城市CNG汽車的危險性分析及安全對策措施

摘 要

摘要：文章通過對壓縮天然氣(CNG)汽車的危險性進行分析，提出能引起壓縮天然氣(CNG)汽車事故的種種因素，然后采取相應(yīng)的安全對策措施，防范事故發(fā)生。關(guān)鍵詞：天然氣；CNG汽車；危險性；安
摘要：文章通過對壓縮天然氣(CNG)汽車的危險性進行分析，提出能引起壓縮天然氣(CNG)汽車事故的種種因素，然后采取相應(yīng)的安全對策措施，防范事故發(fā)生。
關(guān)鍵詞：天然氣；CNG汽車；危險性；安全對策措施
    CNG汽車由于具有節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)點，已成為當(dāng)今世界汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向。目前我國的CNG汽車總數(shù)約10萬輛，且據(jù)專家預(yù)測CNG汽車在5年-10年內(nèi)更有猛增10倍-15倍的趨勢，考慮到綜合成本及環(huán)保因素，城市使用CNG汽車(出租車及公交車)已經(jīng)成為重點發(fā)展對象。
    盡管CNG代替汽油、柴油做汽車燃料的技術(shù)已比較成熟，但由于CNG作為車用燃料在我國應(yīng)用還不廣泛，從工藝技術(shù)上到產(chǎn)品質(zhì)量上都有待于不斷完善和提高。而在CNG汽車使用過程中，政府更多關(guān)注加氣站的建設(shè)，而對CNG汽車帶來的問題沒有給予足夠的關(guān)注，近年來發(fā)生的一系列出租車及公交車燃燒、爆炸事故提出了值得重視的問題。本文試對這些問題做探討。
1 CNG汽車的工作原理
    CNG汽車的工作原理是將加氣站加壓后的天然氣，利用加氣機經(jīng)過汽車的充氣閥、單向閥送到高壓氣瓶中；高壓氣瓶的天然氣利用壓差原理，通過單向閥、充氣閥、過流保護手動截止閥、排氣閥、過濾器、主氣閥、減壓器，生成接近常壓的天然氣；再經(jīng)過動力閥、混合器、化油器進入發(fā)動機，以達到燃燒提供動力的目的。見圖1。
2 CNG汽車的危險性分析
    CNG汽車的危險性來源于使用介質(zhì)的特性及運行時處于高壓狀態(tài)，一旦發(fā)生事故后果比較嚴(yán)重。具體如下：
2.1 天然氣具有危險性
    天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃氣體，甲類火災(zāi)危險|生。常溫常壓下爆炸極限為5%～15%(V/V)，在12.66MPa下，爆炸極限擴到5.7%～45.7%，而車用CNG壓力更高。最小點火能量僅為0.28mJ，燃燒速度快，燃燒熱值高(平均熱值為33440kJ/m3)，對空氣的比重為0.55，擴散系統(tǒng)為0.196，極易燃燒、爆炸，并且擴散能力強，火勢蔓延迅速，一旦發(fā)生火災(zāi)難以施救。
2.2 泄漏引發(fā)事故
    天然氣汽車的工藝過程處于高壓狀態(tài)(減壓器之前均為20MPa的壓力)，鋼瓶組閥器連接點較多，工藝設(shè)備容易造成泄漏，氣體外泄可能發(fā)生點很多，氣瓶、單向閥、充氣閥、過流保護手動截止閥、排氣閥、過濾器、主氣閥、減壓器等都有可能發(fā)生泄漏。泄漏氣體一旦遇引火源，就會發(fā)生火災(zāi)和爆炸。1995年9月29日，四川自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸，造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡事故。
    造成天然氣汽車泄漏的原因也很多，其中非法改裝為主要途徑之一。某些商家為牟取超額利潤不按標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)嵤难b時安裝位置不對、或使用不合格配件安裝工藝簡化等，都極易引起天然氣汽車在運行過程中產(chǎn)生泄漏，而一旦發(fā)生泄漏，后果不堪設(shè)想。
2.3 高壓運行危險性大
    CNG汽車使用的一般為20MPa的壓縮天然氣，使用的氣瓶為目前國內(nèi)可燃氣體的最高壓力貯存容器。若鋼瓶或其他設(shè)備管線不能滿足基本的技術(shù)要求，稍有疏忽，便可發(fā)生爆炸或火災(zāi)事故。2007年10月16日下午3：50左右，東營市黃河路春河天然氣汽車加氣站發(fā)生汽車加氣罐爆炸事故，造成2亡3重傷的嚴(yán)重傷亡事故。
    系統(tǒng)高壓運行過程中受溫度及顛簸撞擊的影響容易發(fā)生超壓，系統(tǒng)頻繁加卸載造成設(shè)備疲勞損壞，系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用壓力，最終超過設(shè)備及管線的強度極限而爆炸或局部炸裂。
2.4 天然氣質(zhì)量差帶來危險
    在天然氣中的游離水未脫凈的情況下，積水中的硫化氫容易引起鋼瓶腐蝕。硫化氫的水溶液在高壓狀態(tài)下對管件和容器的腐蝕，比在4MPa以下時進行得更快、更容易。
    從以往事故被炸裂鋼瓶的檢查情況看，瓶內(nèi)積存伴有刺鼻氣味的黑水，有的達到了2.5kg～5kg，其中積水里的硫化氫含量超過了8.083mg/L。氣瓶的排污問題與氣體質(zhì)量關(guān)系極大。
2.5 存在多種引火源
    城市CNG汽車(主要為出租車和公交車)運行在城市繁華地段、人員集中的地方，汽車天然氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏時，復(fù)雜的周邊環(huán)境如人員抽煙、餐飲生火、化纖服裝穿脫產(chǎn)生的靜電火花、燃放鞭炮的散落火星、經(jīng)過車輛的排放等都能引發(fā)燃燒和爆炸，產(chǎn)生人員傷亡的嚴(yán)重后果。另外，電線過熱著火，金屬碰撞跳出火花，跳出靜電火花，進氣系統(tǒng)巾，發(fā)動機回火噴出火焰也會產(chǎn)生燃燒和爆炸。
2.6 CNG汽車加氣、運營過程中危險性分析見表1。
 
3 CNG汽車采取的相應(yīng)安全對策措施
3.1 確保合格的天然氣汽車出廠是保證安全的本質(zhì)條件
    汽油汽車或公交車改裝時應(yīng)到正規(guī)的有改裝資質(zhì)的單位進行改裝，燃氣汽車的改裝應(yīng)符合《燃氣汽車改裝技術(shù)要求》GB/T18437.1—2001；改裝完后要試壓試漏。關(guān)鍵是改裝車本身的質(zhì)量要有規(guī)定的要求。
    改裝車只是一種過渡期的權(quán)益之計，關(guān)鍵要推行單燃料車(純氣體燃料車)，這是保證環(huán)保效果和使用效率的根本保障。
3.2 定期進行安全檢查維護
    車輛的檢查分為每班例檢、定期檢查和建檔定期保養(yǎng)。
3.2.1駕駛員做好出車前、收班后的例檢
    (1) 出車前檢查燃氣系統(tǒng)是否漏氣和異常現(xiàn)象?；旌掀?、化油器應(yīng)無松動；查看高壓表氣壓指示是否正常，確保當(dāng)天行駛的氣量；檢查過流保護截止閥手柄是否開啟、開啟角度是否正確(90度)；
    (2) 每天檢查發(fā)動機的電器系統(tǒng)：高壓線及各電源線接觸可靠；保險、起動機、發(fā)電機防護罩完4 結(jié)語好，各處無跳火現(xiàn)象。
    (3) 隨時保持發(fā)動機外部清潔。
    (4) 每周清潔空氣濾清器，每兩周混合器膜片保養(yǎng)清潔一次(不得使用汽油清洗)。
    (5) 經(jīng)常檢查電瓶、高壓線、火花塞工作性能，高壓火花強度等。
3.2.2車輛定期進行安檢和維護
    (1) 維修人員每月至少進行一次安全檢查。各出租車公司、公交公司應(yīng)根據(jù)《燃氣汽車改裝技術(shù)要求》GB/T18437.1—2001等國家法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)編制《CNG汽車保修安全操作規(guī)程》、《CNG汽車使用安全操作規(guī)程》、《CNG汽車保養(yǎng)技術(shù)規(guī)范》。同時建立完善的維修隊伍，維修人員經(jīng)培訓(xùn)合格后上崗，維修人員對在用的天然氣出租車、公交車每月至少進行一次安全檢查并做好檢查記錄。并按照工藝路線單嚴(yán)格對車輛的油、氣、電、水路和容器設(shè)施點檢查和維保，保證設(shè)備的完好率。
    (2) 定期檢驗CNG鋼瓶
    對在用的天然氣汽車鋼瓶應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定進行檢驗。使用未滿15年的每3年檢定1次；超過15年未滿20年的每2年檢定1次；超過20年的每年檢定1次。意外事故嚴(yán)重撞擊后應(yīng)及時檢定。
3.2.3做好建檔定期保養(yǎng)
    各出租車公司、公交公司應(yīng)建立天然氣汽車自動化管理系統(tǒng)，健全安檢維保檔案，實行一車一檔，做好定期保養(yǎng)。每車每年應(yīng)做兩次保養(yǎng)，保養(yǎng)過程中，主要檢查部件是否松動，閥門是否啟閉自如，更換易損件(如過濾器、過濾網(wǎng)等)，定期更換安全附件(如到期更換減壓器安全閥等)，全面檢漏等。
3.3 編制事故應(yīng)急救援預(yù)案或事故應(yīng)急處理手冊
    各出租車公司、公交公司應(yīng)根據(jù)《生產(chǎn)經(jīng)營單位安全生產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》AQ/T9002—2006及《CNG汽車保修安全操作規(guī)程》、《CNG汽車使用安全操作規(guī)程》、《CNG汽車保養(yǎng)技術(shù)規(guī)范》等的要求編制事故應(yīng)急救援預(yù)案或事故應(yīng)急處理手冊，發(fā)放給司乘人員，并定時進行演練，使司乘人員能夠沉著、果斷處理管道破裂、爆燃等緊急情況。將事故控制在萌芽階段，不至于蔓延，最大限度地減少人員傷亡。
    CNG汽車作為我國21世紀(jì)開發(fā)綠色汽車的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，在使用和運營過程中，安全始終都是十分重要的工作。為此，政府和企業(yè)必須引起高度重視，在宏觀上進一步加大投入，制定切合實際的發(fā)展規(guī)劃的同時；要注重解決因車輛安全技術(shù)和管理缺陷帶來的公眾安全問題。從CNG汽車改裝資質(zhì)、出租車公交車運營資質(zhì)、完善的售后維修體系及安全管理體系上加強管理，并設(shè)置準(zhǔn)入條件，從源頭上對事故進行預(yù)防，促進CNG技術(shù)更安全、更規(guī)范、更有序地健康發(fā)展。
參考文獻：
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6 田貫三等.燃氣爆炸極限計算方法的研究.煤氣與熱力，2006.3
 

(本文作者：伍學(xué)龍 陳宇元 湖北民生石油液化氣有限公司 430000)