然气汽车用户加气。

CNG加气标准站主要设置在城市中压管网或者城市的郊区，加气标准站从市区的燃气管网取气，经过过滤、稳压、计量等工艺流程后，进入压缩机增压，采用脱水装置进行脱水后，按照高、中、低压储气的顺序冲入储气罐中，等有用户加气时，按照低、中、高压的顺序从储气瓶中取气为用户加气。CNG加气标准站流程如图1所示。

图1 加气标准站流程图

CNG加气子站主要建设在没有燃气管网的城区以内，主要采用槽车向CNG加气站运输的方式，当槽车运进加气站后，将卸气高压软管与卸气柱相连，天然气通过优先顺序控制盘入高、中、低储气瓶组(井) 进行储存。目前许多加气子站为了节能降耗，常将槽车瓶组作为低压储气瓶组，仅设置中压和高压储气瓶组(井)。若高压储气瓶组(井) 压力不足时，压缩机自动启机为储气瓶组(井) 补气，此时若有用户加气，也可经压缩机增压直接为用户加气。

2 加气站安全分析

天然气加压运输工程中本来就是易燃易爆气体，加上天然气工艺过程以及加气站内的储存过程中也存在众多隐患，而且各个环节的危险隐患不仅单独存在还可能相互影响，因此对CNG加气站进行系统地分析和评估是非常必要的。天然气管理的五要素——人、机、料、法、环中，人、机、料这三个要素在天然气加气站安全评估中是最为重要的三个因素[3]，因此CNG燃料自身的隐患、工艺流程中机械设备的隐患和人员操作中的隐患是加气站安全评估中较为重要的环节。通过以上加气站的工艺流程分析，可以从以下三方面对CNG加气站进行安全分析。

2.1 天然气自身隐患

天然气中的主要化学成分是CH4，该化学成分与空气中的氧气接触后，在高温、尤其是明火的情况下有易燃甚至爆炸的危险，同时空气和天然气形成的混合物容易与氟、氯等能发烈的化学反应。另外，天然气在输送时会加臭处理，现常使用的加臭剂主要是四氢噻吩。四氢噻吩中含有一定量的硫元素，遇到高温或明火时易燃烧。

2.2 工艺过程隐患

天然气CNG 加气站设备有储气井(罐)、卸气柱、调压计量撬(集成分级调压器、换热器等)、加臭装置、管道及附件等。天然气工艺过程中的安全隐患分为站内和站外两部分。在天然气加气站内，主要隐患为储气井(罐)压力过高易爆炸，储气井(罐)内天然气发生泄漏和压缩机组故障，其余装置的安全分析如表1所示。

表1 加气站工艺设备安全性分析表

2.3 操作隐患

加气站中人员操作的规范是保证加气站安全的一个关键环节。

(1)在压缩机压缩气体时，应该关注气体的流向，防止超压事件造成机械损害和人员伤亡。同时工作人员应该及时清理泄压清理，防止压缩机构件在高压下变形造成天然气泄漏。

(2)在加气过程中，尤其是在加气子站中，加气枪使用不当容易使得天然气泄漏，若加气枪与车辆电瓶接触也有可能短路时天然气燃烧造成火灾或天然气爆炸。

(3)工作人员若超压加气，容易造成爆炸，可能造成人员伤亡和周边环境的破坏，若不及时观察气柱天然气含量压力过低加气，空气进入加气柱也可能造成爆炸。

(4)工作人员操作不当，对其自身安全造成威胁。在工艺设施运行过程中调压设施如调压撬噪声较大，若长时间暴露于此环境中易造成耳鸣、噪声聋等职业病。天然气、四氢噻吩均为有毒物质。若检修、维修、抢修时，管、阀等设备中的有毒有害物料未彻底清理干净，容易引起作业人员中毒；另外毒性气体的泄漏量较大，且有积聚，容易引起站内人员中毒[4]。

3 加气站应急管理措施

随着我国应急管理部成立以来，应急管理这一概念进入人们的视野。应急管理对于加气站来说主要是根据事故的事前预防、事中应对和善后恢复，制定相应的管理机制，应用科学的手段，减少事故发生的概率，以及降低事故产生的后果。

CNG加气站发生危险事故的类型主要为泄漏、燃烧和爆炸，应该根据事故发生类型建设相应类型的事故应急管理机制。本文以天然气泄漏为例介绍应急管理体系的构成和处理机制。

天然气泄漏的应急处理流程可以根据泄漏天然气的位置进行不同的处理。

3.1 加气柱发生泄漏

在加气过程中发现天然气泄漏时，应该立即切断紧急切断阀并关闭进气的阀门和电机的总电源，在关闭车辆的气瓶之后排空加气管道中的天然气，随后检查加气枪头和高压软管是否良好，并做好车辆的疏散。

3.2 压缩天然气的位置出现泄漏

压缩机所在位置燃气浓度过高是非常危险的，当浓度检测装置发生报警时，应立即切断电源和气源后关停压缩机，打开所有的通风设备，待浓度被空气稀释后检查设备是否故障。

3.3 高压储气井或储气站发生泄漏

储气设备内天然气浓度过高是很容易产生爆炸事故，当检测到储气井和储气罐内的压力过高时应该立刻停止改加气站的所有加气设备，疏散站内的车辆且禁止车辆加气后，关闭进气阀门，进行泄压，待浓度重新达标后即可重新作业。

总结CNG加气站燃气泄漏的应急处理流程如图2所示。图2中加气站安全防护主要分为事故预判和工作人员防护两部分。

图2 CNG泄漏应急处理流程

(1)事故预判。携带仪器通过气流声音预判泄漏部位所在区域后，根据声响强弱预判泄漏量大小，从而确定该泄漏可控情况并向运营调度室汇报。

(2)人员防护。在判断泄漏过程时工作人员必须全程佩戴防毒面具，必要时必须携带空气呼吸器，在做好安全防护的情况下对事故做出安全导向与位置分析，在进入泄漏区域时必须有监护人员时时关注周围环境和人员状态。

现场安全处置主要是反复核查泄漏的部位和潜在危险，做出现场预处理方案，并将损伤情况向上级汇报，得到授权后报警并将伤员及时送往救治。随后设置危险区域标识，疏通安全通道和消防通道，控制火源。同时为即将关停流程设施造成的后果进行预判和相关应急准备(例如关闭燃气输送阀门可能造成下游停气)。

工艺流程处置主要是切断泄漏点气源，放空卸压，对燃气浓度过高的部分进行处理，并及时报告处理、分析事故的处置情况。

4 结语

随着以天然气作为能源的汽车的广泛使用，CNG加气站的安全评估和应急管理就显得尤为重要。CNG加气站应该在各个流程中严格遵守相关的法律规范，定时安排加气站员工培训，同时做好加气站的安全检查工作。

除此之外，建议将文中所介绍的应急管理系统与各个加气站的实际情况相结合，提前做好风险评估和应急管理措施，在防止安全事故发生的同时降低CNG加气站的事故损失。