摘　要：對CNG加氣站進行風險識別和預先危險性分析法評價，分析CNG加氣站常見事故發(fā)生的原因，提出了CNG加氣站安全管理技術措施。

關鍵詞：CNG加氣站  風險識別　預先危險性分析  防范措施

Assessment and Preventive Measures of Preliminary Hazard Analysis for CNG Filling Stations

Abstract：Risk identification and preliminary hazard analysis assessment of CNG filling stations，analysis of CNG filling stations are performed．Common causes of accidents in CNG filling stations are analyzed．The production safety management measures of CNG filling stations are put forward．

Key words：CNG filling station：risk identification；preliminary hazard analysis；preventive measure

1　CNG加氣站風險識別

CNG加氣站具有易燃、易爆、高壓的特點，一旦發(fā)生泄漏，會引發(fā)火災和爆炸事故，經(jīng)濟損失和社會影響較大。

1.1　天然氣的危險性

CNG常規(guī)加氣站和加氣母站是以天然氣為氣源，其氣質(zhì)應符合GB l7820—2012((天然氣》中的Ⅱ類氣質(zhì)標準。天然氣具有易燃、易爆、易擴散和可壓縮等性質(zhì)，其與空氣混合的爆炸極限范圍為5％～15％。按GB 50183—2004《石油和天然氣工程設計防火規(guī)范》，天然氣的火災危險性為甲B類。天然氣能以任何比例與空氣混合，如果在溝渠、廠房死角等窩風處長時間積聚，遇到火源可能燃燒或爆炸。泄漏到空氣中的天然氣如果遇到點火源可能發(fā)生燃燒，產(chǎn)生較強的熱輻射。如果泄漏的天然氣形成可爆云團后遇點火源，則發(fā)生爆炸。CNG加氣站的壓縮天然氣工作壓力一般為20～25MPa，危險性可能表現(xiàn)為物理爆炸或機件飛出。

1.2　裝置和工藝的危險性

CNG常規(guī)加氣站主要包括調(diào)壓計量系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、天然氣增壓系統(tǒng)、高壓儲氣系統(tǒng)、高壓管道系統(tǒng)、設備控制系統(tǒng)和加氣系統(tǒng)。各系統(tǒng)的設備、閥件、連接件、安全附件可能因質(zhì)量問題、氣質(zhì)、安裝不合格等因素發(fā)生天然氣泄漏，均可能發(fā)生火災或爆炸事故。

①高壓儲氣設施不合格

高壓儲氣系統(tǒng)因材質(zhì)、施工質(zhì)量不過關，可能造成天然氣泄漏，發(fā)生火災或爆炸事故。儲氣井或儲氣瓶組因儲存的氣質(zhì)不合格，如水露點過高、H2S含量超標或除塵不凈等，使高壓管道或閥件堵塞或失效，儲氣井或儲氣瓶組排污管道堵塞(積液)。

②防雷、防靜電設施不合格

接地電阻達不到要求，雷擊、靜電聚積可能成為泄漏事故的點火源。設備控制系統(tǒng)的安全連鎖部分，可能因報警、連鎖、截斷、放空環(huán)節(jié)設計不合理或維護不到位，在事故突發(fā)時不能起作用而無法有效制止事故的擴大。

③加氣系統(tǒng)的安全防護裝置設置不合理

加氣工人或汽車司機誤操作將加氣機拉倒或將高壓管道拉斷，發(fā)生天然氣泄漏，可能發(fā)生火災或爆炸事故。天然氣增壓系統(tǒng)內(nèi)的閥件、連接件由于長期承受壓力的變化，發(fā)生疲勞損傷，導致天然氣泄漏，可能引發(fā)火災或爆炸事故。

1.3　人員與環(huán)境的危險性

在裝置安全的情況下，操作人員違章作業(yè)成為事故發(fā)生的主要原因。大部分CNG加氣站均建在城市或近郊，附近有較多的居民區(qū)和單位，一旦發(fā)生事故，會有較多的人員傷亡，還會產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失和較嚴重的社會影響。

2　CNG加氣站事故統(tǒng)計分析^[1]

①事故案例

1995年8月12日，綿陽天然氣公司CNG加氣站，在給鋼瓶充氣時，因脫水處理不凈發(fā)生爆炸并造成火災。

1995年9月29日，自貢富順華油公司CNG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。

1995年10月7日，遂寧CNG加氣站，因鋼瓶質(zhì)量問題發(fā)生噴射燃燒，火焰柱高逾20m，造成直接經(jīng)濟損失逾18×10⁴元。

②事故原因分析

a．CH4的最小點火能僅為0.28mJ，天然氣極易燃燒、爆炸并且擴散能力強，火勢蔓延快。這是CNG加氣站發(fā)生燃燒爆炸的根本原因，是燃燒爆炸形成的必備條件。

b．CNG處于高壓狀態(tài)。若鋼瓶存在質(zhì)量缺陷或加壓、加氣設備不能滿足基本的技術要求，便可能發(fā)生物理爆炸。

c．天然氣泄漏。工藝裝置及天然氣管道因質(zhì)量缺陷、腐蝕、控制失靈、機械作用(如震動、敲擊)等產(chǎn)生破裂使天然氣泄漏，與空氣形成爆炸性混合物。天然氣泄漏是形成火災爆炸事故的主要原因。

d．引發(fā)燃燒、爆炸的能源稱為點火源，如撞擊、摩擦、明火、高溫表面、自燃發(fā)熱、絕熱壓縮、靜電火花、雷電火花、光或射線等，點火源是引起燃燒爆炸的要素之一。

e．操作人員違章作業(yè)，防護不當，安全意識薄弱。這是燃燒爆炸事故形成的直接原因。

3　CNG加氣站定性評價^[2]及防范措施

從CNG加氣站的工藝和裝置特點出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)安全工程的原理，采用預先危險性分析法對CNG加氣站的生產(chǎn)裝置進行分析，從事故后果找出原因，提出相應的防范措施。

3.1　預先危險性分析法

預先危險性分析(Preliminary Hazard Analysis，縮寫為PHA)是在某項工程(包括設計、施工、生產(chǎn))開始之前，對系統(tǒng)存在的危險因素出現(xiàn)的條件和事故可能造成的后果，進行宏觀、概略分析的系統(tǒng)安全分析方法。其目的是識別系統(tǒng)中的潛在危險，鑒別產(chǎn)生危險的原因，預測事故出現(xiàn)對人體及系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，確定其危險等級，并提出相應的防范措施，防止危險因素發(fā)展成事故。

3.2　采用預先危險性分析法評價CNG加氣站

以CNG加氣站的工藝及設備設施為評價單元，采用預先危險性分析法進行定性評價。

①工藝及設備設施單元預先危險性分析

a．火災爆炸危險因素形成事故的原因：天然氣泄漏、噴出，與空氣形成爆炸性混合物，遇明火或高熱；防火措施不當，與易燃物品防火距離不夠；易燃、易爆物品保管不當；電氣設備選型或布置不當；易燃、易爆區(qū)域內(nèi)違反規(guī)定，吸煙、擅自動火。

b．物理爆炸危險因素形成事故的原因：儲氣瓶等壓力容器因損傷、腐蝕、控制失靈、誤操作導致容器內(nèi)部的天然氣超壓，使容器破裂爆炸。

c．電氣傷害危險因素形成事故的原因：設備接地不良；沒有安裝漏電保護裝置或保護失效；開關罩蓋丟失；絕緣層老化失效或破損，電源線裸露；雨天潮濕環(huán)境作業(yè)；電氣設備破損或零部件丟失；沒有嚴格執(zhí)行停、送電和警示牌制度等，違章違規(guī)操作；作業(yè)人員未采取防護措施。

d．中毒窒息危險因素形成事故的原因：設備、管道、閥門腐蝕使天然氣泄漏；閥門、管件密封不良，使天然氣泄漏；設備、管道、閥門、管件連接處，因焊接缺陷或密封不良而漏氣；違章檢修；天然氣非正常放散。

e．車輛傷害危險因素形成事故的原因：車輛的機械故障；司機違章違規(guī)(如超載、超速、酒后駕車等)；疲勞駕駛。

②事故后果、危險等級和防范措施

a．火災爆炸危險因素造成的事故后果為人員傷亡、財產(chǎn)損失，危險等級為Ⅲ～Ⅳ級。應采取的防范措施：現(xiàn)場應安裝天然氣濃度報警器；制定動火、用電、使用易燃、易爆材料的消防安全管理制度和操作規(guī)程，制定危險物品管理制度并嚴格執(zhí)行；設置消防通道、消防設施和滅火器材，并設置警示標志；危險區(qū)域動火嚴格執(zhí)行審批制度，采取安全措施。

b．物理爆炸危險因素造成的事故后果為人員傷亡、財產(chǎn)損失，危險等級為Ⅲ級。應采取的防范措施：制定壓力容器設備檢查、檢測、檢修制度，并嚴格執(zhí)行，保證設備完好。

c．電氣傷害危險因素造成的事故后果為設備損壞、人員傷亡，危險等級為Ⅲ級。應采取的防范措施：電氣控制箱等應有良好的接地并在其前后鋪設絕緣板；電氣設備的外殼和電纜的金屬保護管應接零或接地保護，安裝漏電保護器；加強維護，保持電氣設備和電閘盒及接線板外罩完好無損；嚴格執(zhí)行停、送電和警示牌制度；嚴格執(zhí)行電氣作業(yè)規(guī)程和規(guī)范；檢修電氣設備時，作業(yè)人員必須實施個體防護。

d．中毒窒息危險因素造成的事故后果為人員傷亡，危險等級為Ⅱ～Ⅲ級。應采取的防范措施：保證防腐施工質(zhì)量，埋地管道應采用最高級別的防腐保護層；加強巡檢，及時消除隱患；設置氣體濃度檢測及檢漏報警裝置；加強設備的密閉化和通風排毒；管道、設備檢修時要用惰性氣體置換，并經(jīng)檢測合格；嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕事故原因排放天然氣。

e．車輛傷害危險因素造成的事故后果為人員傷亡、車輛損壞及財產(chǎn)損失，危險等級為Ⅱ～Ⅲ級。應采取的防范措施：行車前應認真檢查車況，特別是制動器；制定安全行車規(guī)程，并嚴格執(zhí)行；在危險地段，派專人指揮調(diào)度車輛；加強安全教育，杜絕違章違規(guī)。

4　安全管理技術措施^[3]

①加強制度建設，提高員工安全意識。CNG加氣站具有易燃、易爆、高壓的特點，是具有較高危險性的作業(yè)場所，且各生產(chǎn)單元工藝較復雜，一旦發(fā)生事故，均會產(chǎn)生較大損失和較嚴重后果。因此，在日常生產(chǎn)管理中應嚴格執(zhí)行各項規(guī)章制度，認真完成日常的保養(yǎng)維護，加強員工的技能培訓，提高工作技能和安全意識。

②加強設備本質(zhì)安全管理，注重檢查維修工作。加強設備本質(zhì)安全管理是杜絕事故發(fā)生的最重要的和先決的手段。因此，應該維護壓力容器本質(zhì)安全，及時更換易損件；保證自控系統(tǒng)運行正常，如出現(xiàn)異常，能及時連鎖處置；按期檢測防雷、防靜電接地電阻，防止靜電積聚。不僅要重視制度制訂，同樣要重視制度執(zhí)行。

③注重工藝安全，保證氣質(zhì)符合要求。由于CNG加氣站氣源存在差異，應根據(jù)氣質(zhì)情況設置脫水、脫硫設施，以脫除天然氣中的水分或硫化氫等酸性氣體，防止設備管道腐蝕和鋼瓶發(fā)生氫脆。對特殊氣質(zhì)如含烴氣質(zhì)，應考慮增加除烴裝置。在日常的管理維護中，應按規(guī)定進行氣質(zhì)監(jiān)測，及時更換脫水劑、脫硫劑，保證氣質(zhì)符合要求，也就是保證加氣站設備設施的本質(zhì)安全。

④劃分安全區(qū)域，加強外來車輛和人員的管理。由于CNG加氣站的加氣系統(tǒng)人員密度大、流動性大，建議推行目視化管理，將警示、禁止、消防、加氣路線等規(guī)范化明示，這是行為安全管理的一種有效手段。

⑤根據(jù)實際情況設計工藝、制定制度。應根據(jù)CNG站實際狀況有針對性地設計工藝、制定制度，才能有效保證CNG站的安全運行。如北方和南方、干燥和濕潤，帶來加氣站設計和管理的差異。高溫干燥地區(qū)應注意靜電的消除，需設置人員消除靜電的裝置；寒冷的地區(qū)注意為管路保溫，防止高壓管路或閥件發(fā)生冰堵。

參考文獻：

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[3]武新生．壓縮天然氣加氣站的安全技術管理[J]．煤氣與熱力，2008，28(5)：Bl4-Bl8．

本文作者：王湘寧  張連彬  張姝  宋海寧

作者單位：中交煤氣熱力研究設計院有限公司

  中國石油天然氣管道工程有限公司東北分公司