吳俊毅

（曲靖市消防救援支隊，云南 曲靖 655000）

0 引言

隨著汽車清潔能源技術(shù)的推廣運(yùn)用，壓縮天然氣（CNG）作為一種理想的汽油或柴油替代清潔能源，其應(yīng)用技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展已日趨成熟。其價格低廉、燃燒效率高、無污染，使用安全便捷等特性，使得壓縮天然氣汽車得到廣泛運(yùn)用，繼而CNG加氣站也就大量應(yīng)運(yùn)而生。為此，研究和探討壓縮天然氣（CNG）加氣站的消防安全措施，對于消防救援機(jī)構(gòu)防火部門來說就顯得尤為重要。

1 CNG加氣站的概念、分類及其工藝流程

1.1 概念

CNG加氣站是指以壓縮天然氣形式向CNG汽車和槽車加注燃料的站場。管道輸送氣體經(jīng)凈化處理，脫硫、脫水后，由壓縮機(jī)組（器）將壓力由0.1Mpa至1.0Mpa壓縮至25Mpa，通過加氣系統(tǒng)進(jìn)行加氣作業(yè)。

1.2 分類

CNG加氣站按站區(qū)規(guī)?；蚴欠駨恼就馓烊粴夤艿肋M(jìn)氣分為：母站、常規(guī)站、子站。母站是從站外天然氣管道進(jìn)氣，經(jīng)過工藝處理并增壓后，通過加氣柱給CNG槽車充裝氣體。常規(guī)站是從站外天然氣管道進(jìn)氣，經(jīng)過工藝處理并增壓后，通過加氣系統(tǒng)給汽車CNG儲氣瓶充裝氣體。子站是用CNG槽車運(yùn)進(jìn)壓縮天然氣，通過加氣系統(tǒng)為CNG汽車加注CNG燃料。

1.3 工藝流程

母站是將天然氣通過高壓管線輸送到加氣站，經(jīng)過濾、計量后，進(jìn)行干燥處理，干燥后的氣體通過緩沖罐進(jìn)入空壓機(jī)。壓縮后的天然氣一路通過控制系統(tǒng)，進(jìn)入儲氣裝置，再通過加氣系統(tǒng)給CNG燃料汽車加氣；另一路供CNG槽車充裝。

常規(guī)站是將天然氣通過中壓管線輸送到加氣站，經(jīng)過濾、計量后，進(jìn)入干燥器，經(jīng)干燥處理后，再經(jīng)緩沖罐后進(jìn)入壓縮機(jī)加壓，通過優(yōu)先順序控制盤為儲氣井組充裝天然氣，或直接輸送至加氣機(jī)為CNG燃料汽車加氣。

子站是用CNG槽車運(yùn)入壓縮天然氣，經(jīng)卸氣操作后進(jìn)入空壓機(jī)，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)入加氣系統(tǒng)和儲氣裝置。

2 CNG加氣站的火災(zāi)危險性

2.1 天然氣的火災(zāi)危險性

天然氣是烴類和少量非烴類混合氣體的總稱。其主要成份是甲烷（約在95%以上），并含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以上的烴類以及少量的二氧化碳、氫氣、硫化氫等非烴成份。天然氣屬甲類易燃易爆物質(zhì)，爆炸濃度為5～15%，點火能量僅為0.28毫焦耳，與空氣混合形成爆炸性混合物，遇明火、靜電極易燃燒爆炸，并且流散能力極強(qiáng)，一旦發(fā)生燃燒爆炸事故，火勢蔓延迅速，撲救困難。

2.2 CNG加氣站內(nèi)工藝系統(tǒng)火災(zāi)危險性

CNG加氣站內(nèi)工藝系統(tǒng)主要由六部分組成，分別為：調(diào)壓計量系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、加氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)[1]。

（1）凈化系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要有除塵、脫硫、脫水、干燥等工序。工藝過程受人為干擾因素較大，人為操作失誤或閥門、閥門及管道焊縫處出現(xiàn)泄漏，遇明火或電火花等火源就可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。

（2）壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是采用空壓機(jī)進(jìn)行多次壓縮，將天然氣的壓力提高至25MPa，然后通過管網(wǎng)輸送至儲氣系統(tǒng)和加氣系統(tǒng)。氣體在壓縮時，處于氣體分子處于高壓活躍狀態(tài)，火災(zāi)危險性高。

（3）儲存系統(tǒng)。儲氣井、回收罐、管道等裝置均為壓力容器，壓力容器內(nèi)的的介質(zhì)是以壓縮狀態(tài)存在的，它的壓力并不是由自身重量產(chǎn)生，而是來源于氣體分子間的相互作用，它的作用力作用于容器和管道內(nèi)的所有表面，壓力容器本身存在缺陷，受壓超過設(shè)計承壓，容器腐蝕、承壓能力下降以及操作失誤、維護(hù)檢查不到位等均會造成壓力容器爆炸燃燒事故。

（4）加氣系統(tǒng)。加氣系統(tǒng)工作時，易造成靜電聚集，此外，加氣機(jī)的加氣膠管長期使用疲勞破損、加氣系統(tǒng)限壓設(shè)施失靈、人員違章操作等也容易引發(fā)燃燒爆炸事故。

（5）控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要是對站內(nèi)各工藝流程、設(shè)施設(shè)備進(jìn)行集成智能控制。自動工藝控制失誤，造成物質(zhì)泄漏或超溫等現(xiàn)象，也可能發(fā)生火災(zāi)爆炸危險。

2.3 作業(yè)安全風(fēng)險分析

作業(yè)安全風(fēng)險主要發(fā)生在壓縮機(jī)房（器）、CNG槽車充裝、CNG加氣三個環(huán)節(jié)[2]。

2.3.1 壓縮機(jī)房（器）的安全風(fēng)險

CNG壓縮機(jī)工作時，由于長時間處于高壓高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，極易造成壓縮機(jī)氣缸沖頂，即氣缸密封墊片破損，破損口會瞬間析出大量天然氣，遇靜電火花、金屬物品碰撞、電器開關(guān)閉合打火、電器線路短路等會瞬間引起爆炸燃燒。此外，壓縮機(jī)震動、管路冰封等引起的爆炸燃燒事故也占據(jù)相當(dāng)大的比例。

2.3.2 CNG槽車充裝時的安全風(fēng)險

CNG槽車充裝時，常見事故有：①CNG泄漏。充裝時高壓軟管與槽車操作艙內(nèi)快裝接頭連接處氣密性不嚴(yán)；或者未連接防脫掛鉤，在充裝過程中高壓管道脫落，造成CNG泄漏，當(dāng)濃度達(dá)到爆炸極限時，遇點火源即發(fā)生爆炸燃燒。②靜電火花。流體介質(zhì)在通過高壓軟管、接頭處與管道摩擦?xí)a(chǎn)生大量靜電，如槽車管束的導(dǎo)靜電片未與靜電接地線連接，造成靜電大量聚集放電，發(fā)生爆炸燃燒事故。

2.3.3 CNG加氣時的安全風(fēng)險

CNG加氣機(jī)一般均設(shè)有緊急拉斷裝置，但從近年來幾起CNG加氣機(jī)發(fā)生的安全事故來看，由于加氣車輛未進(jìn)行手剎制動，導(dǎo)致在加氣過程中車輛溜車，或者是車輛突然啟動，拉斷裝置失效，有可能拉斷加氣槍上的加氣軟管而造成壓縮天然氣的外泄，遇點火源、靜電、汽車尾氣火花等發(fā)生爆炸燃燒事故。

2.4 非作業(yè)的安全風(fēng)險

常見的事故有：①電氣事故。電氣線路鋪設(shè)管線未作防護(hù)措施或保護(hù)措施不到位，電氣線路年久老化、絕緣層破損漏電、短路、過載等，以及未安裝防爆型電氣設(shè)備等原因都會引發(fā)電氣火災(zāi)。②火源管理不當(dāng)。在爆炸危險區(qū)域內(nèi)，由于人們使用明火不當(dāng)，或?qū)ν鈦砘鹪垂芸卮胧┎坏轿坏仍蛞矔l(fā)火災(zāi)。③雷電事故。雷電是一種大氣自然現(xiàn)象，每次閃電在微秒級瞬間可釋放出55KW?h以上能量，瞬間可以擊穿電氣設(shè)備的絕緣層使設(shè)備發(fā)生短路，導(dǎo)致火災(zāi)爆炸等直接災(zāi)害。

3 CNG加氣站的消防安全措施

3.1 CNG加氣站項目選址和平面布置

CNG加氣站站區(qū)在選址、平面布置中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》[3]、《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》[4]和《壓縮天然氣供應(yīng)站設(shè)計規(guī)范》[5]等國家標(biāo)準(zhǔn)。站址應(yīng)符合城市總體規(guī)劃、環(huán)境安全和消防安全的要求，應(yīng)選擇在交通便利的城郊結(jié)合部，靠近城市道路，不在城市干道的交叉路口附近，并遠(yuǎn)離居民區(qū)。平面布置中應(yīng)重點考慮加氣站工藝設(shè)備、設(shè)施與站外建構(gòu)筑物之間以及站內(nèi)設(shè)施之間的防火間距。車輛出口和入口應(yīng)分開設(shè)置，站區(qū)內(nèi)停車場和道路的車道寬度、轉(zhuǎn)彎半徑等應(yīng)符合上述國家標(biāo)準(zhǔn)。站內(nèi)路面及爆炸危險區(qū)域內(nèi)的房間地坪均應(yīng)采用水泥沙漿地面?？諌簷C(jī)房宜采用敞開式或半敞開式建筑設(shè)計，不得設(shè)置地下或半地下。

3.2 工藝和設(shè)備、儀表的安全措施

3.2.1 工藝的安全措施

CNG加氣站的工藝系統(tǒng)均為密閉系統(tǒng)，CNG在密閉的設(shè)備和管道系統(tǒng)中輸送、儲存，如發(fā)生泄漏很難察覺，目前在工藝過程中均加入臭劑，一旦泄漏使人能夠及早發(fā)覺。

加氣站進(jìn)站天然氣的質(zhì)量以及進(jìn)入儲氣裝置、加氣系統(tǒng)的壓縮天然氣質(zhì)量應(yīng)符合《天然氣》、《車用壓縮天然氣》等國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定。

站內(nèi)所有壓力設(shè)備、管道、閥門的設(shè)計壓力應(yīng)高于工藝流程作業(yè)壓力，且不得低于各安全閥的額定壓力。埋地管道防腐設(shè)計應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控制工程設(shè)計規(guī)范》[6]的相關(guān)規(guī)定，并應(yīng)采用最高級別防腐絕緣保護(hù)層。進(jìn)站天然氣需進(jìn)行脫硫處理時，脫硫裝置應(yīng)設(shè)置在壓縮機(jī)前。壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置安全泄放、超限報警和自動連鎖停機(jī)等裝置。站內(nèi)不同壓力級別系統(tǒng)的放散管宜分別設(shè)置；放散管管口的高度應(yīng)符合《汽車加油加氣站設(shè)計與施工規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

3.2.2 設(shè)備、儀表的安全措施

設(shè)備、儀表是加氣站內(nèi)安全生產(chǎn)的重要保障，很多生產(chǎn)事故都是由于設(shè)備、儀表的不完善、故障、失真等因素所造成，因此，應(yīng)選擇符合設(shè)計要求的設(shè)備、管道、儀表、閥門等，對可能的泄漏點應(yīng)進(jìn)行經(jīng)常性的檢查、維護(hù)[7]。

CNG加氣站內(nèi)儲氣裝置的總?cè)莘e應(yīng)根據(jù)單位時間內(nèi)加氣汽車數(shù)量、每輛汽車加氣時間等因素綜合計算，在城市建成區(qū)內(nèi)不應(yīng)超過18m3。加氣站內(nèi)CNG的儲氣裝置應(yīng)采用儲氣瓶或儲氣井，儲氣裝置的工作壓力應(yīng)為25Mpa。站內(nèi)的設(shè)備及管道，凡經(jīng)增壓、輸送、儲存等需顯示壓力的地方，均應(yīng)設(shè)置壓力測點，壓力表的量程應(yīng)為作業(yè)壓力的2倍，準(zhǔn)確度不得低于1.5級。

天然氣進(jìn)站管道上應(yīng)設(shè)置自動和手動緊急切斷閥，CNG加氣站站內(nèi)緩沖罐、空壓機(jī)出口處應(yīng)設(shè)置安全閥。儲氣瓶組或儲氣井進(jìn)氣總管上應(yīng)設(shè)置安全閥、緊急放散管及超壓報警裝置。儲氣瓶組或儲氣井與加氣系統(tǒng)之間的管道上應(yīng)設(shè)置截斷閥、總截斷閥和加氣截斷閥。加氣機(jī)的加氣軟管上應(yīng)設(shè)置緊急拉斷閥。

3.3 電氣的安全措施

電氣安全設(shè)計和電氣設(shè)備的選用應(yīng)符合《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》[8]的有關(guān)規(guī)定。加氣站內(nèi)集成控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置UPS等連續(xù)供電電源，動力供電線路應(yīng)采用電纜直接埋地敷設(shè)，在穿越行車道底部時應(yīng)套鋼管保護(hù)。加氣站的防雷防靜電接地、電氣設(shè)備接地、保護(hù)裝置接地及控制系統(tǒng)接地等，宜共用接地裝置，其接地電阻應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。在供電系統(tǒng)的主配電箱（柜）、分配電箱（柜）處應(yīng)安裝過電壓、漏電等保護(hù)裝置。

3.4 消防安全措施

加氣、售氣系統(tǒng)、氣瓶間、空壓機(jī)房等場所，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測器。加氣站內(nèi)的滅火器材配置，應(yīng)按每2臺加氣機(jī)設(shè)置不少于1具M(jìn)FZ/ABC 8Kg或2具M(jìn)FZ/ABC 4Kg的滅火器；加氣泵、空壓機(jī)操作間應(yīng)按建筑面積每50㎡設(shè)置1具M(jìn)FZ/ABC 8Kg滅火器，一個點配置不應(yīng)少于2具[9]。此外，還應(yīng)配備防靜電工作服、滅火防護(hù)服、隔熱服、正壓式空氣呼吸器等裝備。

3.5 事故預(yù)防及應(yīng)急處置

CNG加氣站經(jīng)營、管理單位應(yīng)建立健全從消防安全目標(biāo)設(shè)定、消防工作組織機(jī)構(gòu)、消防經(jīng)費投入、消防安全制度和規(guī)程的建立和更新、消防宣傳培訓(xùn)演練、消防設(shè)施設(shè)備管理、作業(yè)安全、隱患排查整改、風(fēng)險源監(jiān)控、績效評定和持續(xù)改善為主要內(nèi)容的管理機(jī)制，將安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)根植于生產(chǎn)經(jīng)營的全過程。通過采取物聯(lián)網(wǎng)信息集成技術(shù)以及購買專家進(jìn)行隱患排查等方式，實現(xiàn)“技防”、“人防”的有機(jī)結(jié)合[10]。同時根據(jù)站內(nèi)具體生產(chǎn)工藝以及作業(yè)過程中容易發(fā)生的事故類型，規(guī)范作業(yè)、操作程序，針對空氣壓縮，槽車充裝，汽車加氣，儲氣井、管道泄漏等不同事故類型，有針對性的制定應(yīng)急處置預(yù)案，并組織開展培訓(xùn)、演練。

4 結(jié)語

消防安全貫穿于壓縮天然氣（CNG）加氣站氣體運(yùn)輸、儲存、充裝等各個工藝環(huán)節(jié)，需要經(jīng)營、管理單位從“防”和“消”兩個方面入手，兼顧規(guī)劃建設(shè)、日常管理以及應(yīng)急處置等具體內(nèi)容，結(jié)合各工藝流程的火災(zāi)危險性，強(qiáng)化針對性的規(guī)范作業(yè)管理和實戰(zhàn)化的應(yīng)急處置能力建設(shè)，確實預(yù)防和減少火災(zāi)事故的發(fā)生。