潘向前

（重慶市川東燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究院西南設(shè)計(jì)部，廣西南寧 530021）

天然氣加氣站安全設(shè)計(jì)研究

潘向前

（重慶市川東燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)研究院西南設(shè)計(jì)部，廣西南寧 530021）

為了研究天然氣加氣站安全設(shè)計(jì)問(wèn)題，結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，本著提高其天然氣利用率，防范一系列安全事故發(fā)生的前提，在天然氣加氣站施工建設(shè)前應(yīng)針對(duì)工藝與安全管控兩方面進(jìn)行軟硬件匹配式的全方位設(shè)計(jì)，確保交付使用后安全運(yùn)行，為同行提供建設(shè)性意見。

天然氣；加氣站；設(shè)計(jì)；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

天然氣主要成分為甲烷，其化學(xué)性質(zhì)活躍，屬于易燃易爆高危品，需要特殊設(shè)備及環(huán)境進(jìn)行儲(chǔ)存和運(yùn)輸。為了提高其天然氣利用率，防范一系列安全事故發(fā)生，在天然氣加氣站施工建設(shè)前應(yīng)對(duì)工藝與安全管控兩方面進(jìn)行軟硬件匹配式的全方位設(shè)計(jì)，確保交付使用后安全運(yùn)行。

1 天然氣加氣站存在的危險(xiǎn)因素

天然氣加氣站按照功能用途廣泛建設(shè)分布于工業(yè)區(qū)和城市中，其基本分類有天然氣汽車加氣站、油氣混合加氣站和子、母加氣站三種。天然氣加氣站安全設(shè)計(jì)規(guī)范相同，主體原理與設(shè)備大同小異，就是將普通天然氣進(jìn)行初步化基本處理，然后進(jìn)行壓縮，改變天然氣物理性質(zhì)便于儲(chǔ)存與運(yùn)輸，當(dāng)終端用戶需要時(shí)，其天然氣加氣站點(diǎn)將CNG壓縮天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)或者直接性泵入汽車等消耗體。通常天然氣加氣站設(shè)備會(huì)配備有干燥器、氣體壓縮機(jī)組和儲(chǔ)氣瓶組以及加氣裝置，CNG壓縮天然氣與常態(tài)天然氣體積比為1∶6，所以判定天然氣加氣站相關(guān)設(shè)備為壓力容器，需要定期檢測(cè)與防護(hù)。

由于天然氣加氣站CNG壓縮天然氣物理特性與天然氣主要成分為甲烷這一特性導(dǎo)致了天然氣加氣站具備一定危險(xiǎn)因素。具體有：①主要成分甲烷易燃易爆，在加壓環(huán)境下泄露爆炸威力巨大，具有一定危害性。②站點(diǎn)建設(shè)涉及到的壓力容器，設(shè)備法蘭連接等易泄露點(diǎn)，誘發(fā)人員窒息、火災(zāi)爆炸。③天然氣脫離不凈引起的硫化物、汞化物殘留引發(fā)設(shè)備腐蝕產(chǎn)生危險(xiǎn)。④外力損傷、雷電、自然災(zāi)害引發(fā)的天然氣泄露，設(shè)備損壞及火災(zāi)爆炸等極端施工[1]。

2 安全設(shè)計(jì)研究

1）壓縮工序。天然氣的壓縮要依靠壓縮機(jī)這一關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行。通常機(jī)體下游設(shè)置有分割明顯的高、中、低壓力區(qū)整體儲(chǔ)氣裝置，并按規(guī)定比例分配容積。具體工作時(shí)采取壓縮機(jī)向儲(chǔ)氣裝置優(yōu)先控制充氣原則，嚴(yán)格控制氣流先充高壓級(jí)、后充中、低壓級(jí)直至都達(dá)到25MPa即可停機(jī)；而當(dāng)車載氣瓶從儲(chǔ)氣裝置取氣時(shí)，則采取順序取氣原則，即控制氣流先從低壓區(qū)取氣，后從中、高壓區(qū)取氣。這樣的優(yōu)先順序流程均由程序控制氣流分配系統(tǒng)，能提高儲(chǔ)氣裝置容積利用率。

2）進(jìn)站和計(jì)量。天然氣加氣站的燃?xì)膺M(jìn)出站應(yīng)根據(jù)相應(yīng)設(shè)備、儀表等情況依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的進(jìn)站和計(jì)量設(shè)計(jì)，保證安全性。使業(yè)主實(shí)時(shí)掌控當(dāng)前庫(kù)存，核查損耗、預(yù)防泄露。根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)燃，氣管網(wǎng)壓力在0.14～0.4MPa波動(dòng)，為滿足正常工作壓力，燃?xì)夤芫W(wǎng)的DN100 的天然氣管道進(jìn)入加氣站，經(jīng)緩沖罐調(diào)壓后，天然氣通過(guò)渦輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，渦輪流量計(jì)前端裝有過(guò)濾精度為5μm的高效過(guò)濾器，并配溫度體積修正儀。

3）脫硫工序。硫化物會(huì)與金屬反應(yīng)，還會(huì)在水的作用下加速其反應(yīng)速率，形成電化學(xué)腐蝕、酸性腐蝕等多種金屬破壞作用，嚴(yán)重危害天然氣加氣站儲(chǔ)罐、管線及其相應(yīng)設(shè)備安全，甚至含硫超標(biāo)的天然氣灌裝入槽車還會(huì)導(dǎo)致車載鋼瓶行駛過(guò)程中的危險(xiǎn)，甚至?xí)＜捌渌囕v和人員。通常天然氣在進(jìn)入天然氣加氣站前會(huì)進(jìn)行初步脫硫處理，但是依據(jù)相應(yīng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)上游來(lái)氣氣源進(jìn)行脫硫裝置的預(yù)先設(shè)置，充分保證天然氣氣質(zhì)及下游設(shè)備安全。

4）脫水工序。在多級(jí)壓縮機(jī)前必需對(duì)吸入前的天然氣進(jìn)行低壓脫水，并且在多級(jí)壓縮機(jī)級(jí)間或末級(jí)出口設(shè)置高壓脫水裝置進(jìn)行深度脫水。兩者的脫水原理是相同的，目前一般采用固體干燥劑吸附法較多，固體干燥劑種類很多，應(yīng)選用吸水能力強(qiáng)的吸附劑，選用顆粒狀硅膠或分子篩，干燥劑填料飽和后需 用天然氣再生，該過(guò)程為安全、穩(wěn)定、連續(xù)再生，直接取脫水裝置出口凈氣經(jīng)穩(wěn)壓器后進(jìn)入干燥器，再生氣經(jīng)分離計(jì)量后回到壓縮機(jī)前。

5）設(shè)備安全管控。天然氣加氣站雖然具備眾多復(fù)雜設(shè)備，但是在設(shè)計(jì)建造時(shí)應(yīng)盡量選用撬裝結(jié)構(gòu)并配備有壓力溫度傳感器，硬件上具備自動(dòng)聯(lián)鎖報(bào)警并隔爆，軟件上具備遠(yuǎn)程呼救與管控。根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)與功能來(lái)講，其設(shè)備端所有電動(dòng)機(jī)、控制箱、儀表、管道等必須采用防爆元件，關(guān)鍵點(diǎn)及其控制柜應(yīng)具備正壓通風(fēng)功能。管道及其相應(yīng)設(shè)備應(yīng)設(shè)有自鎖、緊急自動(dòng)/手動(dòng)關(guān)閉閥組、通風(fēng)放散系統(tǒng)、放空系統(tǒng)等安全設(shè)施，并結(jié)合智能化儀表進(jìn)行監(jiān)控與處置。

6）加/卸氣操控合理性。加氣站的正常運(yùn)行過(guò)程中，加/卸氣操控較為頻繁，所以必須嚴(yán)格規(guī)范。卸氣過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)地線并且全程監(jiān)控計(jì)量，在卸氣完畢時(shí)應(yīng)首先關(guān)閉氣、液相軟管截止閥后方可進(jìn)行接頭拆卸。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，天然氣加氣站按照工藝流程及其功能的不同其風(fēng)險(xiǎn)控制要點(diǎn)略有不同，但是在安全設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上應(yīng)依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)在工藝與安全管控兩方面進(jìn)行軟硬件匹配式的全方位設(shè)計(jì)，并進(jìn)行充分論證，保證天然氣加氣站安全設(shè)計(jì)及存放、運(yùn)輸、壓縮管理上的充分協(xié)同性，確保其安全運(yùn)行。

[1] 高俊.壓縮天然氣加氣站的安全設(shè)計(jì)[J].工程技術(shù)：引文版，2016，（2）：293.

Study on Safety Design of Natural Gas Filling Station

Pan Xiang-qian

U473.8

A

1003–6490（2017）09–0252–01

2017–06–24

潘向前（1983—），男，廣西南寧人，助理工程師，主要從事燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)工作。