1 引言
压缩天然气（Compress Natural Gas），简称CNG。CNG是我国近年来以至在新世纪开发绿色汽车的高新技术产业之一。CNG汽车由于具有节能、环保、低成本等许多优点，已成为当今世界汽车工业发展的重要方向。目前我国的CNG汽车总数约10万辆，且据专家预测CNG汽车在5-10年内更有猛增10-15倍的趋势，预计在15年内将达到国内汽车的50%。
CNG技术的工艺流程为：低常压(0.3-0.5MPa)下的原料气自低压储气罐或低压天然气管网送至加湿器，增大其湿度，之后气体进入脱硫塔。使得其中的硫化氢气体与塔内氧比铁反应，去掉对金属密器腐蚀较大的硫化氢气体，天然气脱硫后被送人压缩机进行加压，使其压力达到25MPa，自压缩机出来的气体进入脱水机进行脱水，然后气体通过顺序控制盘到达终点站售气机或贮气井，作为汽车燃料。其主要优点如下：
1.1环保性与效益性
CH４作为气体燃料比固体燃料燃烧得更完全更彻底，单位热值所产生的CO２，比石油低30％，比煤碳低43％。废气排放总量是汽油燃料的1／5，因此能有效地减少对大气的污染和温室效应的形成，有利于对人类生存环境的保护。据测试，CNG汽车与汽油车相比较，尾气污染物有大幅度的明显下降，检测结果如表l所示：
CNG的效益性具体表现为：1Ｍ３天然气可代替1.1L汽油，与燃油汽车相比较，行驶相同里程可节约燃料费近1／3；与此同时，CNG汽车较普通汽车的维护成本费也可下降40%以上。
1.2 先进性与实用性
CNG技术的另-大优点，是且接用CH４作燃料，不仅可大大降低汽车机械摩擦的耗损，延长使用寿命，而且运行操作简单方便，噪音也比燃油汽车降低了40%。
我国天然气储藏十分丰富，总量为10万亿M3以上。至少可供开采70年以上。此技术的推广应用，将促进我国21世纪经济的可持续发展，并有效地改变贫油富气地区能源紧缺的被动局面。
CNG技术在世界许多发达国家己越来越引起政府及有关方面的重视，并且趋显示出强大的发展潜力。自80年代以来，在美国的许多州和地方政府，正大力提倡或积极鼓励公用及私人车辆以天然气作燃料。汽车广家也开始大规模生产以天然气作动力的轿车和轻型卡车。估计到2005年，英国使用CH4作照料的汽车将达到400万辆。据统计，目前全世界已拥有CNG汽车800万辆，有40多个国家在大力实施以气代油的战略计划，预计10年内，全球CNG汽车将超过1500万辆，其中美国300万辆，意大利50万辆，日本20万初，中国15万辆，与此同时，美国、日本、俄罗斯．新西兰等国家主产的天然气压缩机、售气机以及贮气钢瓶等配件，在安全性、实用性、先进性等方面都具有成熟领先的技术，并已开始进入中国市场。
我国CNG技术，尚处于起步阶段，总体上看，主要是改车品种单一，未形成CNG汽车整车设计的生产规模，以及建站、气质和贮气钢瓶生产的安全技术规范化、系统化等。但目前政府对此项技术的开发应用极为重视，并大力倡导，包括制定远、近期发展计划和出台一系列优惠扶持政策。由于CNG汽车有明显的环保效益，目前政府已将这一技术的发展作为改善环境污染的重要举措之一。**曾经指出：用天然气代替汽油、柴油做汽车的燃料，技术上已经比较成熟，只要在产气地区建立起分布在城市和公路两旁的换气站系统，以气代油逐步可以推广。
2. CNG加气站的火灾爆炸危险性
2.1燃爆因素
CNG场所及其钢瓶易于发生燃烧爆炸的主要因素：一是CH4介质本身属于一级可燃气体，甲类火灾危险，爆炸浓度极限为5-15％，最低点火能量仅为0.28mj，对空气的比重0.55，扩散系数为0.196。说明易燃烧，易爆炸并且扩散能力强，火势蔓延快；二是CH4气体处于高压状态，CNG技术要求充装站的压缩机加压必须达到20MPa以上，储存压力通常在20-25MPa之间，才能有效地保证钢瓶的充装和储存，这是目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。如果CNG的气质或钢瓶质量、制造工艺及加压设备等不能满足规定的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故；三是CNG技术在我国尚属新兴技术，汽车加气站的相关规范也刚出台不久，在这个发展阶段，CNG充装站的建设过程中，有关单位为降低建设成本，不严格按照现行技术标准和规范的规定进行设计、施工，甚至偷工减料或使用劣质材料建设劣质工程，致使埋下先天隐患；四是企业内部的操作人员因不熟悉CNG新技术和未参与上岗前的系统培训，导致违章作业或违反安全操作规程留下隐患；五是一些企、事业单位和主管部门没有认真落实安全组织、规章制度以及各项安全管理措施造成的事故隐患。
2.2天然气加气站的系统组成及火灾危险性分析
加气站通常由五部分组成，即气体处理系统．气体压缩系统，气体储存系统，设备控制系统和售气系统。
⑴气体处理系统此系统主要包括调压、除尘、脱硫、脱水、干燥等工序。气体在处理过程中应防止阀门、法兰盘及焊缝处出现泄漏。
⑵气体压缩系统该系统主要是通过压缩机进行多缀压缩，将天然气的压力提高至25MPa，然后通过管线送至储气瓶。气体在压缩时，处于受压、受热状态，工艺管网易造成泄露，遇火源就会发生火灾和爆炸。
⑶气体储存系统无论是那种形式的储气系统都属于高压容器，因此，气瓶的质量问题就非常重要，目前我国现有的天然气加气站的储气瓶基本部是钢质耐压瓶，由于受腐蚀或存在先天性缺陷，如不按时检查维护，极易造成气瓶或零部件损坏，引起爆炸和火灾事故。
⑷设备控制系统控制系统主要是对站内各种设备实施手动或自动控制。因此，加气站内存在着潜在的点火源，各生产环节防静电接地不良或者各种电器设备、电气线路不防爆、接头封堵不良，在天然气稍有泄露时就易发生火灾爆炸事故。
⑸售气系统售气系统工作时，易产生静电，此外违章操作也容易造成安全事故，例如工作人员违章穿钉子鞋、化纤服，或装卸工人野蛮作业，也易造成事故。在加气时汽车不按照规定戴熄火罩、熄火加气，还有尤为常见的搭载乘客在车辆加气时吸烟的现象，都为CNG生产安全埋下了重大隐患。
2.3 CNG燃爆事故的分析
目前已建成CNG充装站的运行过程中，因安全管理、安全检测手段和安全技术措施尚不到位，自1994年以来，已先后发生了多起火灾爆炸事故，发生燃爆事故的充装站占充装站总数的13.3％：如1994年9月12日，绵阳CNG充装站的2只钢瓶发生爆炸，幸无人员伤亡；1995年3月31日，绵阳地方天然气公司的CNG充装站，在给钢瓶充气时，因脱水处理不净，导致爆炸并起火成灾；1995年9月26日，自贡富顺华油公司CNG充气站因钢瓶泄漏燃气发生爆炸，造成重大经济损失；1995年10月7日，遂宁CNG充装站因钢瓶质量问题发生爆炸，将一钢瓶炸飞70多米之远，并引起实瓶库的15只钢瓶发生喷射燃烧，焰柱高达20余米，造成直接经济损失18万余元。1997年7月24日，泸州纳溪加气站在给川E00296号大客车加气时，由于驾驶员未关闭防漏阀，使天然气在车内泄露，遇乘客点火吸烟闪燃起火，烧伤18人，其中3人重度烧伤。在检查一些其它的CNG充装站时，有的也存在较为严重的事故隐患苗头。
总结事故教训和检测试验表明，CNG钢瓶发生燃烧爆炸的直接或间接原因，主要产生于以下几个方面：
⑴钢瓶的材质问题。首先，通过对CNG钢瓶的抽样检验和对爆炸钢瓶的宏观检查，断口扫描、电子探针和X射线质谱分析发现，钢瓶材料的抗拉强度值偏高，屈强比偏大，塑性指标偏低，说明强度高而塑性差。其次，通过对钢瓶材质的纯净度分析得知，部分CNG钢瓶材质中的有害杂质元素(如S、P、0)的含量超过了安全技术要求的控制指标，即S、P含量＞0.0l％。第三，钢瓶在制造工艺上的精度问题，由于目前尚无此类钢瓶生产的专门厂家和CNG专用钢瓶的技术标准，一些钢瓶的表面气泡、裂纹、结疤、折叠、分层、夹杂、光洁度、麻点和凹坑等较为组糙。表明这些钢瓶生产企业的生产工艺和制造精度难以满足技术要求，更不可能与美国、日本等发达国家的同类钢瓶相提并论。
⑵CH4的气质问题。实际上是介质中的H2S和游离水问题，天然气有深层和浅层两种，无论使用未经脱硫的浅层天然气还是使用经过脱硫的深井天然气，H2S的含量一般都控制在20mg／Nm3以下，而总硫化物的含量则控制在270mg／Nm3左右。研究指出，这个控制指标仅适合于工业与民用燃气的输配气系统，而不适合于CNG技术的运行设备。这是因为，若CH4中的游离水尚未脱净(实际也不可能脱净)的情况下，硫化物中的H2S则是导致钢瓶积水腐蚀的祸根，从已被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内积存伴有刺鼻气体的黑水，有的达到了2.5-5kg／只(其中积水里的H2S含量超过了8.083mg／L)。从理论上讲，这种H2S的水溶液(即氢硫酸)在高压状态下对钢瓶或容器的腐蚀，比在4MPa以下的管网中进行得更快，更容易。
客服微信
热线电话
