解決措施:可通過改進壓縮機的汽缸氣相回路減少卸壓余氣的排放量(在這一點上,國產設備廠家可借鑒進口設備的氣缸氣相回路的設計),對已建成運營的加氣站,可酌情提高回收罐的工作壓力,并相應提高其安全閥的起跳壓力,目前鄭州市的部分汽車加氣站對此類情況的處理辦法是將卸壓余氣直接引入城市管網,但是這涉及到重復計量的問題;對于冷卻水管路的結垢問題,長遠的解決辦法是在壓縮機的選用上采用氣缸設計散熱翅片的風冷式壓縮機,對已建成運營的加氣站則需在冷卻水路加裝除垢器,并對管路定期除垢。
3.儲氣系統安全性分析及解決措施
儲氣系統因其內部所儲存的25Mpa~30Mpa的CNG(壓縮天然氣)而成為安全技術考慮的重中之重,在儲氣設備的布置方式、安全可靠性評價、工藝制造以及材質方面都有著特殊要求。目前的儲氣設備分為瓶儲式、罐儲式和井儲式:
①瓶儲式,即將若干儲氣瓶按不同壓力分級布置,單瓶容積多為60升至80升,材質多為無縫優質鋼或具有防火功能的纏繞樹脂纖維,優點是經濟、靈活、建設成本低,缺點是供氣阻力大、管閥漏點多,增加了不安全因素;
②罐儲式,將CNG(壓縮天然氣)儲存在球形或者圓柱形的儲氣罐中,水容積2~6立方米,于90年代后期廣泛使用,優點是管閥聯結點少,泄漏因素降低,具有較好的安全性,缺點是爆炸事故發生時,地面沖擊波的輻射范圍大、強度大;
③井儲式,顧名思義,是將CNG(壓縮天然氣)儲存在地下儲氣井內,一般單井水容積2~3立方米,采用進口鋼材質的套管和鋼筋混凝土固井技術,優點是安全牢固、減少占地、爆炸事故發生時減少地面沖擊波范圍和強度,缺點是耐壓試驗無法檢驗強度和密封性、制造缺陷不能及時發現、排污不徹底容易對套管造成應力腐蝕。
鄭州目前只有一座已建成未營業加氣站的儲氣方式為井儲式,其余均為罐儲式。迄今為止,儲氣井的建造中,對于套管外壁防腐與否尚無統一認識,原因大致歸結為兩個,其一,認為固井部分經混凝土包敷不會出現腐蝕,其二,認為未固井段殘留空氣有限不會出現腐蝕,所以施工中僅涂防銹漆。其實,對于未固井段而言,應進行防腐處理,以抵御地下的化學腐蝕與電化學腐蝕,并因其在長期運行過程中不能再次防腐處理,而應采用長效防腐措施,以消除儲氣井地下滲漏的安全隱患。
解決措施:對瓶儲式及其站進行改造,盡量采用井儲式;對建成的罐儲式加氣站加強檢修,重點對管閥聯結點處進行定期檢查;對待建加氣站盡量采取井儲式,并對井身采取全面長效防腐措施。
4.充裝系統安全性分析及解決措施
充裝系統的主要設備是售氣機,售氣機已全部實現國產化,上邊裝有可脫開裝置(即防止加氣槍還未取下時,汽車開走或滑動,拉斷氣體線)以及壓力--溫度補償系統,只要氣相線不纏繞住售氣機或者其他物體而致使防脫裝置不能正常工作,充裝系統的安全性是可以得到保障的,但是,在另外一方面,也就是在售氣機的內部,其電磁閥前過濾器過濾面積過小容易造成過濾器阻塞或者濾網破壞,并且,某些售氣機的三連電磁閥也頻繁損壞,使用壽命較短,這些都使得售氣機存在安全隱患。
解決措施:對加氣人員及司機進行培訓教育,使其熟悉加氣工作流程;還要對售氣機的加工、制作、組裝進行詳盡嚴格的參數要求。
5.車載儲、供氣系統安全性分析及解決措施
車載儲、供氣系統包括儲氣瓶(按其材質和工藝可分為鋼瓶、鋁合金瓶和全復合材料氣瓶)、加氣口、輸送管道、控制裝置和存量顯示裝置,車載儲、供氣系統的工作壓力有兩種(20Mpa和25Mpa),我國采用20Mpa為車載儲、供氣系統的工作壓力,儲氣瓶是其存在安全隱患之處,對鋼瓶和鋁合金瓶而言有明確的質檢指標,安全可靠,而對于全復合材料氣瓶而言,從理論上講,采用玻璃纖維、有機纖維還是碳纖維等都是完全可以的。ISO11439對于采用不同的纖維要求設計時采用不同的安全系數也是合理的。但是采用不同纖維的氣瓶對于用戶的要求是完全不同的,因為對玻璃纖維氣瓶而言,在安裝或使用過程當中造成一定的損傷,不至于造成災難性的事故,而對碳纖維的氣瓶而言,一個小小的缺陷或損傷就可能會產生非常嚴重的后果,甚至是災難性的。
解決措施:暫停使用全復合材料氣瓶,整頓雙燃料汽車改裝市場。
6.高壓管道安全性分析及解決措施
壓縮天然氣高壓管道最高工作壓力達25Mpa,多以卡套連接(卡套多為進口),卡套的材質與管道的材質不一樣,會產生金相腐蝕,同時壓力波動頻繁、波動幅度大、應力分布不均的工作條件下,容易使接頭沖脫造成嚴重漏氣,在成都市加氣站已發生多起。
解決措施:管道盡量減少卡套連接,或者使用與管道同種材料的卡套;若必須使用卡套連接處,應在卡套縫隙部分進行滲透焊處理,有效防止沖脫;并且,在管路設計過程中進行管道應力計算,盡量消除應力。
三、事故防范與處置
⒈保證建筑消防措施(排氣通風、電器防爆、消防水系統等)的正常運行;
⒉保證電器消防裝置(電器設備、自動報警裝置、防靜電、防雷裝置)的正確選擇和正常運行;
⒊在工藝技術上嚴格把關,嚴格凈化過程,從源頭上控制和減少設備遭受腐蝕和事故的損害;
⒋落實安全消防責任制,制定應急事故預案;
⒌一旦發生火災、爆炸或者非火災爆炸的泄漏事故,一定要正確處置:①發生火災、爆炸事故,要明確各自的分工職責,即由專人負責指令下達、截斷氣源、切斷電源、滅火、報警、警衛等任務;②發生非火災爆炸的泄漏事故,不可堵漏,應以霧狀水稀釋泄散的甲烷,盡量防止形成爆炸混合物;控制火源;控制周邊安全警戒范圍。
四、結語
綜上所述,對車用CNG技術的安全性分析,是為了更科學、更安全、更合理、更規范的駕馭CNG汽車加氣站這一特殊易燃易爆場所的操作和管理,從專業技術的角度,在設計、施工過程中著眼于新技術、新設備的同時,也結合我國車用CNG技術的現狀,本著安全用氣的原則,發展車用燃氣事業。
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