浅析压缩天然气（CNG）加气站的消防安全措施

吴俊毅

（曲靖市消防救援支队，云南 曲靖 655000）

0 引言

随着汽车清洁能源技术的推广运用，压缩天然气（CNG）作为一种理想的汽油或柴油替代清洁能源，其应用技术经过不断的发展已日趋成熟。其价格低廉、燃烧效率高、无污染，使用安全便捷等特性，使得压缩天然气汽车得到广泛运用，继而CNG加气站也就大量应运而生。为此，研究和探讨压缩天然气（CNG）加气站的消防安全措施，对于消防救援机构防火部门来说就显得尤为重要。

1 CNG加气站的概念、分类及其工艺流程

1.1 概念

CNG加气站是指以压缩天然气形式向CNG汽车和槽车加注燃料的站场。管道输送气体经净化处理，脱硫、脱水后，由压缩机组（器）将压力由0.1Mpa至1.0Mpa压缩至25Mpa，通过加气系统进行加气作业。

1.2 分类

CNG加气站按站区规模或是否从站外天然气管道进气分为：母站、常规站、子站。母站是从站外天然气管道进气，经过工艺处理并增压后，通过加气柱给CNG槽车充装气体。常规站是从站外天然气管道进气，经过工艺处理并增压后，通过加气系统给汽车CNG储气瓶充装气体。子站是用CNG槽车运进压缩天然气，通过加气系统为CNG汽车加注CNG燃料。

1.3 工艺流程

母站是将天然气通过高压管线输送到加气站，经过滤、计量后，进行干燥处理，干燥后的气体通过缓冲罐进入空压机。压缩后的天然气一路通过控制系统，进入储气装置，再通过加气系统给CNG燃料汽车加气；另一路供CNG槽车充装。

常规站是将天然气通过中压管线输送到加气站，经过滤、计量后，进入干燥器，经干燥处理后，再经缓冲罐后进入压缩机加压，通过优先顺序控制盘为储气井组充装天然气，或直接输送至加气机为CNG燃料汽车加气。

子站是用CNG槽车运入压缩天然气，经卸气操作后进入空压机，然后通过控制系统进入加气系统和储气装置。

2 CNG加气站的火灾危险性

2.1 天然气的火灾危险性

天然气是烃类和少量非烃类混合气体的总称。其主要成份是甲烷（约在95%以上），并含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以上的烃类以及少量的二氧化碳、氢气、硫化氢等非烃成份。天然气属甲类易燃易爆物质，爆炸浓度为5～15%，点火能量仅为0.28毫焦耳，与空气混合形成爆炸性混合物，遇明火、静电极易燃烧爆炸，并且流散能力极强，一旦发生燃烧爆炸事故，火势蔓延迅速，扑救困难。

2.2 CNG加气站内工艺系统火灾危险性

CNG加气站内工艺系统主要由六部分组成，分别为：调压计量系统、净化系统、压缩系统、储存系统、加气系统、控制系统[1]。

（1）净化系统。此系统主要有除尘、脱硫、脱水、干燥等工序。工艺过程受人为干扰因素较大，人为操作失误或阀门、阀门及管道焊缝处出现泄漏，遇明火或电火花等火源就可能发生火灾爆炸事故。

（2）压缩系统。该系统主要是采用空压机进行多次压缩，将天然气的压力提高至25MPa，然后通过管网输送至储气系统和加气系统。气体在压缩时，处于气体分子处于高压活跃状态，火灾危险性高。

（3）储存系统。储气井、回收罐、管道等装置均为压力容器，压力容器内的的介质是以压缩状态存在的，它的压力并不是由自身重量产生，而是来源于气体分子间的相互作用，它的作用力作用于容器和管道内的所有表面，压力容器本身存在缺陷，受压超过设计承压，容器腐蚀、承压能力下降以及操作失误、维护检查不到位等均会造成压力容器爆炸燃烧事故。

（4）加气系统。加气系统工作时，易造成静电聚集，此外，加气机的加气胶管长期使用疲劳破损、加气系统限压设施失灵、人员违章操作等也容易引发燃烧爆炸事故。

（5）控制系统。控制系统主要是对站内各工艺流程、设施设备进行集成智能控制。自动工艺控制失误，造成物质泄漏或超温等现象，也可能发生火灾爆炸危险。

2.3 作业安全风险分析

作业安全风险主要发生在压缩机房（器）、CNG槽车充装、CNG加气三个环节[2]。

2.3.1 压缩机房（器）的安全风险

CNG压缩机工作时，由于长时间处于高压高负荷运行状态，极易造成压缩机气缸冲顶，即气缸密封垫片破损，破损口会瞬间析出大量天然气，遇静电火花、金属物品碰撞、电器开关闭合打火、电器线路短路等会瞬间引起爆炸燃烧。此外，压缩机震动、管路冰封等引起的爆炸燃烧事故也占据相当大的比例。

2.3.2 CNG槽车充装时的安全风险

CNG槽车充装时，常见事故有：①CNG泄漏。充装时高压软管与槽车操作舱内快装接头连接处气密性不严；或者未连接防脱挂钩，在充装过程中高压管道脱落，造成CNG泄漏，当浓度达到爆炸极限时，遇点火源即发生爆炸燃烧。②静电火花。流体介质在通过高压软管、接头处与管道摩擦会产生大量静电，如槽车管束的导静电片未与静电接地线连接，造成静电大量聚集放电，发生爆炸燃烧事故。

2.3.3 CNG加气时的安全风险

CNG加气机一般均设有紧急拉断装置，但从近年来几起CNG加气机发生的安全事故来看，由于加气车辆未进行手刹制动，导致在加气过程中车辆溜车，或者是车辆突然启动，拉断装置失效，有可能拉断加气枪上的加气软管而造成压缩天然气的外泄，遇点火源、静电、汽车尾气火花等发生爆炸燃烧事故。

2.4 非作业的安全风险

常见的事故有：①电气事故。电气线路铺设管线未作防护措施或保护措施不到位，电气线路年久老化、绝缘层破损漏电、短路、过载等，以及未安装防爆型电气设备等原因都会引发电气火灾。②火源管理不当。在爆炸危险区域内，由于人们使用明火不当，或对外来火源管控措施不到位等原因也会引发火灾。③雷电事故。雷电是一种大气自然现象，每次闪电在微秒级瞬间可释放出55KW•h以上能量，瞬间可以击穿电气设备的绝缘层使设备发生短路，导致火灾爆炸等直接灾害。

3 CNG加气站的消防安全措施

3.1 CNG加气站项目选址和平面布置

CNG加气站站区在选址、平面布置中应严格执行《建筑设计防火规范》[3]、《汽车加油加气站设计与施工规范》[4]和《压缩天然气供应站设计规范》[5]等国家标准。站址应符合城市总体规划、环境安全和消防安全的要求，应选择在交通便利的城郊结合部，靠近城市道路，不在城市干道的交叉路口附近，并远离居民区。平面布置中应重点考虑加气站工艺设备、设施与站外建构筑物之间以及站内设施之间的防火间距。车辆出口和入口应分开设置，站区内停车场和道路的车道宽度、转弯半径等应符合上述国家标准。站内路面及爆炸危险区域内的房间地坪均应采用水泥沙浆地面。空压机房宜采用敞开式或半敞开式建筑设计，不得设置地下或半地下。

3.2 工艺和设备、仪表的安全措施

3.2.1 工艺的安全措施

CNG加气站的工艺系统均为密闭系统，CNG在密闭的设备和管道系统中输送、储存，如发生泄漏很难察觉，目前在工艺过程中均加入臭剂，一旦泄漏使人能够及早发觉。

加气站进站天然气的质量以及进入储气装置、加气系统的压缩天然气质量应符合《天然气》、《车用压缩天然气》等国家标准的相关规定。

站内所有压力设备、管道、阀门的设计压力应高于工艺流程作业压力，且不得低于各安全阀的额定压力。埋地管道防腐设计应符合国家标准《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》[6]的相关规定，并应采用最高级别防腐绝缘保护层。进站天然气需进行脱硫处理时，脱硫装置应设置在压缩机前。压缩机组应设置安全泄放、超限报警和自动连锁停机等装置。站内不同压力级别系统的放散管宜分别设置；放散管管口的高度应符合《汽车加油加气站设计与施工规范》的相关规定。

3.2.2 设备、仪表的安全措施

设备、仪表是加气站内安全生产的重要保障，很多生产事故都是由于设备、仪表的不完善、故障、失真等因素所造成，因此，应选择符合设计要求的设备、管道、仪表、阀门等，对可能的泄漏点应进行经常性的检查、维护[7]。

CNG加气站内储气装置的总容积应根据单位时间内加气汽车数量、每辆汽车加气时间等因素综合计算，在城市建成区内不应超过18m³。加气站内CNG的储气装置应采用储气瓶或储气井，储气装置的工作压力应为25Mpa。站内的设备及管道，凡经增压、输送、储存等需显示压力的地方，均应设置压力测点，压力表的量程应为作业压力的2倍，准确度不得低于1.5级。

天然气进站管道上应设置自动和手动紧急切断阀，CNG加气站站内缓冲罐、空压机出口处应设置安全阀。储气瓶组或储气井进气总管上应设置安全阀、紧急放散管及超压报警装置。储气瓶组或储气井与加气系统之间的管道上应设置截断阀、总截断阀和加气截断阀。加气机的加气软管上应设置紧急拉断阀。

3.3 电气的安全措施

电气安全设计和电气设备的选用应符合《爆炸危险环境电力装置设计规范》[8]的有关规定。加气站内集成控制系统应设置UPS等连续供电电源，动力供电线路应采用电缆直接埋地敷设，在穿越行车道底部时应套钢管保护。加气站的防雷防静电接地、电气设备接地、保护装置接地及控制系统接地等，宜共用接地装置，其接地电阻应符合相关规定。在供电系统的主配电箱（柜）、分配电箱（柜）处应安装过电压、漏电等保护装置。

3.4 消防安全措施

加气、售气系统、气瓶间、空压机房等场所，应设置可燃气体检测器。加气站内的灭火器材配置，应按每2台加气机设置不少于1具MFZ/ABC 8Kg或2具MFZ/ABC 4Kg的灭火器；加气泵、空压机操作间应按建筑面积每50㎡设置1具MFZ/ABC 8Kg灭火器，一个点配置不应少于2具[9]。此外，还应配备防静电工作服、灭火防护服、隔热服、正压式空气呼吸器等装备。

3.5 事故预防及应急处置

CNG加气站经营、管理单位应建立健全从消防安全目标设定、消防工作组织机构、消防经费投入、消防安全制度和规程的建立和更新、消防宣传培训演练、消防设施设备管理、作业安全、隐患排查整改、风险源监控、绩效评定和持续改善为主要内容的管理机制，将安全生产标准化建设根植于生产经营的全过程。通过采取物联网信息集成技术以及购买专家进行隐患排查等方式，实现“技防”、“人防”的有机结合[10]。同时根据站内具体生产工艺以及作业过程中容易发生的事故类型，规范作业、操作程序，针对空气压缩，槽车充装，汽车加气，储气井、管道泄漏等不同事故类型，有针对性的制定应急处置预案，并组织开展培训、演练。

4 结语

消防安全贯穿于压缩天然气（CNG）加气站气体运输、储存、充装等各个工艺环节，需要经营、管理单位从“防”和“消”两个方面入手，兼顾规划建设、日常管理以及应急处置等具体内容，结合各工艺流程的火灾危险性，强化针对性的规范作业管理和实战化的应急处置能力建设，确实预防和减少火灾事故的发生。