城市CNG汽车的危险性分析及安全对策措施

摘 要

摘要：文章通过对压缩天然气(CNG)汽车的危险性进行分析，提出能引起压缩天然气(CNG)汽车事故的种种因素，然后采取相应的安全对策措施，防范事故发生。关键词：天然气；CNG汽车；危险性；安
摘要：文章通过对压缩天然气(CNG)汽车的危险性进行分析，提出能引起压缩天然气(CNG)汽车事故的种种因素，然后采取相应的安全对策措施，防范事故发生。
关键词：天然气；CNG汽车；危险性；安全对策措施
    CNG汽车由于具有节能、环保、低成本等优点，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年-10年内更有猛增10倍-15倍的趋势，考虑到综合成本及环保因素，城市使用CNG汽车(出租车及公交车)已经成为重点发展对象。
    尽管CNG代替汽油、柴油做汽车燃料的技术已比较成熟，但由于CNG作为车用燃料在我国应用还不广泛，从工艺技术上到产品质量上都有待于不断完善和提高。而在CNG汽车使用过程中，政府更多关注加气站的建设，而对CNG汽车带来的问题没有给予足够的关注，近年来发生的一系列出租车及公交车燃烧、爆炸事故提出了值得重视的问题。本文试对这些问题做探讨。
1 CNG汽车的工作原理
    CNG汽车的工作原理是将加气站加压后的天然气，利用加气机经过汽车的充气阀、单向阀送到高压气瓶中；高压气瓶的天然气利用压差原理，通过单向阀、充气阀、过流保护手动截止阀、排气阀、过滤器、主气阀、减压器，生成接近常压的天然气；再经过动力阀、混合器、化油器进入发动机，以达到燃烧提供动力的目的。见图1。
2 CNG汽车的危险性分析
    CNG汽车的危险性来源于使用介质的特性及运行时处于高压状态，一旦发生事故后果比较严重。具体如下：
2.1 天然气具有危险性
    天然气的主要成分甲烷属一级可燃气体，甲类火灾危险|生。常温常压下爆炸极限为5%～15%(V/V)，在12.66MPa下，爆炸极限扩到5.7%～45.7%，而车用CNG压力更高。最小点火能量仅为0.28mJ，燃烧速度快，燃烧热值高(平均热值为33440kJ/m3)，对空气的比重为0.55，扩散系统为0.196，极易燃烧、爆炸，并且扩散能力强，火势蔓延迅速，一旦发生火灾难以施救。
2.2 泄漏引发事故
    天然气汽车的工艺过程处于高压状态(减压器之前均为20MPa的压力)，钢瓶组阀器连接点较多，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生点很多，气瓶、单向阀、充气阀、过流保护手动截止阀、排气阀、过滤器、主气阀、减压器等都有可能发生泄漏。泄漏气体一旦遇引火源，就会发生火灾和爆炸。1995年9月29日，四川自贡富顺华油公司压缩天然气加气站因钢瓶泄漏燃烧发生爆炸，造成重大经济损失和人员伤亡事故。
    造成天然气汽车泄漏的原因也很多，其中非法改装为主要途径之一。某些商家为牟取超额利润不按标准程序实施，改装时安装位置不对、或使用不合格配件安装工艺简化等，都极易引起天然气汽车在运行过程中产生泄漏，而一旦发生泄漏，后果不堪设想。
2.3 高压运行危险性大
    CNG汽车使用的一般为20MPa的压缩天然气，使用的气瓶为目前国内可燃气体的最高压力贮存容器。若钢瓶或其他设备管线不能满足基本的技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。2007年10月16日下午3：50左右，东营市黄河路春河天然气汽车加气站发生汽车加气罐爆炸事故，造成2亡3重伤的严重伤亡事故。
    系统高压运行过程中受温度及颠簸撞击的影响容易发生超压，系统频繁加卸载造成设备疲劳损坏，系统压力超过了其能够承受的许用压力，最终超过设备及管线的强度极限而爆炸或局部炸裂。
2.4 天然气质量差带来危险
    在天然气中的游离水未脱净的情况下，积水中的硫化氢容易引起钢瓶腐蚀。硫化氢的水溶液在高压状态下对管件和容器的腐蚀，比在4MPa以下时进行得更快、更容易。
    从以往事故被炸裂钢瓶的检查情况看，瓶内积存伴有刺鼻气味的黑水，有的达到了2.5kg～5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8.083mg/L。气瓶的排污问题与气体质量关系极大。
2.5 存在多种引火源
    城市CNG汽车(主要为出租车和公交车)运行在城市繁华地段、人员集中的地方，汽车天然气系统发生泄漏时，复杂的周边环境如人员抽烟、餐饮生火、化纤服装穿脱产生的静电火花、燃放鞭炮的散落火星、经过车辆的排放等都能引发燃烧和爆炸，产生人员伤亡的严重后果。另外，电线过热着火，金属碰撞跳出火花，跳出静电火花，进气系统巾，发动机回火喷出火焰也会产生燃烧和爆炸。
2.6 CNG汽车加气、运营过程中危险性分析见表1。
 
3 CNG汽车采取的相应安全对策措施
3.1 确保合格的天然气汽车出厂是保证安全的本质条件
    汽油汽车或公交车改装时应到正规的有改装资质的单位进行改装，燃气汽车的改装应符合《燃气汽车改装技术要求》GB/T18437.1—2001；改装完后要试压试漏。关键是改装车本身的质量要有规定的要求。
    改装车只是一种过渡期的权益之计，关键要推行单燃料车(纯气体燃料车)，这是保证环保效果和使用效率的根本保障。
3.2 定期进行安全检查维护
    车辆的检查分为每班例检、定期检查和建档定期保养。
3.2.1驾驶员做好出车前、收班后的例检
    (1) 出车前检查燃气系统是否漏气和异常现象。混合器、化油器应无松动；查看高压表气压指示是否正常，确保当天行驶的气量；检查过流保护截止阀手柄是否开启、开启角度是否正确(90度)；
    (2) 每天检查发动机的电器系统：高压线及各电源线接触可靠；保险、起动机、发电机防护罩完4 结语好，各处无跳火现象。
    (3) 随时保持发动机外部清洁。
    (4) 每周清洁空气滤清器，每两周混合器膜片保养清洁一次(不得使用汽油清洗)。
    (5) 经常检查电瓶、高压线、火花塞工作性能，高压火花强度等。
3.2.2车辆定期进行安检和维护
    (1) 维修人员每月至少进行一次安全检查。各出租车公司、公交公司应根据《燃气汽车改装技术要求》GB/T18437.1—2001等国家法规、标准编制《CNG汽车保修安全操作规程》、《CNG汽车使用安全操作规程》、《CNG汽车保养技术规范》。同时建立完善的维修队伍，维修人员经培训合格后上岗，维修人员对在用的天然气出租车、公交车每月至少进行一次安全检查并做好检查记录。并按照工艺路线单严格对车辆的油、气、电、水路和容器设施点检查和维保，保证设备的完好率。
    (2) 定期检验CNG钢瓶
    对在用的天然气汽车钢瓶应严格按规定进行检验。使用未满15年的每3年检定1次；超过15年未满20年的每2年检定1次；超过20年的每年检定1次。意外事故严重撞击后应及时检定。
3.2.3做好建档定期保养
    各出租车公司、公交公司应建立天然气汽车自动化管理系统，健全安检维保档案，实行一车一档，做好定期保养。每车每年应做两次保养，保养过程中，主要检查部件是否松动，阀门是否启闭自如，更换易损件(如过滤器、过滤网等)，定期更换安全附件(如到期更换减压器安全阀等)，全面检漏等。
3.3 编制事故应急救援预案或事故应急处理手册
    各出租车公司、公交公司应根据《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》AQ/T9002—2006及《CNG汽车保修安全操作规程》、《CNG汽车使用安全操作规程》、《CNG汽车保养技术规范》等的要求编制事故应急救援预案或事故应急处理手册，发放给司乘人员，并定时进行演练，使司乘人员能够沉着、果断处理管道破裂、爆燃等紧急情况。将事故控制在萌芽阶段，不至于蔓延，最大限度地减少人员伤亡。
    CNG汽车作为我国21世纪开发绿色汽车的高新技术产业之一，在使用和运营过程中，安全始终都是十分重要的工作。为此，政府和企业必须引起高度重视，在宏观上进一步加大投入，制定切合实际的发展规划的同时；要注重解决因车辆安全技术和管理缺陷带来的公众安全问题。从CNG汽车改装资质、出租车公交车运营资质、完善的售后维修体系及安全管理体系上加强管理，并设置准入条件，从源头上对事故进行预防，促进CNG技术更安全、更规范、更有序地健康发展。
参考文献：
1 公安部政治部.防火安全系统工程.北京：警官教育出版社，1997
2 公安部政治部.工业企业防火工程.北京：警官教育出版社，1998
3 杨云伦.试论CNG技术的消防安全对策.现代消防与产品研究，1999.12
4 刘寒.CNG汽车加气站消防安全初探.消防科学与技术，2000.8
5 袁成明.浅谈CNG汽车的火灾危险性.石油化工消防，2002.3
6 田贯三等.燃气爆炸极限计算方法的研究.煤气与热力，2006.3
 

(本文作者：伍学龙 陈宇元 湖北民生石油液化气有限公司 430000)