CNG加气站安全技术

1CNG加气站安全技术2目录1天然气汽车发展现状2CNG加气站概述3CNG加气站的一般规定4CNG加气工艺及设施5加气站安全基本知识6防爆防火措施7加油加气站消防设施8CNG加气站安全管理31天然气汽车发展现状1.1概述表1-1世界主要国家CNG汽车数量及加气站数国家CNG汽车数（万辆）CNG加气站数（座）阿根廷40.1531意大利29284俄罗斯20.5187美国6.58491102新西兰2.5190加拿大1.722120巴西1.439其它2.8801319合计104.6870277241天然气汽车发展现状1.2天然气汽车的种类天然气汽车是指以天然气作为燃料的汽车，按照压力及形态，可分为：（1）低压气囊式天然气汽车。它是指天然气以低压方式充装于汽车顶部的气囊内，直接供给内燃机燃烧，该种充装方式目前已基本上淘汰了。英文缩写为NGV。（2）压缩天然气汽车。天然气压缩至20MPa，储存于汽车用压缩天然气钢瓶中，经减压后供给内燃机。目前的天然气汽车基本上指的都是压缩天然气汽车。英文缩写为CNGV。51天然气汽车发展现状天然气概念车（德国）Opel新车（德国）61天然气汽车发展现状在德国波恩举行的“天然气驱动汽车环游”活动表明，天然气驱动比燃油驱动更有效：一公斤压缩天然气现在的价格为67欧分，而汽车可行驶相当于1.5升燃油所能达到的距离（在德国93号汽油的价格为1升1.16欧元）把天然气换算成汽油价格仅相当于42到48欧分。因为天然气在德国有直到2010年的税收优惠政策，所以与汽油柴油相比要便宜百分之七十到八十。71天然气汽车发展现状东风CNG公交客车：东风汽车集团股份有限公司（原东风汽车工业投资有限公司）和清华大学共同承担的“十五”国家科技攻关计划“清洁汽车关键技术研究开发与示范应用”项目81天然气汽车发展现状（3）液化天然气汽车。将天然气液化气后，储存于高压保温钢瓶中。它储存燃料装置的体积比压缩天然气汽车的小，行驶里程长，但技术要求高，目前尚处于开发试验阶段。英文缩写为LNGV。20世纪80年代晚期到90年代，对环境问题的重视使得NGV再次受到关注。美国1988年的汽车代用燃料法案（AlternativeMotorFuelsAct）、1990年的清洁空气法案修正案（CleanAirActAmendments）和1992年的能源政策法案（EnergyPolicyAct）引发了对NGV的研究热潮。91天然气汽车发展现状目前，美国的LNG汽车技术己完全进入实用化阶段，有成熟的产品供应。如MVE公司作为世界最大的低温储运设备的设计、制造公司之一，就设有专门的LNG业务部门，其主要的业务就是车用LNG设备及LNG燃料站的装置。日本从1969年开始进口LNG以来，进口量逐年递增，到1997年己达48.4×106万吨，现己成为世界上最大的LNG进口国。为加快NGV的推广使用，日本国际贸易和工业管理部于1990年开始实施政府资助项目--NGVUIP，日本燃气协会从1990年4月至1996年3月己在执行该项目。该协会这6年主要集中关注CNG汽车及加气站建设。而从1996年4月至2000年3月，则集中力量发展LNG汽车及其燃料站建设。到1998年底，日本己成功开发了一辆LNG燃料汽车的原型车及一个燃料站原型。101天然气汽车发展现状目前我国的天然气工业存在着供需之间地域的矛盾，即天然气产地多在四川及西北等内陆地区，而对天然气需求较大的却在东部和东南沿海等经济发达地区。而天然气管道的运输在我国又是一个薄弱环节。国家的远景规划是将在2010年建成3条国内的及2条国际的天然气管道，以期从俄罗斯及土库曼斯坦进口天然气。近期我国南部地区还将引进LNG。2004年11月11日，在重庆举办的绿色环保汽车展上，展示了一辆液化天然气汽车。11121天然气汽车发展现状1.3用天然气替代汽（柴）油的优点（1）污染少据统计，目前各大城市汽车尾气排放是造成城市空气污染的主要原因，它占了空气污染源总量的60%以上，将汽车燃料由汽（柴）油改为天然气后，尾气污染会明显减少。与汽油相比，天然气汽车尾气中，CO减少97%，HC减少72%，NOX减少39%，CO2减少24%，SO2减少90%，汽车噪音亦可降低40%，可以说，天然气是汽车最佳的清洁燃料。（2）运行费用低按汽油4元/kg，天然气1.5元/m3计，表2是二种汽车燃料的运行价格比。由表2可见，天然气汽车与汽油汽车相比较，可节省费用约0.47元/km。若将汽油车改装为双燃料汽车所需费用为6000～10000元/辆，正常运行情况下，6～12个月即可收回改装费用。131天然气汽车发展现状表1-2汽油、天然气汽车运行价格比较表（3）运行安全天然气相对密度（空气为1）小，为0.58～0.62，泄漏后很快升空，易散失，不易着火；汽油蒸汽较重，液态挥发有过程，且不易散失，易着火爆炸。天然气爆炸极限为4.7%～15%（5%～16%），比汽油（爆炸极限为1%～6%）高2.5～4.7倍，而且天然气自燃点（在空气中）为650℃，比汽油自燃点（510～530℃）高，故天然气比汽油泄漏着火的危险小。《汽车用压缩天然气钢瓶标准》（GB17258--1998）规定：钢瓶试验压力高于工作压力4倍，并安装有防爆设施，不会因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆炸，而汽油汽车的油箱系非压力容器，着火后容易爆炸。燃料热值价格运行里程运行价汽油43953（kJ/kg）4元/kg4.77km/kg0.84（元/km）天然气44688（kJ/m3）1.5元/m34.1km/m30.37（元/km）142CNG加气站概述2.1前言2002年7月1日，我国正式施行《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002），结束了我国无统一加油加气站规范的局面，使我国加油加气站的设计、施工与管理，从此走上了统一的规范化的道路。《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）以《小型石油库及汽车加油站设计规范》依据，增加了汽车用液化石油气加气站、压缩天然气加气站和工程施工内容而完成的。2000年前：《小型石油库及汽车加油站设计规范》GB50156-92《汽车用压缩天然气加气站设计规范》SY0092-98《汽车用液化石油气加气站设计规范》SY0093-98《汽车用燃气加气站技术规范》CJJ84-2000/J22-2000北京、上海、广州等地方政府还制定了地方加气站建设标准。152CNG加油加气站概述2.2标准术语（1）加油加气站：automobilegasoline/gasfillingstation（2）压缩天然气加气站：automobileCNGfillingstation（3）加油加气合建站：automobilegasolineandgasfillingstation（4）加气站：automobileLPGorCNGfillingstation（5）站房：stationhouse（6）加气岛：gasfillingisland（7）加气机：LPG（CNG）dispenser（8）压缩天然气加气母站：gasprimaryfillingstation（9）压缩天然气加气子站：gassecondaryfillingstation（10）加气井：gasstoragewell162CNG加油加气站概述2.3天然气加气站简介天然气加气站一般分为三个基本类型，即快速充装型，普通（慢速）充装及两者的混合型。常见的为快速充装型。天然气加气站（快速充装站）是指以压缩天然气（CNG）形式向天然气汽车（NGV）和大型CNG子站车提供燃料的场所。天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理，除去气体中的硫份和水份，再由压缩机组将压力由0.1-1.0MPa压缩到25MPa，最后通过售气机给车辆加气。一个典型的快速充装站所需的设备包括天然气压缩机，高压钢瓶组（或高压储气球或高压储气井），控制阀门及加气机等，辅肋设备包括一种单塔型无胶粘剂的可再生分子筛干燥器及流量计。17图2-1a成都新华CNG加气站图2-1b富顺CNG加气站图2-1c自贡双塘CNG加气站图2-1dCNG加气母站（北京）2CNG加油加气站概述182CNG加油加气站概述2.3.1天然气质量引入加气站的天然气质量不得低于现行国家标准《天然气》（GB17820）的Ⅱ类气质指标，汽车用天然气质量应符合现行国家标准《车用压缩天然气》的规定。2.3.2系统组成天然气加气站由天然气引入站管道和脱硫、脱水、调压、计量、压缩、贮存、加气等主要生产工艺系统及循环冷却水、废润滑油回收、冷凝处理、供电、供水等辅助生产工艺系统组成，可分为贮存加压生产区和加气营业辅助区。贮存加压生产区：内设天然气压缩机房（含天然气过滤、调压、计量、压缩脱水装置和储气瓶库、天然气压缩机冷却系统）。加气营业辅助区：设①加注区（含天然气加气岛）。②营业站房（含营业室、财务室、值班室、办公室、仪表总控制室等）。③综合辅助用房（含高低压变配电室、消防水系统等）。192CNG加油加气站概述2.3.3加气系统流程来站天然气经过滤、调压计量后经缓冲稳压后进入压缩机，天然气压缩机将天然气压缩加压至25MPa进入高压脱水装置除去剩余水分，脱水后经程序控制器选择安排，进高压储气瓶组或高压储气管束，分不同压力储气，不同高压天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃气汽车售气。当高压储气系统存气不足时，经程序控制器天然气可经压缩机加压直接供给售气机，经计量向燃气汽车售气。加气系统流程见图2.3202CNG加油加气站概述图2.3加气站系统流程示意图213CNG加气站的一般规定3.1供气可采取罐车运输或管道输送的方式。当压缩天然气加气站采用管道供气方式时，不应影响营网其它用户正常使用。3.2建站加油站与液化石油气加气站或加油站与压缩天然气加气站可联合建站。汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）允许汽车加油站和汽车加气（LPG、CNG）站合建。这样做有利于节省城市用地，有利于经营管理，也有利于燃气汽车的发展。只要采取适当的安全措施，加油站和加气站合建是可以做到安全可靠的。国外燃气汽车发展比较快的国家普遍采用加油站和加气站合建方式。223CNG加气站的一般规定3.3加气站储气设施的总容积限制压缩天然气加气站储气设施的总容积应根据加气汽车数量、每辆汽车加气时间等因素综合确定，在城市建成区内不应超过16m3。在《汽车用燃气加气站技术规范》（CJJ84-2000）中规定，加气站分为：一级站：总储气容积为13～16m3；二级站：总储气容积为7～12m3；三级站：总储气容积为≤6m3。而新规范《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）不对加气站分级，仅对压缩天然气加气站储气设施的总容积大小，根据加气汽车数量、每辆汽车加气时间等因素综合确定，并规定在城市建成区内不应超过16m3。233CNG加气站的一般规定3.4加油和压缩天然气加气合建站的等级划分新规范《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）中，对于加油加气合建站，分为两级，需符合下表的规定。表3-1加油和压缩天然气加气合建站的等级划分级别油品储罐容积（m3）压缩天然气储气设施总容积（m3）总容积单罐容积一级61～100≤50≤12二级≤60≤30注：柴油罐容积可折半计入油罐总容积。244CNG加气工艺及设施4.1天然气的质量、调压、计量、脱硫和脱水（1）压缩天然气加气站的进站天然气的质量应符合现行国家标准《天然气》GB17820中规定的工类气质标准和压缩机运行要求的有关规定。增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量，必须符合现行国家标准《车用压缩天然气》GB18047的规定。进站天然气需用硫处理时，脱硫装置应设在压缩机前。脱硫装置应设双塔。当进站天然气需脱水处理时，脱水可在天然气增压前、增压中或增压后进行。脱水装置应设双塔。表4-1是现行国家标准《车用压缩天然气》GB18047-2000对汽车用压缩天然气的技术要求。254CNG加气工艺