CNG加气站风险评价_彭园花

《浙江化工》-27-

生产技术CNG加气站风险评价彭园花（贵阳市环境保护研究所，贵州贵阳550002）摘要：CNG加气站主要贮存气体为甲烷，属于易燃易爆场所，主要环境风险为可燃气体甲烷的扩散及其火灾爆炸，本文采用虚拟点源多烟团模式和蒸汽云TNT爆炸模式分别对其扩散和火灾爆炸影响进行了定量计算和影响分析，并提出风险防范措施。关键词：CNG加气站；风险评价；定量分析CNG加气站是易燃易爆场所，城市加气站的安

全性直接关系到国家财产和人民生命安全。自1995年以来，我国已先后发生了5起加气站火灾或爆炸事故，造成直接经济损失18万余元[1]。城市CNG加气站是高压CNG的储存地，CNG是一种易燃易爆气体，且在发生事故时其扩散能力强、火势蔓延快，加之生产中需将它加压到25MPa，并以20～25MPa的压力储存，故CNG储存装置是目前我国可燃气体的最高压力储存容器。加气站生产的特点决定了其危险是客观存在的，这些潜在危险因素可能给加气站工作人员、用户和周围环境造成一定风险和危害。

的释放，由于CNG站不附加火炬系统，紧急时CNG只能向周边空间释放；②由于材质缺陷，操作失误，疏于检修等原因发生泄漏；③管路、压缩机等发生管道破裂泄漏事故；④阀门和压力安全阀发生堵塞，压缩机密封失效；⑤停电或控制系统失灵；⑥因密度差、温度差引发系统超压导致容器毁坏。

2源项分析CNG泄漏可导致的主要危害是可燃气体的扩

散和可燃气体的火灾爆炸，由于CNG泄漏引发的蒸气云爆炸事故更具有较大的破坏性，如果控制不好还可导致灾难性事故，本次风险评价采用火灾爆炸事故模拟分析方法计算CNG在极端情况下，发生蒸气云爆炸后的事故危害程度。当CNG发生泄漏时，

1风险识别CNG加气站站内设施包括加气岛、箱式压缩机、

储气井、站房、拖车停车位等。主要危险物质为天然气。天然气的主要成分是甲烷(CH4)，是一种无毒、可燃的气体，属易燃、易爆物质，极易在环境中引起燃烧和爆炸。泄漏逸散的天然气和空气混合，当浓度达到爆炸下限以上时，如遇明火就会发生爆炸，这是天然气事故中危害与损失最大的一种；如果未达到爆炸下限，遇明火则会发生燃烧。

工艺上可能导致CNG泄漏的主要原因有[2]：①拖车或储气井压力安全阀的紧急释放或其它形式

CNG快速泄漏并与周围空气形成爆炸性混合气云，

在遇到延迟点火的情况下，就会导致蒸气云爆炸的发生。发生蒸气云爆炸一般具有以下特点：一般由火灾发展成爆燃，而不是爆轰；是一种面源模型。

本次主要是预测分析不利气象条件下，CNG事故排放时对周围环境的影响和CNG发生火灾爆炸事故的危害范围。

CNG事故排放风险源强：发生CNG事故排放

主要原因是储气井或拖车压力安全阀的紧急释放或其它形式释放，通过集散放散管排放，风险源及计算参数如下：①排放高度：高于周围建筑物1.5m；

修回日期：2008-10-31作者简介：彭园花(1981-)，女，硕士，助理工程师，从事环境影响咨询和研究工作。②流速：10m/s；③排放速率：0.007m3/s；④排放时间：30min。

-28-ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRYVol．40No．2（2009）火灾爆炸事故风险源强：根据有关研究表明当

CH4百分比浓度在9.5%时其爆炸力最大，爆炸时的

瞬间压力可达9atm，为充分考虑事故的影响，通常应按最不利情况对天然气爆炸事故的影响范围、危害程度等进行预测评价。在此假设其火灾爆炸能量为6个储气井的全部天然气的量（3000m3），风险源及计算参数如下：①按储气井储存量为2.04t；②CNG燃烧热：37465KJ/Nm3（55.1MJ/kg）；③存储压力：

式中：C(x，y，0)──下风向地面(x，y，0)坐标处的空气中污染物的浓度，mg/m3；

x0，y0，z0--烟团中心坐标；Q--事故期间烟团排放总量，mg；

σx，σy，--分别为x、y、z方向的扩散参数，m。

20MPa。

发生事故排放后，分别预测典型和不利气象条件（小风u=1.5m/s，静风u=0.5m/s及D级大气稳定度）下下风向可燃气体的浓度值，预测结果见表1。

3后果计算及影响分析采用虚拟点源多烟团模式[3]，其计算模式为：

3.1可燃气体的扩散表1CNG事故排放下风向天然气浓度预测值下风向各处污染物浓度/（mg/m3）

下风向距离

00.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.03020.03410.03490.03520.03530.03540.00530.0014

500.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.69930.71100.71250.71290.71310.71320.01400.0023

1000.03540.03540.03540.03540.03540.03540.00000.00001.77291.80371.80631.80701.80721.80730.03450.0038

1500.42900.42900.42900.42900.42900.42900.00000.00001.68481.75361.75811.75911.75941.75960.07480.0061

2000.84110.84110.84110.84110.84110.84110.00000.00001.23551.36571.37301.37441.37491.37510.13970.0095

2500.99720.99720.99720.99720.99720.99720.00000.00000.81481.02281.03401.03611.03671.03700.22230.0143

3000.98820.98820.98820.98820.98820.98820.00000.00000.48770.76930.78590.78870.78960.78990.30230.0208

4000.81500.81500.81500.81500.81500.81500.00000.00000.11830.44950.48120.48630.48760.48810.37010.0390

5000.63430.63590.63590.63590.63590.63590.00160.00000.01450.26480.31510.32340.32550.32630.31210.0620

5min10min15min20min

小风

25min30min35min40min5min10min15min20min

静风

25min30min35min40min

在压力安全阀的紧急或其它形式的释放，通过集散放散管排放，对近距离范围影响较大，其中有风天气条件下：天然气最高浓度值出现在下风向处

不会在其下风向形成爆炸性气体环境，接触人员会感觉到天然气特有的气味，这种气味随着事故排放的结束而逐渐消失。

269m处，为1.0068mg/m3，持续时间与泄漏时间相同，

即30min内；静风天气条件下：天然气最高浓度值出现在下风向119m处，为1.8840mg/m3，持续时间与泄漏时间相同，即30min内。随着事故排放的结束，在30min后周围大气环境污染物浓度逐渐恢复到污染前的水平。

天然气对人基本无毒，主要危害是它的燃爆特性，由于天然气爆炸上限浓度为5.3%（体积分数），换算成浓度值为37.7g/m3，因此在事故排放情况下，

3.2蒸汽云爆炸爆炸性气体（油气）如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或泄漏到空气中，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致形成蒸气的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。\"能\"主要形成是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致形成蒸气云。本次定量评价采用TNT模型如下：

TNT当量WTNT及爆炸总能量E计算公式为：

2009年第40卷第2期《浙江化工》-29-

WaWHcTNT=QE=1.8WHcTNT

式中：WTNT--蒸汽云的TNT当量，kg；

--蒸汽云爆炸的效率因子，表明参与爆炸的可燃气体

的分数；

W--蒸气云中燃料的总质量，kg；Hc--蒸汽的燃烧热，J/kg；QTNT--TNT的爆炸热（4520kJ/kg）；E--蒸汽的爆炸总能量，J；1.8--地面爆炸系数。

死亡半径R1可由下式确定（死亡半径指人在冲击波作用下头部撞击致死半径，m）：R1=1.98Wp0.447

重伤半径R2可由下式确定（重伤半径指人在冲击波作用下耳鼓膜50%的破裂的半径，m）：R2=9.18Wp1/3

轻伤半径R3由下式确定（轻伤半径指人在冲击波下耳鼓膜1%破裂的半径，m）：R3=17.87Wp1/3

式中：Wp--可燃气体蒸气云的甲烷当量，kg。财产损失半径R4由下式确定（财产损失半径指在冲击波作用下建筑物三级破坏半径，

m）：

式中：K3--建筑物三级破坏系数，取5.6

在发生破坏作用有爆炸冲击波、爆炸火球热辐射对周围人员、建筑物、设备等的伤害或破坏作用。预测结果：TNT当量：WTNT=1790.51kg；爆炸能量：

E=5.503×106KJ；死亡半径：R1=16.9m；重伤半径：R2=48m；轻伤半径：R3=86m；财产损失半径：R4=44.1m。

4事故防范措施1、严格按防火规范布置平面，加气站内的电气

设备及仪表按防爆等级不同选用不同的设备；

2、所有设备、管线均应做防雷、防静电接地；3、安装火灾设备检测仪表、消防自控设施；4、在可能发生天然气泄漏或积聚的场所应按

照《石油化工企业可燃气体检测报警设计规范》(SH

3063-94)的要求设置可燃气体报警装置；

5、设有安全泄放系统，当系统出现超压时，通

过设在系统中的安全阀或手动放空阀，自动或手动放空；

6、加强设计单位相互间的配合，做好衔接、交

叉部分的协调，减少设计误操作，使总体设计质量为优。

7、所有风险敏感目标的加气站设计均符合《汽

车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2002）（2006年版）的要求。

8、加强汽车用天然气的宣传力度，普及天然气

基本知识，提高员工和居民的安全防护(自我保护)意识，发现问题及时报告；

9、制定事故应急预案，配备适当的管道抢修、

灭火及人员抢救设备。

5小结1、CNG泄漏可导致的主要危害是可燃气体的

扩散和可燃气体的火灾爆炸。

2、采用虚拟点源多烟团模式预测表明：在压力

安全阀的紧急或其它形式的释放，通过集散放散管排放，对近距离范围影响较大，随着事故排放的结束，在30min后周围大气环境污染物浓度逐渐恢复

到污染前的水平。采用蒸汽云TNT爆炸模式预测表明：发生破坏作用有爆炸冲击波、爆炸火球热辐射的死亡半径为16.9m；重伤半径为48m；轻伤半径为

86m；财产损失半径为44.1m。

3、故应该加强加气站的事故风险防范措施并

且制定应急预案。

参考文献[1]童岱,黄海波,龙其云.城市CNG汽车加气站选址安全性评价方法[J].天然气工业,2004,24(3):120~123.[2]黄海波,杨建均,李开国,何太碧.CNG加气站设备失效预爆炸燃烧风险评价,西化大学学报,2005,24(4):17~20,66.[3]HJ/T169-2004.建设项目环境风险评价技术导则[S].(下转第3页)2009年第40卷第2期《浙江化工》-3-

磺酸多沙唑嗪，对制备1-（1,4-苯并二噁烷-2-甲酰基）哌嗪盐酸盐、盐酸多沙唑嗪的溶剂进行选择，实验结果表明最优溶剂分别为二甲苯和甲醇，在此条件下，反应总收率为29.7%。该路线原料易得，反应条件温和，具有较高的实际应用价值。

[3]孔小林,许天明,吴军,等.N-(1,4-苯并二恶烷-2-羰基)哌嗪盐酸合成方法的改进[J].浙江化工,1999,(30)1:17-18.[4]曲有乐,秦玉梅,张瑞仁.盐酸多沙唑嗪的合成工艺研究[J].黑龙江医药科学,2001,(24)3:88-89.[5]吴宁苹,赖月琴,徐承策.1-(1,4-苯并二恶烷-2-甲酰)哌嗪的合成[J].化学工业与工程技术，2001,22(3)32.参考文献：[1]施佩君.抗高血压药多沙唑嗪[J].国外医药合成药、生化药、制剂分册,1990,11(4):237.[6]王功霞,孙清,孙玲,等.甲磺酸多沙唑嗪合成工艺研究[J].齐鲁药事,2006,5(1):45-47.[2]陈静,堪英武.甲磺酸多沙唑嗪合成路线图解[J].中国医药工业杂志,2000,31(2):95-96.SynthesisofDexazosinMesylateWANGChun-feng1，YinHui-rong1，JIANGCheng-jun2*（1.ZhejiangNeo-DankongPharmaceuticalCo.，Ltd.,Taizhou318000，China；2.SchoolofBiologicalandChemicalEngineering，ZhejiangUniversityofScienceandTechnology,Hangzhou310023,China）Abstract:Theintermediate(1,4-benzdioxazolyl-2-formyl)piperazinewerepreparedfromcatecholbycyclization,amination.Mesylatedoxazosinwassynthesizedfromdoxazosinhydrochloridewhichpreparedbycondensingtheintermediatewith2-chloro-4-amino-6,7-dimethoxyquinazoline.Theyieldoftheproductwas29.7%，andthesyntheticroutewaseasytooperateandsuitableforindustrialization．Keyword:doxazosin；synthesis；catechol!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第29页)RiskAssessmentonCNGFillingStationPengYuan-hua(Guiyangenvironmentalprotectandstudyinstitute;Guiyang,550002，China)Abstract:CH4isprocessedandsoldinaCNGfillingstation,thereforethereexiststheriskofCH4diffusetheexplosion.Thispaperpresentsaquantitativeanalysisandassessmentfordiffuse,explosionandburninthestation,thenproposesomeadviceonhowtoreducetherisk.Keywords:CNGgasstation;riskassessment;quantitativeanalysis