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1、1CNG加气站平安技术加气站平安技术2 目录1 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状2 2 CNGCNG加气站概述加气站概述3 3 CNGCNG加气站的一般规定加气站的一般规定4 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施5 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识6 6 防爆防火措施防爆防火措施7 7 加油加气站消防设施加油加气站消防设施8 8 CNGCNG加气站平安管理加气站平安管理31 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状1.1 1.1 概述概述表表1-1 1-1 世界主要国家世界主要国家CNGCNG汽车数量及加气站数汽车数量及加气站数国家国家CNGCNG汽车数万辆汽车数万辆C
2、NGCNG加气站数座加气站数座阿根廷40.1531意大利29284俄罗斯20.5187 6.58491102新西兰2.5190加拿大1.722120巴西1.439其它2.8801319合计合计104.6870104.68702772277241 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状1.2 1.2 天然气汽车的种类天然气汽车的种类 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压压缩缩天天然然气气汽汽车车。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 1 天然气汽车开展现状天
3、然气汽车开展现状天然气概念车德国 Opel新车德国 61 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状有相关质料说明，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4.5元，而汽车可行驶相当于1.5升燃油所能到达的距离。71 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状东风CNG公交客车：东风汽车集团股份原东风汽车工业投资和清华大学共同承担的“十五国家科技攻关方案“清洁汽车关键技术研究开发与示范应用清洁汽车关键技术研究开发与示范应用工程81 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状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，
4、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。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 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状目前，的的LNGLNG汽汽车车技技术术己己完完全全进进入入实实用用化化阶阶段段，有有成成熟熟的的产产品品供供给给。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
5、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。从1969年开始进口LNG以来，进口量逐年递增，到1997年己达48.4106万吨，现己成为世世界界上上最最大大的的LNGLNG进进口口国国。为加快NGV的推广使用，国际贸易和工业管理部于1990年开始实施政府资助工程-NGVUIP，燃气协会从1990年4月至1996年3月己在执行该工程。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，则集中力量开展LNG汽车及其燃料站建设。到1998年底，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 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状目前
6、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兴旺地区。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2023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 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状1.3 1.3 用天然气替代汽柴油的优点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
7、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，天然气是汽车最正确的清洁燃料。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。假设将汽油车改装为双燃料汽车所需费用为600010000元/辆，正常运行情况下，612个月即可收回改装费用。131 1 天然气汽车开展现状天然气汽车开展现状表表1-2 1-2 汽油、天然气汽车运行价
8、格比较表汽油、天然气汽车运行价格比较表3 运行平安天然气相对密度空气为1小，为0.580.62，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%5%1 15 5%，比汽油爆炸极限为1%6%高2.54.7倍，而且天然气自燃点在空气中为650，比汽油自燃点510530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。燃料燃料热值热值价格价格运行里程运行里程运
9、行价运行价汽油43953kJ/kg4元/kg4.77km/kg0.84元/km天然气44688kJ/m31.5元/m34.1km/m30.37元/km142 2 CNGCNG加气站概述加气站概述2.1 2.1 前言前言2002年7月1日，我国正式施行汽汽车车加加油油加加气气站站设设计计与与施施工工标标准准GB GB 50156-200250156-2002，结束了我国无统一加油加气站标准的局面，使我国加油加气站的设计、施工与管理，从此走上了统一的标准化的道路。汽车加油加气站设计与施工标准GB 50156-2002以小型石油库及汽车加油站设计标准依据，增加了汽车用液化石油气加气站、压缩天然气加气
10、站和工程施工内容而完成的。目前更新的标准有：目前更新的标准有：汽车加油加气站设计与施工标准汽车加油加气站设计与施工标准 GB 50156-20022006年版年版汽车加油加气站设计与施工标准汽车加油加气站设计与施工标准 GB 50156-20022023年版年版2000年前：小型石油库及汽车加油站设计标准GB50156-92 汽车用压缩天然气加气站设计标准SY0092-98汽车用液化石油气加气站设计标准SY0093-98汽车用燃气加气站技术标准CJJ 84-2000/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。152 2 CNGCNG加油加气站概述加油加气站概述2.
11、2 2.2 标准术语标准术语1加油加气站：automobile gasoline/gas filling station2压缩天然气加气站：automobile CNG filling station3加油加气合建站：automobile gasoline and gas filling station4加气站：automobile LPG or CNG filling station5站房：station house6加气岛：gas filling island7加气机：LPGCNGdispenser8压缩天然气加气母站：gas primary filling station9压缩天然气加气
12、子站：gas secondary filling station10加气井：gas storage well162 2 CNGCNG加油加气站概述加油加气站概述2.3 2.3 天然气加气站简介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
13、充装站所需的设备包括天然气压缩机压缩机，高压钢瓶高压钢瓶组或高压储气球或高压储气井组或高压储气球或高压储气井，控制阀门及加气机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枯燥器及流量计。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2-1d CNG加气母站北京2 2 CNGCNG加油加气站概述加油加气站概述182 2 CNGCNG加油加气站概述加油加气站概述2.3.1 2.3.1 天然气质量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
14、缩天然气的规定。2.3.2 2.3.2 系统组成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，可分为贮贮存存加加压压生生产产区区和加加气气营营业业辅助区辅助区。贮贮存存加加压压生生产产区区：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：加气营业辅助区：设 加注区含天然气加气岛。营业站房含营业室、财务室、值班室、办公室、仪表总控制室等。综合辅助用房含上下压变配电室、消防水系统等。192 2 CNGCNG加油加气站概
15、述加油加气站概述 2.3.3 2.3.3 加气系统流程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缺乏时，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2.3 202 2 CNGCNG加油加气站概述加油加气站概述图2.3 加气站系统流程示意图213 3 CNGCNG加气站的一般规定加气站的一般规定3.13.1供气
16、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 3.2 建站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标准GB 50156-2002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开展。只要采取适当的平安措施，加油站和加气站合建是可以做到平安可靠的。国国外外燃气汽车开展比较快的国家普遍采用加油站和加气站合建方式。燃气汽车开展比较快的国家普遍采用加油站和加气站合建方式。223 3 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施3 3.
17、1.1 天然气的质量、调压、计量、脱硫和脱水天然气的质量、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GB 17820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GB 18047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GB 18047-2000对汽车用压缩天然气的技术要求。234 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及
18、设施表表4-1 4-1 车用压缩天然气技术要求车用压缩天然气技术要求工程工程技术指标技术指标试验方法试验方法高位发热量MJ/m331.4GB/T 11062总硫以硫计mg/m3200GB/T 11061硫化氢mg/m315GB/T 11060.1二氧化碳yCO2%3.0GB/T 13610氧气yO2%0.5水露点 在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，不应高于-13；当最低气温低于-8，应比最低气温低5GB/T 17283注：1、气体体积为在101.325kPa、20状态下的体积。2、压缩天然气中固体颗粒直径应小于5。3、压缩天然气应有可觉察的臭味。加臭剂的最小量应符合当天然气泄漏到空
19、气中，到达爆炸下限的20%浓度时，应能觉察。加臭剂可用具有明显臭味的硫酸、硫醚或其它含硫有机化合物配置。244 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施2天然气进站管道上宜设置调压装置。进站管道设置调压装置以适应压缩机工况变化需要，满足压缩机的吸入压力，平稳供气，并防止超压，保证运行平安。3天然气进站管道上应设计量装置，计量装置的设置应符合以下规定：天然气流量采用标准孔板计量时，应符台国家现行标准天然气流量的标准孔板计量方法SY/T 6143中的有关规定，其流量计量系统不确定度，不应低于1.51.5级级。体积流量计量的基准状态为：压力压力101.325101.325kPakPa，温度温度2
20、020。4加气站内的设备及管道，凡经增压、输送、储存需显示压力的地方，均应设压力测点，并应设供压力表拆卸时高压气体泄压的平安泄气孔。压力表量程范围应为2倍工作压力，压力表的准确度不应低于1.5级。254 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.2 4.2 天然气增压天然气增压天然气压缩系统主要由进气缓冲罐、压缩机主机、润滑系统、冷却系统等局部组成。压缩机主机最为重要，它是加气站的心脏，其性能好坏直接影响加气站运行的可靠性和经济性。CNG加气站用压缩机的排气压力高、排量小，一般采用往复式压缩机。从润滑方式分，主要由有油润滑和无油润滑两种，对于有油润滑，在其最终排气口后应安装脱油装置。加气
21、站用压缩机的排气压力一般为25MPa，有的稍高一些，到达28MPa，也有少数厂家的压缩机到达32MPa，但分析说明，以排气压力25 MPa时最为经济、可靠和平安。进气压力范围为0.0359 MPa，压缩机排气量可根据不同规模进行选择，范围可为162000m3/h，常用排气量为200300 m3/h。264 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施图4-1 W型系列压缩机成都天然气压缩机厂274 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施7压缩机组运行的平安保护应符合以下规定：压缩机出口与第一个截断阔之间应设平安阀，平安阀的泄放能力不应小于压缩机的平安泄放能力。压缩机进、出口应设高、低压报
22、警和高压越限停机装置。压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置。压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置。8 压缩机的卸载排气不得对外放散。回收的天然气可输至压缩机进口缓冲罐。9压缩机排出的冷凝液应集中处理。压缩机排出的冷凝液中当含有凝析油等污物，有一定危险，应集中处理到达排放标准时排放。284 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.3 4.3 压缩天然气的储存压缩天然气的储存1988年在四川省南充市兴建了第一座全进口新西兰的CNC加气站。十几年来，CNG加气站储存容器内最初的氧气瓶走向了天然气专用瓶、从小型气瓶组开展到大型瓶组，上世纪90年代又出现了井式储气技术，近几年在四川大型
23、焊接容器储气形式的出现立即得到了人们的关注。目前，储气方案主要有DOT 运输部储气瓶组、ASME 机械工程师协会容器单元、地下储气井三种方案可供选择，现分别介绍如下。294 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.3.14.3.1储气瓶组储气瓶组设计压力25Mpa，设计标准为 DOT49CFR的178.37节压缩气体运输标准，平安系数为2.48，不允许有排污口，初期投资低，运行维修成本高，每3年必须把单元拆开，对每只瓶子进行水压实验。场地面积在50m2以上。属于松散结构，没有结构整体性，容器多，接头多，存在泄露危险且管线尺寸小，流动阻力大。30图4-2 诺凯系列高压储气钢瓶组韩国314
24、 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.3.2 4.3.2 地下储气井地下储气井四川从20世纪90年代初开始，研究成功了打地下井储存CNG的技术，并先后在四川、重庆、上海、等地打了50多口井进行推广应用，纳入了 行业标准汽车用燃气加气站技术标准CJJ84-2000，从2000年7月1日起正式颁发施行。储气井井筒直径为177.8mm298.4mm；井深80-200m；储气井水容积24m3，设计压力为25MPa。它由几十根石油钻井工业中常用的180mm套管通过管端的扁梯形螺纹和接头连接而成，封底和封头由焊接平盖的接头与套管通过螺纹连接，套管是按照API标准5CT制造的N80或P110钢级
25、石油套管。其占地面积很小，有利于站场平面布置；虽然初期投资较大，但据四川石油管理局提供的资料说明该储气井至少可以使用25年以上，并可以节省检验维修费，平安可靠性好。其缺点是耐压试验无法检验强度和密封性，制造缺陷也不能及时发现，排污不彻底，容易对套管造成应力腐蚀。324 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施 地下储气井装置有以下特点：1平安可靠，使用方便，免维护设计2不受环境影响，恒温和抗静电、雷电3占地面积小1m24排水彻底5无恶性事故发生CNG地下储气井的设计、施工按以下API标准及国家相关标准执行：CJJ84-2000汽车用燃气加气站技术标准。Q/CY097-98钻井技术操作标准S
26、Y/T6194-96套管和油管SY/T0420-97埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准334 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施CNG地下储气井现已成为国内CNG加气站首选储气系统。4-3c 储气井示意图 4-3d CNG地下储气井工艺流程图344 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.3.3 4.3.3 ASMEASME压力容器单元压力容器单元设计压力27.MPa，设计标准为ASME第章1节压缩气体地面存储设计标准。平安系数3，容器壁厚比同等DOT瓶壁厚高出39%，通常作为地面存储。ASME允许容器上有排污口；初期投资高，运行和维修成本低，除一般的外部和内部直观检测外，不
27、需再检测；场地要求57m2，巩固，整体结构能更好的承受冲击载荷及地震波动；其容器数量少，接头少，管线尺寸大，流动阻力较小。354 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施在新标准汽车加油加气站设计与施工标准GB 50156-2002中，对于加气站的压缩天然气的储存，有以下一些规定。1储气设施的工作压力气站标准为：最大允许充装压力应为25MPa，其设计温度应满足环境温度要求。2储气瓶应选用符合国家有关规定和标准的产品。3加气站宜选用同一种规格型号的大容积储气瓶。中选用小容积储气瓶时，每组储气瓶的总容积不宜大于4m3，且瓶数不宜大于60个。目前我国加气站采用较多的是国产60L钢瓶，每组储气瓶总
28、容积约为 4m3约储天然气 1000Nm3，60L瓶 66个。限量是为了减少事故风险度。多采用 250L、400L瓶；CPI公司 DOT标准瓶3AAX-2400型DN 559mm，L=5.3312.19m，容积V=10762577L，重量11182547kg。364 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4加气站内的储气瓶宜按运行压力分高、中、低三级设置，各级瓶组应自成系统。汽车加气的最高压力限定在20MPa，站内储气瓶的压力限定在25MPa，通过编组方法提高加气效率，满足快速加气的要求。常用加加气气方方法法有两种：一是将所有气瓶同时增至最高压后通过平衡充气瓶组自然形成高、中、低三组；另
29、一种方法是把瓶组固定分成高、中、低三组，加压方法根据各站经验而定。四川经验按1：2：3比例配置高、中、低压瓶组容量取气效率取气效率可达58%。5小容积储气瓶应固定在独立支架上，且宜卧式存放。6储气井的设计、建造和检验应符合国家现行标准高压气地下解气井SY/T 6535的有关规定。储气并的建造应由具有天然气钻井资质的单位进行。7储气瓶组或储气并与站内汽车通道相邻一侧，应设平安防撞栏或采取其它防撞措施。8压缩天然气加气站也可采用撬装式储气加气设备。374 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.4 4.4 汽车用压缩天然气钢瓶简介汽车用压缩天然气钢瓶简介 压缩气瓶有钢瓶、环向缠绕复合材料的
30、钢瓶和全复合材料气瓶3种，目前只有钢瓶有统一的国家标准，即汽车用压缩天然气钢瓶GB 172581998。简要介绍如下：1车用压缩天然气钢瓶 车用压缩天然气钢瓶主要用于长期固定安装在汽车上盛装压缩天然气燃料，容积有 30L、40L。、50L、60L、70L、80L、90L、100L、120L。具有压力高、容量大、质量轻、平安可靠等优点。主要用于各大、中城市的出租车、中巴车、公交车、环卫车等。38图4-4 车用压缩天然气钢瓶394 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施2车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶 北京兰天达汽车清洁燃料技术所生产的车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶如下：图4-6 车
31、用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶北京404 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施3车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶 钢瓶和环向缠绕复合材料的钢瓶，自身重量大，用于大型车辆上，与车体重、载物重比较，气瓶重量微缺乏道，但用在小型车辆上小轿车、出租车，气瓶重量就会影响车体的重心，与载物重相比，气瓶重量就占取了一定的比例，假设减小气瓶的自重，气瓶容积相应变小，气瓶充气量减少，因而汽车行驶的路程就会减少。全复合材料气瓶目前还没有统一标准，也还未批量生产，车用压缩天然气全复合材料气瓶具有如下优点：采用低密度、高性能的非金属材料塑料作为内胆，以低密度、高性能的复合材料作结构层，气瓶外包覆有保护层的全
32、复合材料，所以气瓶本身重量轻，且内胆制造工艺简单，一次成型，降低了生产成本。在制造上采用了环氧树脂、中温固化配方，湿法缠绕成型工艺。环氧树脂性能良好，价格廉价；中温固化，节约能源；湿法缠绕与干法缠绕相比，减少了一道工序，提高了生产效率，降低了生产成本。414 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施气瓶进行水压疲劳试验时，据研究，在疲劳10000次后，气密性完好，检压至设计爆破压力的85%，保压5分钟，无异常，其设计及制造具有可靠性。北京兰天达汽车清洁燃料技术所生产的车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶如右图。图4-7 车用压缩天然气全缠绕复合材料气瓶北京424 4 CNGCNG加气工艺及设施
33、加气工艺及设施4.5 4.5 压缩天然气加气机压缩天然气加气机为防止压缩机频繁启动及在不需要进行充气时提供气源，CNG加气站需设有储气装置。典型的设计是储气系统和售气系统通过优先顺序控制盘的顺序来实现高效充气和快速加气。通常加气站采用分级储存方式，将储气瓶纽分为高压、中压和低压瓶组，由优先顺序控制盘对其充气和取气过程进行自动控制。充充气气时时：先向高压组充气，当高压组的压力上升到一定位时，中压组开始充气，等到中压组压力上升到一定值时，低压组外始充气，随后三组气瓶一起充气，上升到最大储气压力后停止充气。取取气气时时：先从低压组取气，当低压组的压力下降到一定值时，开始从中压组取气，等到中压组压力下
34、降到一定值时，开始从高压组取气，随店从三组气瓶一起取气，直到三组储气瓶中的压力下降到车载气瓶的最高储气压力相等时，停止取气。434 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施 1加气机不得设在室内。2加气机的数且应根据加气汽车数量、每辆汽车加气时间46min计算确定。CNG加气一般分为两种，即快充气与慢充气。国内目前最好的国产加气机，华气厚普、重庆四联、濮阳联众等等，采用了目前世界上最先进的CNG专用质量流量计；由微机控制器控制，能自动显示加气量及加气金额；具有金额预置、气量预制多种加气模式；当加满气时，具有自动停机功能；可以复显最近四次的加气数据，以备查验；可以统计当班加气累计数值和汇总累
35、计数值；具有自动检测故障功能，能自动显示故障代码；在充气过程中能直接显示压力和和流量；当管道压力漏失、超压或溢流时能自动关机；输气软管装有可恢复拉断保护装置；可以同任何进口压缩机相配套模块化接入PLC中的ESD系统；444 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施 3加气机应具有充装与计量功能，并应符合以下规定：加气机额定工作压力应为20MPa。气机加气流量不应大于0.25m3/min工作状态。加气机应设平安限压装置。加气机计量准确度不应低于1.0级。加气量计量应以立方米为计量单位，最小分度值应为0.lm3。加气量计量应进行压力、温度铰正，并换算成基准状态。在寒冷地区应选用适合当地环境温度
36、条件的加气机。加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀。图4-5 长空加气机454 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.6 4.6 加气工艺设施的平安保护加气工艺设施的平安保护1天然气进站管道上应设紧急截断阀。手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。加气站灭火的最有效方法就是切断气源。在远离作业区的天然气进站管道上安装紧急手动截断阀，是为了一旦发生火灾或其他事故，自控系统失灵时，操作人员仍可以靠近并关闭截断阀，切断气源，防止事故扩大。2储气瓶组储气并进气总管上应设平安阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。每个储气瓶井出口应设截止阀。储气设施进口设置平安装置及出口设置的截
37、断阀，均为保证储气设施的平安运行及事故时能及时切断气源之用。3储气瓶组储气井与加气枪之间应设储气瓶组储气井截断阀、主截断阀、紧急截断阀和加气截断阀图4-6。46图4-6 储气瓶组与加气枪间阀门设置示意图1储气瓶组储气井；2 储气瓶组储气井截断阀；3 一主截断阀；4输气管道；5紧急截断阀；6供气软管；7加气截断阀；8加气枪474 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施4.7 4.7 压缩天然气管道及其组成件压缩天然气管道及其组成件1增增压压前前的天然气管道应选用无缝钢管，并应符合现行国家标准输送流体用无缝钢管GB 8163的有关规定。增增压压后后的天然气管道应选用高压无缝钢管，并应符合现行
38、国家标准高压锅炉用无缝钢管GB 5310或不锈钢无缝钢管GB/T 4976的有关规定。加气站用输气管道的选择除应根据增压前后的压力选用符合条文规定的管材，对压力低的管道如压力小于 4.0MPa可选用 GB 8163中的无缝钢管，对压力较高者应选用符合 GB 5310或 GB/T 14976的管子，对北方寒冷地区的室外架空管道选材还应考虑低温影响。2加气站内的所有设备、阀门、管道、管件的设计压力应比最大工作压力高10%，且在任何情况下不应低于平安阀的定压。484 4 CNGCNG加气工艺及设施加气工艺及设施3加气站内与压缩天然气接触的所有设备、管道、管件、阀门、法兰、基片等的材质应与天然气介质相
39、适应。加气站用天然气允许含有微量H2S、CO2，并可能残存少量凝析油等腐蚀性介质。因此所有与天然气接触的设备材料都应具有抗腐蚀耐老化能力。4压前的天然气管道宜理地敷设，其管质距地面不应小于0.5m。冰冻地区宜敷设在冰冻线以下。5加气站内室外高压管道宜埋地敷设。加气站内管道埋地敷设，受外界于扰小，较平安。室内管沟敷设，在沟内填充干沙可防泄漏天然气在管沟内聚集产生爆炸危险。6埋地管道防腐设计应符合国家现行标准钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计标准SY0007的有关规定，并应采用最后级别防后绝级保护层。495 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识5.1 5.1 可燃介质的危险特性及分类可燃介质的危险
40、特性及分类5.1.1 5.1.1 燃烧与爆炸燃烧与爆炸 1燃烧：燃烧是一种同时有热和光发生的剧烈的氧化复原反响，在氧化复原反响中，某些物质被氧化而另一些物质被复原。2H+O2 2H2O C+O2 CO22燃烧条件:燃烧必须具备3个条件或称3要素：有可燃物存在，它们可以是固态的，如木材、棉纤维、煤等；或是液态的，如酒精、汽油、苯等；也可以是气态的，如氢气、乙炔、一氧化碳等。有助燃物存在，即有氧化剂存在，常见的有空气其中的氧、纯氧或其它具有氧化性的物质。有能导致着火的能源，如高温灼热体、撞击或摩擦所产生的热量或火花、电气火花、静电火花、明火、化学反响热、光能、绝热压缩产生的热能等。上述3点是燃烧的
41、必要条件，缺少上述三条中的任何一条，也就不能导致燃烧。505 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识 爆炸:物质自一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以对外作机械功的形式放出大量能量的现象称为爆炸。爆炸现象一般具有如下特征：爆炸过程进行得很快；爆炸点附近瞬间压力急剧上升；发出声响；周围建筑物或装置受到冲击而发生震动或遭到破坏。简言之，爆炸是系统的一种非常迅速的物理的或化学的能量释放过程。爆轰:可燃气体或蒸气预先按一定比例与空气或氧均匀混合组成爆炸性混合气体，在全部或局部封闭的环境中容器或管道中，一经点火，就会以点火源为中心，燃烧的火焰就以圆球面形状一层层向外传播。由于是爆炸性混合气体，可燃
42、气体或蒸气与空气或氧的扩散过程已在燃烧前完成，所以其传播速度是以通常的爆炸波速度每秒数十米或数百米传播的；假设混合物的组成或预热条件适宜，就可能产生一种与通常爆炸根本不同的现象，爆炸波的传播速度可高达1000m/s，压力再升高，就会产生更大的破坏力，这种现象称为爆轰。515 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识5.1.2天然气知识及其危险特性1天然气的应用 天然气是指在不同地质条件下生成、远移、并以一定压力储集在地下构造中的气体。我国天然气储量丰富，资源辽阔，但在石油能源中消费的比例仅占到2%，与兴旺国家能源消费中所占22%的比例相比相差甚远。2天然气的化学组成 天然气是从油气田开采得到的
43、可燃性气体，其主要成分是甲烷，甲烷含量一般高于90%，其次是乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷等气态烃类。天然气的非烃类气体有硫化氢、二氧化碳、氢气、氮气以及极少量的硫醇、硫醚、二硫化碳等有机硫化合物。525 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识 天然气可分为气层气、半生气和凝析气三种。气气层层气气也称气田气，是指在地层个呈气态单独存在，开采到地而后仍为气态的天然气。伴伴生生气气也称油田气，是指溶解在原油中或者呈气态与原油共存，随原油同时被采出的天然气。伴生气的甲烷含量一般约占65%80%，此外还有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类。凝凝折折气气是指在地层的原始条件下呈气态存在，在开采过程中
44、由干压力降低而凝结出一些液体烃类的天然气。凝析气的组成大致和伴生气相似，但是它的戊烷、己烷等烃类含量比伴生气要多，一般经别离后可以得到天然汽油甚至轻柴油产品。天然气又有干气、湿气干气、湿气之分。一般来说，含90%以上甲烷的天然气称为干气或贫气；甲烷含量低于90%，而乙烷、丙烷等烃类含量高于10%的则称为湿气或富气。535 5 加气站平安基本知识加气站平安基本知识3天然气CNG的危险特性CNG的主要成分是甲烷，船甲烷含量高于90%，此外，还有少量的乙烷、丙烷等烃类，以及微量的硫化氢气体等，天然气通常是元色的气体，比空气轻，密度为0.51.0 g/m3。气层气的密度一般是空气的0.550.60倍，
45、伴生气的密度一般是空气的0.750.85倍。含有硫化氢的天然气带有臭鸡蛋味，含有戊烷以上的烃类的天然气带有汽油味。天天然然气气是是一一种种易易燃燃、易易爆爆的的气气体体，与与空空气气混混合合后后，当当其其浓浓度度在在5%5%16%16%范范围围内内时时，遇遇火火源源即即会会发发生生燃燃烧烧或或爆爆炸炸，此此外外，天天然然气气与与空空气气混混合合后后，只只要要温温度度到到达达650650左左右右，即即使使没没有有火火源源也也会会自自行行着着火火。组成天然气的气态烃本身是无毒的，但是，如果天然气中含有硫化氢时就会对人体有毒害作用。当天然气大量地泄漏到空气或室内到达一定浓度时，会使空气中的含氧量减少
46、，严重时可使人窒息死亡。此外，天然气燃烧不完全时生成的一氧化碳，对人体也有毒害作用。546 6 防爆防火措施防爆防火措施6.1 6.1 爆炸和火灾危险环境爆炸和火灾危险环境6.1.1 6.1.1 爆炸危险气体环境及区域划分爆炸危险气体环境及区域划分1爆炸性气体混合物环境 对于生产、加工、处理、转运或储存过程中出现或可能出现以下描述的环境，称为爆炸性气体混合物环境。2爆炸性气体环境危险区域划分 爆炸性气体环境的分区是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间确定的。国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准GB50058将爆炸性气体环境划分为下述 3个危险区域：0区：连续出现或长期出现爆炸性气
47、体混合物的环境；1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。国家标准汽车加油加气站设计与施工标准GB501562002附录B给出了加油加气站内爆炸危险区域的等级范围划分。556 6 防爆防火措施防爆防火措施6.1.2 6.1.2 火灾危险环境及区域划分火灾危险环境及区域划分1火灾危险环境 对于生产、加工、处理、转运或储存过程中出现或可能出现火灾危险物质的环境，称为火灾危险环境。在火灾危险环境中能引起火灾危险的可燃物质有以下4种：可燃液体：如柴油、润滑油、变压器油等；可燃粉尘：如铝粉、焦炭
48、粉、煤粉、面粉、合成树脂粉等；固体状可燃物质：如煤、焦炭、木等；可燃纤维：如棉花纤维、麻纤维、丝纤维、毛纤维、木质纤维、合成纤维等。2火灾危险区域划分 根据火灾事故发生的可能性和后果、危险程度及物质状态的不同，国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准GB 50058将火灾危险环境划分为下述3个危险区域：21区：具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。22区：具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。23区：具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。566 6 防爆防火措施防爆防火措施6.2.
49、2 6.2.2 加强可燃介质系统的密闭性加强可燃介质系统的密闭性为了防止易燃气体和易燃液体的蒸气与空气形成爆炸性混合物，应设法使易燃气体和易燃液体的设备或容器尽可能密闭，对于具有压力的设备，更应注意它的密闭性，以防止易燃气体逸出与空气形成爆炸性混合物。加气站采用燃气回收系统，可大大减少燃气散发量，对平安非常有利。为保证设备的密闭性，对危险设备及系统应尽量少用法兰连接，但要保证安装检修方便；输送危险气体、液体的管道应采用无缝钢管。加压设备，在投产前和定期检查后应检查密闭性和耐压程度；所有压缩机、泵、导管、阀门、法兰接头等容易漏油、漏气部位应经常检查；填料如有损坏应立即调换，以防渗漏；设备在运转中
50、也应经常检查气密情况，操作压力必须严格控制，不允许超压运转。576 6 防爆防火措施防爆防火措施6.2.3 6.2.3 注意通风排气注意通风排气要使设备完全密封是有困难的，尽管已经考虑得很周到，但总会有局部蒸气、气体泄漏到设备外。因此，对设置有易燃可燃介质设备的房间必须采取通风排气措施，以防止泄漏的可燃物含量到达爆炸下限。对通风排气的要求，一般是使室内可燃气体浓度低于该易燃可燃介质爆炸下限的1/4。加油加气站内，爆炸危险区域内的房间应采取通风措施，通风措施的设置应符合汽车加油加气站设计与施工标准GB 501562002的规定。对局部通风应注意气体或蒸气的密度。密度比空气大的要防止可能在低洼处积