CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价
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CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价摘要:CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素,无论发生何种事故,都可能引发泄漏,火灾,化学爆炸和物理爆炸。
本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析,计算其爆炸冲击波的伤害范围。
关键词:CNG储气瓶泄漏事故后果一、引言随着天然气在汽车能源中所占比重的增大,越来越多的加气站被建立,压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)加气站是常见的一类,在各种CNG 加气站里,通过压缩机加压压缩,强行将天然气储存在特制容器内,专供汽车加气的备用装置或系统,称为储气装置或储气技术[1]。
CNG储气瓶是加气站常用的储气装置,该装置一般具有25~30MPa的高压,其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷,属一级可燃气体,甲类火灾危险性,爆炸极限为5%~15%,最小点火能量仅为0.28mJ,燃烧速度快,燃烧热值高,对空气的比重为0.55,扩散系数为0.196,极易燃烧,爆炸,并且扩散能力强,火势蔓延迅速,一旦发生事故,难以控制[2]。
CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素,无论发生何种事故,都可能引发泄漏,火灾,化学爆炸和物理爆炸,如果事故得不到有效控制,还可相互作用,相互影响,促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害,因此,对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。
二、泄漏事故后果模拟分析假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶,其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏,模拟分析如下:1.泄漏量计算1.1 泄漏类型判断P-储气瓶组内介质压力,取25MPaP0 -环境压力,取0.1 MPa,则P0 / P = 0.004k-介质的绝热指数,取1.316,则介质流动属音速流动。
1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径泄漏发生在储气瓶瓶口处,内径D0为6mm(泄漏孔100%计)泄漏孔面积A:A = π D02/4 = 2.83×10-5(m2)喷射孔等价直径D:D = D0 (ρ0 / ρ)1/2= 6×(709.5/1290)1/2= 4.45(mm)式中:ρ0 -泄漏气体密度,kg/m3;取709.5ρ-环境温度下气体密度,kg/m3;取12901.3泄漏速度式中:Q0-泄漏速度,kg/sCd-气体泄漏系数,取1.00M-分子量,取16.04R-气体常数,取8.31 J/(mol·K)T-气体温度,K;取273代入公式计算结果为:Q0= 0.28 kg/s二、造成爆炸需要的时间天然气泄漏后在空气中的浓度如达到其爆炸下限5%,遇点火源即可产生爆炸。
天然气储油库泄漏事故影响评估及应急处置天然气作为一种主要的清洁能源,广泛应用于许多国家的生产和生活中。
然而,天然气储油库泄漏事故可能对环境和人类健康造成严重影响。
因此,评估事故影响并采取应急处置措施非常重要。
本文将介绍天然气储油库泄漏事故的影响评估方法和应急处置措施。
1. 影响评估1.1 安全性评估在天然气储油库泄漏事故发生后,首先需要评估事故对周围人员和建筑物的安全性造成的影响。
评估方法可以包括风险评估、安全距离计算和爆炸分析。
风险评估可以通过考虑泄漏的天然气量、储存容器的压力和周围环境的风速等因素来估算泄漏扩散的范围。
安全距离计算可以根据泄漏气体的特性、周围建筑物的密度和风向来确定离泄漏源的最近安全距离。
爆炸分析可以通过模拟事故发生后的爆炸场景来评估其对周围环境和建筑物的影响。
1.2 环境影响评估天然气储油库泄漏事故会对周围的土壤、水体和空气质量造成影响。
因此,环境影响评估是必要的。
评估方法可以包括土壤采样和分析、水质监测和空气质量测量。
通过采集泄漏区域的土壤样品并进行化学分析,可以确定泄漏对土壤的污染程度。
水质监测可以通过采集附近水体的样品并检测其中的污染物浓度来评估事故对水质的影响。
空气质量测量可以使用传感器和监测设备来评估事故对周围空气的影响,例如检测有害气体的浓度是否超出安全标准。
1.3 健康风险评估天然气储油库泄漏事故可能对周围居民的健康造成潜在风险。
健康风险评估通过考虑暴露路径和毒性指标来评估事故对人类健康的影响。
暴露路径可以包括空气吸入、食物摄入和皮肤接触等途径。
通过检测有害气体的浓度和污染物在环境中的存在情况,可以估算人们可能接触到的污染物的剂量。
毒性指标可以根据已有的毒性研究和流行病学调查来确定各种污染物对人体的潜在危害。
2. 应急处置措施2.1 紧急疏散和警告一旦发生天然气储油库泄漏事故,应立即启动疏散计划,并向周围居民发出警报。
疏散计划应明确指示人们转移到安全区域,并应配备专门的疏散指示牌和应急广播系统。
石油与天然气泄漏事故专项安全风险辨识
评估报告
概述
本文旨在对石油与天然气泄漏事故的专项安全风险进行辨识和评估,并提出相应的应对措施。
风险辨识
通过对石油与天然气开采、生产、运输过程中可能导致泄漏事故的因素进行分析,我们确定了以下的安全风险:
- 人为因素:人员操作不当、不合格的人员培训;
- 设备因素:设备老化、缺乏维护保养、不合格的设备安装、使用不当;
- 自然因素:天气异常、地震等自然灾害;
- 管道运输:管道破裂、管道接口松动。
风险评估
我们对以上风险进行了评估,结果如下:
应对措施
针对以上风险评估结果,我们提出了以下应对措施:
- 对人员进行更加全面、系统的培训,增强其安全意识和风险防范能力;
- 定期检查设备,确保其正常运转,及时进行维护保养;
- 加强对自然因素的监测和预警,采取相应的应急措施;
- 加强管道运输的监管,并建立疏散预案。
结论
本文根据对石油与天然气泄漏事故专项安全风险的辨识和评估,提出了相应的应对措施,可以帮助企业更好地预防和减少石油与天
然气泄漏事故的发生,保障工作场所的安全。
CNG加气母站风险分析及事故后果模拟摘要:由于CNG具有易燃、易爆和易泄漏等危险性,其运行设备又处于高压状态,一旦发生事故,将对加气站场周边居民和环境造成巨大的风险和破坏,因而研究CNG加气母站运行风险及模拟事故后果严重程度,对CNG加气母站的安全管理和规划布局具有重要意义。
为此,阐述了CNG加气母站工艺流程,详细分析了CNG 加气母站运行过程中的安全隐患,并在此基础上应用挪威DNV公司开发的SAFETI软件,结合数学模型对某CNG加气母站进行事故后果模拟。
通过构建针对性强的事故模型,对CNG加气母站发生的主要事故类型和风险程度进行了模拟计算,得出了较真实的事故影响范围曲线图。
分析结果表明:该模拟方法可以为CNG加气母站的安全管理和事故预防工作提供一定的技术支撑。
关键词:CNG加气母站;风险分析;事故;模拟;SAFETI软件为了降低汽车废气排放,改善大气环境,压缩天然气(CNG)成为替代汽油、柴油的首选清洁燃料。
该燃料能降低汽车运行费用、提高经济效益,延长汽车设备使用寿命,降低维修费用[1]。
由于该燃料所具有的强大市场发展潜力,近年来,全国各地CNG加气母站的兴建数量逐年增加。
然而,由于CNG具有易燃、易爆和易泄漏等危险性,同时运行设备又处于高压状态,一旦发生事故(遇火源易发生火灾爆炸),将对站场周边居民和环境造成巨大的风险和破坏。
因此研究CNG加气母站运行风险及模拟事故后果严重程度,对CNG加气母站的安全管理和规划布局具有重要意义[2]。
1 CNG加气母站工艺流程所谓加气母站,是指与输气管道末端相连,以管道气为处理气源而修建的工艺站场。
目前国内加气母站普遍采用技术比较成熟的工艺流程,即对进站气源进行除尘、脱水、脱硫和压缩等主要处理,然后将天然气增压至25MPa,随后经加气机给专用运输车辆(CNG槽车或长管拖车)充装,运送至市区各加气站。
CNG 加气母站一般由5个操作系统组成,即计量调压系统、净化脱水系统、气体压缩系统、输气系统和输送系统[3],其工艺流程如图1所示。
CNG 储备站事故后果分析CNG 储配站常用的事故后果模拟分析方法有:蒸汽云爆炸模型(TNT 当量法,TNO 当量法),APIpub581定量后果评价模型,喷射火模型,闪火模型。
摘要:由于CNG 具有易燃、易爆和易泄漏等危险性,其运行设备又处于高压状态,一旦发生事故,将对储配站场周边居民和环境造成巨大的风险和破坏,因而研究CNG 储配站运行风险及模拟事故后果严重程度,对CNG 储配站的安全管理和规划布局具有重要意义。
为此,阐述了CNG 储配站工艺流程,详细分析了CNG 储配站运行过程中的安全隐患。
通过构建针对性强的事故模型,对CNG 储配站发生的主要事故类型和风险程度进行了模拟计算。
分析结果表明:该模拟方法可以为CNG 储配站的安全管理和事故预防工作提供一定的技术支撑。
工艺流程D 燃气有限责任公司CNG 储配站接收CNG 母站CNG 拖车来的压缩天然气,对来气进行过滤、两级换热、二级减压、加臭、过滤、计量后供给城区管网及用户。
卸气完毕后,拖车将集气管束拉到母站充气,进行下一个循环。
主要工艺流程如图模拟模型1.喷射火模型加压的可燃物质泄漏时形成射流,如果在泄漏裂口处被点燃,则形成喷射火。
CNG 储配站中压缩天然气属于典型的加压可燃物,在泄漏时如遇电火花等被点燃,极易形成喷射火。
本文所用的喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。
把整个喷射火看成是由喷射中心线上的全部点热源组成,每个点热源的热辐射通量相等。
闪火:泄漏的压缩天然气蒸气在空气中扩散,遇到火源发生突然燃烧而没有爆炸,此种情况称为闪火。
闪火的危害范围是天然气爆炸下限的扩散范围。
2.爆炸模型爆炸按性质可分为物理爆炸和化学爆炸。
CNG储配站中压缩天然气储存装置如遇外在火源等,可能造成超压,引发物理爆炸。
另外,CNG加气站的化学爆炸主要包括以下几种类型:(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧,是在无限空间中的气体爆炸。
CNG加气站风险评估分析郑CNG加气站风险评估分析1. 引言CNG(gas)加气站是指提供天然气(CNG)加注服务的设施,由于涉及到可燃气体的存储和传输,因此存在一定的安全风险。
为了确保加气站的安全运营,需要进行风险评估分析,以识别潜在的风险,并采取相应的措施进行控制和防范。
本文将对CNG加气站的风险进行分析和评估,旨在为加气站的管理和维护提供参考和指导。
2. 风险识别在进行风险评估之前,需要首先识别可能存在的风险。
CNG加气站的风险可以分为以下几个方面:2.1 火灾和爆炸CNG是一种可燃气体,如果泄漏或与其他可燃物质接触,可能引发火灾和爆炸。
例如,CNG储气罐的泄漏、CNG加气枪的泄漏等都可能导致火灾和爆炸。
2.2 漏气和泄露CNG加气站中的管道和设施可能存在漏气和泄露情况,导致能源的浪费和环境污染。
例如,管道接口密封不良、储气罐漏气等都可能引发漏气和泄露。
2.3 操作错误由于操作人员的错误操作或疏忽,可能导致CNG加气站发生事故。
例如,操作人员未正确关闭加气枪、加气枪接口松动等都可能引发事故。
2.4 电气设备故障CNG加气站的运行离不开各种电气设备,如果电气设备故障,可能导致停电或火灾。
例如,电气线路过载、电气设备短路等都可能引发电气设备故障。
3. 风险评估与控制在识别潜在风险的基础上,进行风险评估是为了确定各个风险的严重程度和影响范围,并采取相应的控制措施进行防范。
以下是常见的风险评估与控制手段:3.1 HAZOP分析通过HAZOP(危险和操作状况分析)技术,对CNG加气站进行系统性的风险分析,识别不同操作情况下可能存在的危险。
3.2 设备检修和维护定期对CNG加气站的设备进行检修和维护,确保其正常运行和安全性。
3.3 员工培训加强对操作人员的培训和知识普及,增强他们的安全意识和操作技能,降低人为失误的风险。
3.4 紧急应急预案建立完善的紧急应急预案,包括火灾、泄漏、事故等情况的处理方法和应急联系人。
CNG加气站事故及处理对策分析摘要:伴随着天然气资源的不断发展以及普及,国内加气站数量不断增多。
但是,因为CNG加气站本身存在较高的安全性风险,所以近些年仍然发生了多起加气站事故,其事故类型主要是以燃烧、爆炸以及泄漏为主。
对此,为了更好的提高CNG加气站的社会价值,本文详细分析CNG加气站事故及处理对策。
关键词:CNG加气站;安全事故;处理对策0.引言近年来伴随着我国在能源战略计划方面的实施,促使以往许多的CNG加气站建设工作得到了持续性的创新和改进,在这一大环境背景之下,我国CNG加气站也在不断的创新和改进,尤其是在人员、设备方面有着必然性的整改与重新规范化的必要性。
CNG加气站是能源经济的重要环节之一,同时在能源发展环境的背景之下燃气汽车的数量相比以往正处于快速增长态势,这也间接提高了CNG加气站使用价值,同时行之有效的安全管理显得格外重要。
G加气站事故发生的原因近些年来我国发生了多起CNG加气站安全事故。
在2004年时,郑州某CNG 加气站在为汽车加气时因为储气瓶发生爆炸,导致1人死亡、3人烧伤[1];在2005年时,重庆某CNG加气站发生储气井泄漏,其事故原因是储气井下部发生泄漏,导致钢制管线变形并被拉坏,低压储气井的阀门脱落,从而形成严重的泄漏事故;在2008年时,成都某CNG加气站在更换储气罐压力表时违规操作而导致燃气泄漏;在2010年时,重庆某CNG加气站在工作过程中加气枪的管道发生意外断裂,导致高压气浪快速涌入并发生爆炸性的冲击,导致3辆公交汽车玻璃被震碎,但无人员伤亡[2]。
通过对CNG加气站的安全事故分析,认为严重的事故类型主要涉及到爆炸、燃烧以及泄漏。
通过分析,总结出以下几点危险因素:1、天然气本身特性。
因为天然气的主要成分是甲烷,其在空气当中呈现出飘散的特性,在固定式的加气站当中机房顶部结构很容易成为天然气的聚集点,一旦出现火源便会引发爆炸;2、设备问题。
CNG加气站在加气过程中会将25MPa的高压天然气加入到储气罐当中,加气系统在高压状态下必须保持较高的封闭性特性,在管道连接位置以及设备接口等方面都有可能发生气体泄漏。
加气站常见的事故分析及解决一、事故案例案例一2010年11月10日下午4时,成都鲁能永丰加气站内发生爆炸事故:一辆车牌号为川ATH525的捷达出租车气瓶爆炸,司机当场死亡,另一位出租车司机被爆炸引起的气浪震伤。
初步分析这次爆炸事故的主要原因是车上的气瓶材质为玻纤制成的复合材料。
这次事故是不幸中的万幸,如果是在加气过程中发生爆炸,有可能引爆储气罐,后果不堪设想。
!案例二2011年11月4日,成都昭觉加气站发生氮气泄漏事故,导致两人窒息死亡。
根据初步的调查结果,事故是工人违规操作造成的,事发时工人正在进行储气罐内的气体置换,即把罐体中的空气排出来,之后注入CNG。
在这个过程中,发生了违规操作。
正常的操作程序,应把储气罐顶部的阀门打开,通过顶部排放。
底部的排放阀是严禁打开的。
工人打开底部阀门后,氮气就在受限空间的底部排放了。
因氮气密度比空气密度大,就把里面的空气往上赶,导致缺氧。
死者也是违规作业的工人。
案例三2011年10月30日下午5时,河南永城市一液化气有限公司加气站,在卸液化气过程中发生泄漏,引起爆炸。
事故共造成2人死亡,4人轻伤。
发生爆炸的是一家民营加气站,伤亡人员均系该加气站工作人员,其中加气站老板受伤。
据他初步了解到的情况,当时油罐车正在给加气站卸气,老板、老板的侄子,还有一名司机负责操作,管道突然爆裂起火,几人见势不妙慌忙逃走。
紧接着爆炸发生,加气站西边的一处平房被夷为平地,一栋楼房也受到爆炸冲击,成为危楼。
案例四2009年11月23日乌鲁木齐市一辆夏利轿车在天山区赛马场十七户宏大加油加气站2号加气位加气时发生爆炸事故。
该加油加气站工作人员在给一辆新Q号牌白色夏利车加气时,该车气罐突然发生爆炸,造成车辆报废,加气站顶部被炸2个洞,该工作人员脸部受轻伤,爆炸后驾驶员逃离现场,事故未造成火灾。
经初步核查,该新Q号牌白色夏利车在交通部门备案的登记人艾某已将车变卖,后经多次转手卖至斯某。
斯某供述:其曾在修理厂学习过汽车油改汽技术,11月8日其从孜某处以5000元的价格买下该夏利车,签订买卖协议书后,花了50元钱购买了一个家庭用的液化气罐,用4天时间改装到夏利车上。
CNG储存站风险评估分析报告1.引言CNG(压缩天然气)储存站作为能源工程领域的一种重要设施,对天然气的储存和供应起着关键作用。
然而,由于储存站涉及高压气体和复杂设备,存在一定的安全风险。
为了评估和分析CNG储存站的潜在风险,并提出相应的安全措施,本报告进行了风险评估分析。
2.风险评估方法在本次风险评估分析中,我们采用了常用的风险评估方法,包括风险识别、风险分析和风险评估。
首先,通过对CNG储存站的设备、工艺和操作进行全面调研,识别出可能存在的风险点。
然后,对每个风险点进行定性和定量分析,评估其潜在风险程度。
最后,综合各个风险点的分析结果,得出整体风险评估结果。
3.风险识别在风险识别阶段,我们对CNG储存站可能存在的风险点进行了全面调查和分析。
根据我们的研究,主要风险包括但不限于以下几个方面:- 高压气体泄漏导致爆炸和火灾的风险;- 操作错误引发事故的风险;- 设备故障引发安全事故的风险;- 违反操作规程和规范导致安全隐患的风险。
4.风险分析在风险分析阶段,我们对每个风险点进行了定性和定量分析。
根据相关数据和经验,我们评估了每个风险点的可能性和严重性,并计算出其风险等级。
例如,高压气体泄漏的风险等级较高,可能性较低,但后果严重,需要采取严格的控制措施和应急预案。
5.风险评估根据风险分析结果,我们对CNG储存站的整体风险进行了评估。
综合考虑所有风险点的风险等级和可能性,我们得出CNG储存站的风险评估结果如下:- 高风险区域:高压气体泄漏、操作错误;- 中风险区域:设备故障、违反规程;- 低风险区域:其他风险点。
6.安全措施建议针对CNG储存站的风险评估结果,我们建议采取以下安全措施来降低风险:- 加强设备维护和定期检修,确保设备运行的可靠性和稳定性;- 加强操作培训和管理,规范人员的操作行为,降低操作错误的风险;- 制定严格的操作规程和规范,防止违规操作导致的安全隐患;- 安装气体泄漏监测系统和火灾灭火系统,以及完善的应急预案,及时应对事故。
CNG典型事故案例分析1. 事故案例1995年,川东某CNG加气站一钢瓶炸裂并飞至50m远,由此还引起钢瓶库的15支钢瓶发生喷射燃烧,焰柱高达20余米。
根据调查资料显示:自1994年9月至1997年7月三年时间内,四川省的六个CNG 加气站先后有8个钢瓶产生爆炸事故;此外,2004年7月10日在成都、2004年12月13日在郑州分别发生车用复合材料气瓶爆裂事故。
这几起典型的CNG加气站火爆事故,集中反映了火灾、化学及物理爆炸所产生的冲击波超压的严重危害性。
2. 事故原因通过分析研究CNG运作过程中的事故案例,分析CNG站发生火灾和钢瓶发生燃烧爆炸的直接和间接原因,主要有以下几个方面:(1) 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、电子控针和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>0.01%;第三,钢瓶在制造工艺上存在问题,由于目前此类钢瓶生产的专门厂家装备及技术水平和CNG专用钢瓶的制造工艺所限,一些钢瓶的表面存在气泡、裂纹、结疤、折叠、分层、夹杂、光洁度、麻点和凹坑等较为突出。
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。
(2) CH4的气质问题。
实质上是介质中的H2S和游离水问题。
天然气目前有深层和浅层两种,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。
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。
CNG气体泄漏、燃烧、爆炸事故类型和危害程度分析CNG加气站事故类型主要有:气体泄漏、燃烧、爆炸。
1.1 CNG泄漏特点1.1.1常温长压下为气态,具有易燃液体、可燃气体物质的双重性。
比空气轻,向上扩散。
1.1.2煤层气经过加压即成为液态。
液态时约为水的0.415,比水轻,能沿水面浮动。
1.1.3煤层气由液态变为气态时,其体积扩大,同时吸收大量的热,易使设备和管线结冰。
1.2 CNG燃烧特点1.2.1气相燃烧时,呈兰色火焰。
当压力高,气流量大时,火焰较高,并发出喷燃的哨声。
1.2.2气、液相混合燃烧时,火焰高度呈周期性变化。
火焰高度低时,是灭火的良好时机。
1.2.3流散煤层气燃烧时,火焰高度比燃烧面积直径大数倍。
1.2.4燃烧不完全时,会生成一氧化碳,对人体有毒害作用。
1.2.5CNG燃烧速度快,其火焰速度达2000m/s以上,且难以扑灭。
1.3 CNG爆炸特点1.3.1煤层气的爆炸范围较大,约为5%-15%(V/V),最小点火能量仅为0.28mJ。
1.3.2煤层气爆炸易形成大面积燃烧,爆炸时形成强大气浪不仅会使建筑物倒塌,而且瞬间形成大体积空间火焰,造成重大破坏和人员伤亡。
当CNG气体压力超出设备设计压力时,就会发生物理性爆炸。
1.4 CNG毒性液体的闪蒸气易使人中毒:绝大部分易燃CNG本身及其闪蒸气具有毒害性,有的还有刺激性和腐蚀性,能通过人体的呼吸道、消化道、皮肤三种途径进入人体内,造成人身中毒。
1.5 CNG的危险特性易燃性、易爆性、易产生静电积聚性、易膨胀性、具有冻伤危险性、能引起中毒等。
1.6 CNG事故易发生的地点CNG事故易发生的地点主要有:加气机附近、撬体附近、拖车附近。
1.7 CNG事故易发生的时段CNG事故易发生的时段主要为:加气高峰时段、拖车更换时段以及设备维修期间;同时夏季高温时段及雷暴天气也是事故的高发期。
CNG加气站事故分析及处理对策【摘要】为了降低CNG加气站的事故率从而保证加气系统处于正常运转状态,进而为企业节约更多成本,如何降低CNG加气站事故率成了重中之重。
本文针对CNG加气站事故进行简单概述,对其具体解决措施进行了探究。
【关键词】GNG加气站;事故分析;处理对策进入二十一世纪以来,我国坚持可持续性发展道路,环保意识不断增强,其技术水平也取得较大进步与发展。
与此同时,天然气混合动力汽车数量不断增多。
因CNG加气站在其中具备显著价值作用。
所以,在其引发事故问题的情况下,不仅容易使CNG加气系统受到很大程度影响,在严重情况下,还可能造成巨大的财产损失及人员伤亡事故。
为此,如何降低CNG加气站事故率,是我国CNG产业在发展进程中不可避免的重点问题。
然而,从目前技术水平来看,因受传统思想影响较为严重,从而使其管理手段没有获得及时有效的更新,这样不仅在管理手段上存在着一定盲目性,还使投入的资金达不到预期效果,反而增加整体投入成本。
G加气站的事故类型1.1燃烧指在CNG加气过程中,由气体泄露及不明起火源引发从而造成气站燃烧的事故[1]。
气体泄露的因素为:第一,CNG管道连接口处松动;第二,储气瓶阀门按压不紧;第三,压缩机出口出现裂缝等。
造成不明火源的因素为:第一,电机械设备运作过程中产生火花;第二,设备金属在碰撞过程中引发火花;第三,机械设备在停止操作后,因静电作用产生火花;第四,工作人员操作错误,导致设备升温造成火源。
其危害为:热辐射,因气体引发喷射状火球。
1.2爆炸指在CNG加气过程中,由气站燃烧引起气站爆炸及爆炸扩展的严重事故。
值得注意的是,当气站已出现燃烧事故时,因系统压力超出其最大承受范围,如若不及时关闭气站管道总阀门,加速气体泄露,爆炸范围将会不断扩大。
1.3泄露即CNG加气过程中,发生率最高的事故。
结合相关资料发现,我国73%的CNG加气事故发生原因均是泄露,泄露是造成所有事故的根源[2]。
CNG储气瓶泄漏事故后果模拟分析评价
摘要:CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素,无论发生何种事故,都可能引发泄漏,火灾,化学爆炸和物理爆炸。
本文即对CNG储气瓶泄漏后导致爆炸事故进行事故后果模拟分析,计算其爆炸冲击波的伤害范围。
关键词:CNG储气瓶泄漏事故后果
一、引言
随着天然气在汽车能源中所占比重的增大,越来越多的加气站被建立,压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)加气站是常见的一类,在各种CNG 加气站里,通过压缩机加压压缩,强行将天然气储存在特制容器内,专供汽车加气的备用装置或系统,称为储气装置或储气技术[1]。
CNG储气瓶是加气站常用的储气装置,该装置一般具有25~30MPa的高压,其储存的压缩天然气的主要成分是甲烷,属一级可燃气体,甲类火灾危险性,爆炸极限为5%~15%,最小点火能量仅为0.28mJ,燃烧速度快,燃烧热值高,对空气的比重为0.55,扩散系数为0.196,极易燃烧,爆炸,并且扩散能力强,火势蔓延迅速,一旦发生事故,难以控制[2]。
CNG储气瓶由于高压和介质可燃爆两大事故因素,无论发生何种事故,都可能引发泄漏,火灾,化学爆炸和物理爆炸,如果事故得不到有效控制,还可相互作用,相互影响,促使事故扩大蔓延及至产生巨大的冲击波危害,因此,对其危害后果做出合理评价具有重大意义[1]。
二、泄漏事故后果模拟分析
假设某一加气子站内有3支4m3大容积储气瓶,其中一支储气瓶的瓶口处发生天然气泄漏,模拟分析如下:
1.泄漏量计算
1.1 泄漏类型判断
P-储气瓶组内介质压力,取25MPa
P0 -环境压力,取0.1 MPa,则P0 / P = 0.004
k-介质的绝热指数,取1.316
,则介质流动属音速流动。
1.2泄漏孔面积和喷射孔等价直径
泄漏发生在储气瓶瓶口处,内径D0为6mm(泄漏孔100%计)
泄漏孔面积A:
A = π D02/4 = 2.83×10-5(m2)
喷射孔等价直径D:
D = D0 (ρ0 / ρ)1/2= 6×(709.5/1290)1/2= 4.45(mm)
式中:ρ0 -泄漏气体密度,kg/m3;取709.5
ρ-环境温度下气体密度,kg/m3;取1290
1.3泄漏速度
式中:Q0-泄漏速度,kg/s
Cd-气体泄漏系数,取1.00
M-分子量,取16.04
R-气体常数,取8.31 J/(mol·K)
T-气体温度,K;取273
代入公式计算结果为:Q0= 0.28 kg/s
二、造成爆炸需要的时间
天然气泄漏后在空气中的浓度如达到其爆炸下限5%,遇点火源即可产生爆炸。
设天然气的扩散体积为:V=50m3,其相对于空气的密度为0.55,则达到其爆炸下限5%的最小时间为:
即在天然气泄漏6.3s后,遇明火、电火花、静电等,发生爆炸、火灾。
三、爆炸冲击波的损害半径
按下式计算爆炸冲击波的损害半径R:
式中,E-爆炸能量,kJ,;
N-效率因子,冲击波能量与总能量的比率,一般取N=10%;
CS-经验常数,取决于损坏等级,按1、2、3、4级取值,见下表。
爆炸冲击波的伤亡范围表
三、结论
1.根据泄漏事故模拟计算结果,当加气站储气瓶组内的天然气发生泄漏后,在泄漏6.3s后,遇明火、电火花、静电等,发生爆炸、火灾,爆炸冲击波对半径17.5m内的人员和设备会造成严重危害;爆炸冲击波同时对人员和设备造成损害的半径可达87.5m;对设备造成损坏的半径可达233m。
2.加气站多数建于市区,当储气瓶发生爆炸事故时,有可能波及附近居民,因此其安全区域需要格外明确,以保证安全。
3.对新建加气站,应严格履行政府部门各项审批手续,请有资质单位进行设计、施工、安装。
而在经营过程中,应规范管理,确保运行安全。
4.应请有资质的单位对储气瓶组及安全附件进行定期检测,确保储气瓶组安全使用。
5.制定适宜的事故应急救援预案,并定期组织应急处置演练和伤员急救培训,提升危险化学品应急处置能力。
6.定期进行安全检查,做到有制度、有落实、有检查、有提高,发现安全隐患及时消除。
7.新员工上岗前应进行生产和防火安全技术培训,学习各项规章制度及安全操作规程、消防安全知识,并经考核合格后方可上岗;对一般从业人员进行经常性安全教育,不断提高职工防火安全意识和按章操作、遵守各项规章制度的自觉性;对外来参观、学习等人员应进行有关安全规定及安全注意事项的培训教育。
8.随着加气站不断发展,应不断加大安全投入,积极采用先进的安全管理手段和方法达到防范目的,使加气站的安全管理工作实现科学化和标准化。
参考文献
[1]杨云伦.加气站CNG储气装置的安全评价及事故预防与处置技术[A].全国天然气汽车加气站技术研讨会论文集[C].2002,65(2):6-8.
[2]黄郑华,李建华,张良.压缩天然气加气站的安全设计[J].油气储运.2005,24(6):47。