压缩天然气(CNG)作为替代车辆燃油的新能源,具有环保清洁、价格低廉的特点,而且经过数十年技术发展,已经形成了相对成熟的技术体系。尤其是在近年来,国家大力倡导新能源经济,CNG汽车保有量不断增加,同时CNG加气站数量也在持续增加。在发展新能源经济的同时, CNG加气站的安全因素日益受到重视。
CNG加气站压缩设备运行压力需要保持在25MPa以上,达到这一压力后才能将压缩口的天然气注入钢瓶,这就需要加压设备和钢瓶质量能够达到相应要求,如果稍有差错,就有可能导致气体外泄,进而造成火灾或者爆炸事故。压缩设备有可能造成超压允准,如果设备或者钢瓶压力承载超过预期负荷值,也有可能造成配件压力过大造成炸裂,引起气体泄漏。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。
另外,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。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。
CNG天然气处于高压存储状态,如果存储设备、输送管道等有缝隙,也会造成气体泄漏。一般容易出现泄漏的不稳有焊缝、压缩机、法兰盘、储气瓶、过滤罐等。在运输过程中则有可能由于管道密闭不严造成其他泄露,或者在车辆运输中由于碰撞造成气体外泄。如果不能采取及时有效的补救措施,会造成重大火灾或爆炸
加油站同样存在可燃气体泄漏的危险。由于当油罐发生渗漏的时候,油花会漂浮在水面上,油体属于易挥发性液体,特别是汽油,导致汽油挥发。
汽油外观为透明液体,主要成分为C4~C12脂肪烃和环烃类,并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。具有较高的辛烷值和优良的抗爆性,用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上,可提高发动机的功率,减少燃料消耗量;具有良好的蒸发性和燃烧性。汽油蒸发得到烷烃类可燃气体,与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热易燃烧爆炸。也能与氧化剂发生强烈反应。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。
柴油(Diesel)又称油渣,是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含10到22个碳原子的链烷、环烷或芳烃。柴油也有一定的挥发性,挥发产物也是各种烷烃气体。
为了保证加气站、加油站的安全运行,国家标准要求必须安装可燃气体监测系统。可燃气体监测系统是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测系统。目前常用的可燃气体监测系统包括电子技术和光纤技术实现的两种系统。
电子技术主要是指催化燃烧型可燃气体监测系统,利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时,在铂丝表面引起氧化反应(无焰燃烧),其产生的热量使铂丝的温度升高,而铂丝的电阻率便发生变化。这种方法易引起电火花,安全性差,高浓度易中毒、需要经常标定和调较、探头寿命短。基于光谱吸收的光纤气体传感系统是一种新型产品,特别适合应用在加油加气站等高危场所。
气体探头安装