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摘要：由于天然气具有环保、清洁、可利用性高的特性。使得它在各行各业中都发挥着极其重要的作用。尤其是在车辆燃料这方面，天然气比其他清洁燃料更具有优势。随着我国家用汽车和机动车数量的逐渐增多，尾气的排放严重污染空气质量[1]。因此，为了改善大气污染，国家大力提倡使用天然气，并在此基础上建立了许多的CNG加气站。为了确保CNG加气站使用安全，本文将针对CNG加气站的安全管理进行探讨，希望进一步加大CNG加气站的安全性和使用性。
关键词：CNG加气站；天然气；管理
引言
新能源开发为天然气的应用拓展出更大空间，作为车用燃料，CNG天然气用户不断增加，其低成本、低污染、低碳环保特征受到了广大用户认可。同时，CNG加气站的安全管理也成为一项重要课题。天然气的主要构成元素是甲烷，属于典型的易燃易爆气体，一旦发生燃烧爆炸很难在短时间进行有效控制，其损失往往难以估量，对人民生命财产和社会安定造成极大威胁。因此做好CNG加气站安全管理迫在眉睫，以下将就此进行逐一分析。
1、CNG加气站的基本概述
CNG加气站简单来说就是压缩天然气向天然气汽车和大型子站车提供燃料的媒介。CNG加气站主要有三种形式，分别为压缩天然气加气母站、压缩天然气标准站和压缩天然气加气子站。这三种形式加气工艺十分相似，但又略有不同。CNG加气站母站是从天然气管道获取干燥天然气，经过处理增压后，通过加气机给汽车输送天然气，而压缩天然气加气站的标准站是从站外的天然气管道中取气，经过工艺处理，由加气机给汽车CNG储气瓶充装车用压缩天然气。至于CNG加气站子站，主要是用车载储气瓶，拖车运进CNG，通过加气机为CNG汽车充装压缩天然气[2]。为了保证CNG加气站的安全，其生产工艺系统十分复杂，主要有过滤、计量、压缩、脱硫脱水、储存、加气等流程组成，除此之外，还需要用循环冷却水、处理冷凝液、废润滑油回收等工艺系统进行辅助。由于压缩天然气具有极易燃易爆的特质，所以，国家规定在高压状态下，中国燃气CNG的空气质量技术指标必须达到标准要求，确保加气站生产安全。
2、CNG加气站的发展前景
由于压缩天然气具有低成本、高效益、环保节能、使用方便的特点，正日益显示着其强大的发展潜力。近年来，随着燃气汽车的大量推广，城市天然气汽车和加气站的数量不断增大。在2015年年底我国的天然气汽车数量就高达411万辆，与2014年相比较，增长了36.3%。在这400多万车辆中，约有80％的车，将汽车的燃料由汽油、柴油等改为了用天然气。大大提升了这一年车用天然气消费量，达到了368亿立方米，占当年天然气消费总量的20%。压缩天然气的使用，不仅对治理大气中的雾霾污染具有极其重要的作用，还提高了天然气汽车在我国一次能源结构中的消费比重，使得经济消费结构得到了完善[3]。随着压缩天然气的大量使用，各类加气站的数量也随之增加，截止到2015年底，我国的CNG加气站的数量就已经高达4455个，2016年我国投入运营压缩天然气加气站达到5285座，到2017年末基本实现加气站建成6680个。虽然天然气汽车和加气站的增加增长幅度十分可观，但从整体水平来看，我国的压缩天然气加气站的发展尚不完善，尤其是在安全管理方面，还存在着诸多的问题。
3、CNG加气站的危险性
3.1、泄露情况引发事故以及高压运行中危险性
天然气是CNG加气站中主要的原料，众所周知，天然气是属于可燃性气体，使用过程中有较大的危险性。天然气燃烧过程中很容易扩散，扩散速度较快，一旦出现火灾很难及时控制，最终会造成爆炸[4]。加气站使用过程中一直处于高压状态，这种情况下极易形成泄露，泄露地点不确定，泄露的气体遇到火源之后就会形成爆炸，造成较大的人员伤害和经济损失。当加压设备技术不够规范，就很容易造成火灾事故。
3.2、易燃易爆危险
天然气的核心成分是甲烷，这是一种高危易燃易爆气体，5%~15%即可达到爆炸浓度。而且天然气一旦燃烧就会形成巨大热值，扩散系数可达0.196。基于其化学性质，一旦发生燃烧或者爆炸，就会在极短时间内快速蔓延，而且很难采取有效控制手段，风险危害及其巨大。
3.3、多种引火源的存在以及安全培训不到位
近年来，商业性目的出现的汽车加气站逐渐增多，建设的地点多处于车辆往来比较频繁的干道附近。四周环境复杂，火源出现的几率较高，像周围建筑烟囱中的火星等都存在着潜在的火灾隐患，还有出入频繁的车辆，打火机、烟头较多，还有一些化纤类衣物之间的静电等都有可能造成火灾或者爆炸。除此之外还有部分工作人员操作不符合规范，不能使用正确的工具从而产生火花等都会带来不安全火源。CNG加气站工艺程序较复杂，对工作人员的技术要求较高，没有经过专业培训的工作人员在实际工作中容易造成违反安全规定的操作，还有一些工作人员对消防安全问题不了解、不重视，不能在第一时间发现火灾引患，同时也不具备应对突发事故的能力等，都会增加CNG加气站的危险性。
3.4、明火危险
CNG加气站多数位于主干道一侧，交通流量较大，而且周边环境相对复杂，需要重视明火风险[5]。加气过程中还会有很多引火源存在，尤其是各类加气设备有可能存在电气火花。加气过程中天然气会在输气管道内快速流动，这一物理现象容易造成静电火源。
3.5、高压运输风险
虽然天然气具有较高的实用价值，但同时也存在一定的缺陷，尤其是在运输方面。为了防止天然气泄露，我们一般都会选取密封性十分好的储气设备，将气体加压后进行运输，不仅要花费大量的时间、资金和人力对天然气进行增压，还要保证其在高压和运输过程中，储气设备和运输管道密封性良好，不会引发天然气泄漏，造成大型安全事故的发生。而且，CNG加气站一般都是以车辆为载体进行天然气输送，所以，一旦在运输过程中出现安全问题，后果将不可估量。
3.6、操作人员技能问题
CNG加气站的安全管理水平不高，很大程度上是由于人为原因造成的。由于天然气运输具有较高的危险性，使得这方面的专业管理人员数量严重不足，一些企业为了填补空缺，只能降低选择标准[6]。这些人由于自身能力不足，又缺乏专业知识技能的指导，安全意识也比较薄弱，因而在CNG加气站对设备进行随意操作，造成工作现场管理秩序的混乱，违规操作、凭心情工作的现象时常发生，进一步加大了安全事故的发生概率。
4、加强CNG加气站安全管理的措施
4.1、严格挑选天然气储气设备
要想确保CNG加气站天然气运输安全，我们首先必须确保天然气的储气设备具有良好的密封性。一般情况下，天然气的储气设备有两种形式：①开放式的；②半开放式的。不论是开放式的还是半开放式的，材料都是选用优质钢材制成的，具有良好的耐腐蚀性，符合国家的相关标准。除此之外，在加气站内还应该设置相应的储气设备室，要选较为轻薄的不可燃材料，这样可以把天然气与其他设备进行有效的隔离，确保不会因为失误发生较大的安全事故。
4.2、高压运输风险及防范
天然气本身具有较强的挥发性，必须进行压缩处理后才能存储和运输，因此CNG天然气需要通过高压存储装置进行运输，而且对运输流程、运输设备有着较高要求。如果运输管道出现泄漏，就会造成天然气大量泄漏而引发燃烧爆炸事故。在车辆运输过程中，稍有泄露就可能造成爆炸事故，对民众生命财产安全造成极大威胁，同时也会对周边交通环境造成毁灭性破坏。基于此，在CNG天然气运输中需要对运输设备质量和性能进行严格检测。加气站需要在天然气输送管道上安装应急截断阀门，一旦发生火灾或者泄露，能够及时切断阀门控制事态蔓延，从而降低损失。加气站需要配备完善的安全预警设备，能够对紧急情况做出及时处理，尤其需要对加气站直接工作设备的安全性进行实时监测，严防有害气体泄漏。设备运行中需要对各项数据进行及时观察分析，一旦发现数据异常要及时查清原因，及时报警，以免造成风险因素蔓延。
4.3、合理设置防火间距
设置适当的防火间距有利于保障天然气储存中的安全性，维护人们的生命和财产的安全。设置合理的防火间距是指压缩天然气储气瓶组、压缩机组等要尽可能的远离周围建筑，在安全范围内设置[7]。除了生产中必须的设备，加气站中不能再建设其他设备以及摆放其他设备。分区设置加气站办公室，由专门的人员进行管理。储气设施能够满足国家标准的规定，尽可能的选择接口和瓶阀少、安全性能较高、储存容积大的储气瓶。定期对储气瓶进行检修，周围设置防火墙，可以使用混凝土进行设立，最大限度的减少爆炸损害程度。
4.4、安全监控预警与事故应急综合管理系统
CNG加气站需要构建功能完善的安全预警设施，配备应急处理系统，能够对站内安全状态、工艺流程进行全面监管，尤其能够对气源质量、站内核心工作节点进行实时监控，如检测硫化氢含量、压缩机运行性能等，设置相应的安全阈值和预警阈值，一旦有事故隐患能够及时报警。监控系统接到预警通知后，能够启动紧急处理装置。安全监管人员能够通过视频对现场进行控制，强化人为操作规范，减少由于操作失误造成的站内风险。如有事故发生，系统能够及时启动应急装置，并计算出最佳故障解决方案，为事故处置起到良好的辅助作用。
4.5、天然气质量要达标
进入加气站的天然气、储气装置中压缩天然气的质量要能符合我国相关规定内容。通过双塔轮用装置设置脱硫装置，以保证装置的安全性。此外，相应的工作人员要定期的对天然气质量进行检查，从严把关，对于不符合装置要求的储气罐及时净化处理[8]。处理过程中要通过专门的技术人员结合自身的专业知识和实践经验进行，制作出合格的天然气，促进加气站工作顺利进行。
4.6、CNG加气站压缩系统与系统内设备优化
4.6.1、压缩机结构优化
目前，CNG加气站压缩机主要有两种形式：水平对称式压缩机和角度式天然气压缩机。水平对称式压缩机对于机型的平衡性要求较高，且要求的平衡为惯性力和惯性力矩。因此，水平对称式压缩机运行较其他机型振动和噪音小，该压缩机在CNG加气站的应用中最为广泛。角度式天然气压缩机的运行与功率和体积因素相关性较大，因此影响运行稳定的因素较多，主要应用在中小型的CNG加气站中。
4.6.2、润滑方式的优化
压缩机润滑方式主要有：有润滑油和无润滑油两种。润滑油的润滑模式是在压缩机高压状态下，将润滑油带入到压缩机系统中以达到充分润滑压缩机各部件的目的。润滑油润滑模式可以延长压缩机的使用寿命，但这种方式对天然气的质量有较大的影响。对于无润滑油模式主要考虑摩擦热和汽缸磨损的问题，此种润滑模式下的压缩机一般处于低速运行状态下，且使用寿命较短，但天然气的质量不受到影响[9]。良好的润滑方式需要结合上述两种润滑优点，即少油润滑，即保证压缩机的使用寿命，也能够对天然气的质量产生较小的影响。
4.6.3、压缩机冷却方式优化
目前，常用压缩机的冷却方式为水冷冷却，但据相关的使用情况分析发现，该种冷却方式对压缩机产生一系列不良的影响，会缩短压缩机的使用寿命，其运行经济性也不好。风冷冷却是利用空气流动进行冷却的方式，较水冷冷却，风冷效果更佳，且能较好地控制压缩机各级设备的压缩比，运行经济性更好。在压缩机实际运行中，应该优先选择风冷冷却和水冷冷却混合使用，即加气站的压缩机设置冷却水管道，冷却水接到凉水塔里进行风冷。
4.7、CNG加气站预处理系统与系统内部设备的优化
在CNG进行压缩前需要对其进行预处理，主要的目的是去除CNG气体中的硫化氢和水分。脱除硫化氢是为了降低硫化氢等酸性气体对于系统管道的腐蚀，脱除水分是防止CNG在降温和加压过程中，水分发生凝结造成冰堵。
4.7.1、脱硫系统的工艺及设备优化
水合氧化铁对于天然气中的硫化氢气体具有很好的吸附作用，因此可以在水合氧化铁中添加定量的催化剂，制备脱硫剂[10]。利用这一脱硫剂对天然气中的硫化氢进行脱除。设备的优化也应该利用这一方法进行。据相关数据显示，该方法具有很高的经济效益。一般情况下，脱硫系统的运行费用与天然气中的硫化氢含量有关，硫化氢气体含量大，其运行投资成本往往较高。但该方法的脱硫效率较好，因此可以在一定程度上降低投资费用。
4.7.2、脱水系统的工艺及设备优化
脱水系统的处理费用与一次装填料的多少有关。一般情况下，高压脱水具有投资小、占地少等优点，从设备优化角度分析，高压脱水只适用于处理气量较少的CNG加气站。在水分不确定天然气加气站中常用高压脱水工艺。低压脱水能够给压缩机较大的选择空间，并且对气源品质要求不高，能够延长填料和活塞的使用寿命，但一般会存在二次污染。设备应用而言，低压脱水工艺可以应用在气量较大情况下的水分脱除，在站场中可以应用较大的面积。目前，高压脱水由于不存在二次污染，因而得到较广泛的应用。
结束语
综上所述，通过对CNG加气站的安全管理中存在的问题进行分析，我们可以进一步对其进行改进，使压缩天然气加气站的操作和管理更加科学合理、安全规范，从根本上提升加气站的运行质量和使用性能，为我国CNG技术产业的可持续发展和能源结构的改变奠定坚实的基础。
参考文献：
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