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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防
本文就压缩天然气汽车加气站的火灾危险性及其火灾
的预防措施作了初步探讨
压缩天然气 压缩天然气（CNG）汽车加气站 火灾危险性 安全间距 防火间距 事故树分析法 最小割集
随着汽车工业的不断发展和车辆数量增加，汽车尾气的排放
对大气环境的污染也进一步加剧。随着天然气资源的开发利用，
为改善汽油、柴油燃烧后对环境所造成的污染，压缩天然气（CNG）汽车在世界上许多国家都得到了广泛的推广和应用。 类型 压缩天然气汽车加气站按其使用功能，通常分为：
天然气汽车加气站，油气混加站，子、母加气站等几种形式。加
气站即单一的天然气加气站，它只能为汽车加天然气燃料。
从设备结构上来分，加气站可分为开放式结构和撬装式结构。开放式结构是将加气站所有设备安装在厂房内，按工艺流程
高低压管道和各种阀门将这些设备组装起来，形成一个开环工艺
系统；撬装式结构是将加气站的主要设备（净化、压缩、冷却、
控制、储气等）集中在一个撬装的底座上，形成一个可闭环控制
的整体设备系统。从安全性上讲，撬装式结构要优于开放式结构。
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防
压缩天然气加气站的工作原理 加气站的工作原理是将通过管线输送天然气到加气站，然后来站天然气经过滤、调压、计
量后经缓冲稳压后进入压缩机；天然气压缩机将天然气压缩加压
至25MPa，进入高压脱水装臵，除去剩余水分，脱水后经程序控
制器选择安排，进高压储气瓶组或高压储气管束；分不同压力储
气，不同高压天然气又在程序售气控制器下经天然气售气机向燃
气汽车售气。当高压储气系统存气不足时，经程序控制器天然气
可经压缩机加压直接供给售气机，经计量向燃气汽车售气，其流
程见图2。母站－子站式工艺流程如图3、图4。
图2 压缩天然气加气站流程
图3母站工艺流程
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图4 子站工艺流程 天然气的火灾危险性分析
天然气的火灾危险性 天然气是以甲烷为主要成分的气体
混合物，同时含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烷烃，还含有二氧
化碳、氧、氮、硫化氢、水分等。且天然气的主要成分甲烷属一
级可燃气体，甲类火灾危险性，爆炸浓度极限为5～15％，最小
，燃烧速度快，燃烧热值高（平均热值为
333440kJ/m）,，，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。
压缩天然气汽车加气站的火灾危险性 易发生泄漏
站内工艺过程处于高压状态，工艺管网容易造成泄漏，气体
外泄可能发生地点很多，管道、阀门、气瓶、压缩机、干燥器、
回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏，一遇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。
高压运行危险性大
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压缩天然气加气站技术要求充装站的压缩机必须加压至
25MPa以上，才能将天然气压缩到钢瓶内，这是目前国内可燃气
体的最高压力贮存容器。若钢瓶质量或加压设备不能满足基本的
技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。1995年10月7日，遂宁压缩天然气加气站因钢瓶质量问题发生喷射燃烧，火
焰柱高达20余米，造成直接经济损失18万余元。
系统高压运行容易发生超压，系统压力超过了其能够承受的
许用压力，最终超过设备及配件的强度极限而爆炸或局部炸裂。 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。从理论上讲，硫化氢的水溶液在高压状态下对钢
瓶或容器的腐蚀，比在4MPa以下的管网中进行得更快、更容易。
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，——5kg，其中积水里的硫化氢含量超过
。
工艺设备连续，事故影响大
站内工艺设备都是相互联系的，若某个部位发生故障，就会
影响整套装臵的安全生产。火灾易沿着设备、管线发生蔓延。1995年8月12日，绵阳地方天然气公司压缩天然气加气站，因脱水
工序处理不净，在给钢瓶充气时而发生爆炸并起火成灾。 火灾扑救不利，导致灾害扩大
气体燃烧如不能迅速扑灭，将会导致气站容器的加温，气压
迅速升高，如安全装臵一时排气不畅，即有可能发生爆炸。此种
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情况一般不易发生，因为气瓶等容器在设计试验时，作过类似的
实验。但如火势过大，加热过快，造成压力上升过快，也可能发
生。另一种情况，由于燃烧加温，容器内的天然气通过安全阀外
泄，与空气形成爆炸性混合物时，一旦接触火源，即有可能发生
爆燃。
首先，从业人员的规范操作是杜绝人为事故的关键。随燃气
行业多种经营体制的发展，出现了两头重的现象：一是规范经营
的大型企业，对操作人员的培训较为严格，二是部分经营不规范
的中小型企业，严重忽视操作人员的业务培训。
其次，从事燃气经营的作业人员的专业素质还有待于提高，
有些人员并未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，对
安全知识尤其是消防知识知之甚少，没有能力发现隐患，更不要
说处理突发事故。
压缩天然气汽车加气站各系统的火灾危险性
CNG汽车加气站通常有五部分组成，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。
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预防阀门、法兰盘及焊缝
处出现泄漏。
气体压缩系统 该系统主要是通过压缩机进行多级压
缩，将天然气的压力提高至25MPa，然后通过管线送至储气瓶。
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防 气体在压缩时，处于受压、受热状态，相应地增加了火灾危险性。 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，目前我国现有的压缩
天然气加气站的储气瓶基本上都是钢质耐压瓶，由于受腐蚀或存
在先天性缺陷，如不按时检查维修，极易造成气瓶或零部件损坏，
以至于引起爆炸和火灾事故。
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。 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。
事故树分析法是安全系统工程的主要分析方法之一，它既适
用于定性分析，也适用于定量分析，既可用于事故预测，也可用
于事故报告，事故树分析法大致包括以下几个方面。 编制事故树模型 根据以往发生火灾或爆炸的原因和积
累的经验利用教学方法构思出一种树形事故过程模型。 化简事故树 求最小割集，最小割集是引起顶上事件发
生的最起码的集合。
确定CNG汽车加气站火灾或爆炸为顶上事件（T）。 编制CNG汽车加气站事故树模型（见图1）。
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防
利用布尔代数化简事故树。
T=A1*A2*X1=(X2+X3+X4)*(A3+A4+X5)X1=X1*X2*A3+X1*X2*A4+X1*X2*X5+X3*A3*X1+X3*A4*X1+X3*X5*X1+X4*A3*X1+X4*A4*X1+X4*X5*X1=X1*X2*X5+X1*X2*X6+X1*X2*X7+X1*X2*X8+X1*X2*X9+X1*X2*X10+X1*X2*X11+X1*X2*X12*X15+X1*X2*X12*X16+X1*X2*X12*X17+X1*X2*X12*X18+X1*X2*X13*X15+X1*X2*X13*X16+X1*X2*X13*X17+X1*X2*X13*X18+X1*X2*X14*X15+X1*X2*X14*X16+X1*X2*X14*X17+X1*X2*X14*X18+X1*X3*X5+X1*X3*X6+X1*X3*X7+X1*X3*X8+X1*X3*X9+X1*X3*X10+X1*X3*X11+X1*X3*X12*X15+X1*X3*X12*X16+X1*X3*X12*X17+X1*X3*X12*X18+X1*X3*X13*X15+X1*X3*X13*X16+X1*X3*X13*X17+X1*X3*X13*X18+X1*X3*X14*X15+X1*X3*X14*X16+X1*X3*X14*X17+X1*X3*X14*X18+X1*X4*X5+X1*X4*X6+X1*X4*X7+X1*X4*X8+X1*X4*X9+X1*X4*X10+X1*X4*X11+X1*X4*X12*X15+X1*X4*X12*X16+X1*X4*X12*X17+X1*X4*X12*X18+X1*X4*X13*X15+X1*X4*X13*X16+X1*X4*X13*X17+X1*X4*X13*X18+X1*X4*X14*X15+X1*X4*X14*X16+X1*X4*X14*X17+X1*X4*X14*X18
X1X2X5,X1X2X6,X1X2X7,X1X2X8,X1X2X9,X1X2X10,X1X2X11,X1X2X12X15,X1X2X12X16,X1X2X12X17,X1X2X12X18,X1X2X13X15,X1X2X13X16,X1X2X13X17,X1X2X13X18,X1X2X14X15,X1X2X14X16,X1X2X14X17,X1X2X14X18,X1X3X5,X1X3X6,X1X3X7,X1X3X8,X1X3X9,X1X3X10,X1X3X11,X1X3X12X15,X1X3X12X16,X1X3X12X17,X1X3X12X
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防 18,X1X3X13X15,X1X3X13X16,X1X3X13X17,X1X3X13X18,X1X3X14X
15,X1X3X14X16,X1X3X14X17,X1X3X14X18,X1X4X5,X1X4X6,X1X4X
7,X1X4X8,X1X4X9,X1X4X10,X1X4X11,X1X4X12X15,X1X4X12X16,X
1X4X12X17,X1X4X12X18,X1X4X13X15,X1X4X13X16,X1X4X13X17,X
1X4X13X18,X1X4X14X15,X1X4X14X16,X1X4X14X17,X1X4X14X18，共57项。
从CNG汽车加气站火灾事故模型可以看出CNG汽车加气站发生火灾或者爆炸须具备三个基本条件，即天然气、火源、空
气。但一般情况下只要有天然气和火源就可引发CNG汽车加气站火灾或者爆炸。
从事故树的最小割集有57个之多，可以看出CNG汽车加气站的火灾原因是较为复杂的，同时可以看出引发CNG汽车加气站的火灾或者爆炸主要有以下几个方面的原因。 （1）天然气外逸。有两种情况容易大量外逸，一是在向客户售
气和向气站输气的两个过程中，二是气瓶和管道质量较差，漏气
造成的。
（2）明火。明火主要是本站或外来人员吸烟遗留火种，或者是
CNG汽车加气站有人使用明火。
（3）静电。CNG汽车加气站的压缩系统和其售气系统在工作时
都有可能产生静电，达到一定条件就会打火。另外CNG汽车加气
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防 站的工作人员如果穿着化纤衣服也会产生静电。 （4）雷击。CNG汽车加气站的储气瓶必须做好防雷电措施。 压缩天然气汽车加气站选址的基本要求
压缩天然气加气站站址的选择和分布与加油站相仿，应符合
城市的总体规划，符合环境保护和安全防火的要求。市区内的加
气站，应靠近城市交通干道或设在出入方便的次要干道上。市区
公交车专用加气站宜靠近停车库（场）。郊区的加气站宜靠近公
路或设在靠近市区的交通出入口附近。大型运输企业的加气站由
企业统一规划，宜靠近车库（场）或车辆出入口。
压缩天然气加气站宜靠近天然气高、中压管线或储配站。供
气参数应符合加气站设臵的压缩机性能要求。新建加气站不应影
响管网其他用户正常使用。
压缩天然气加气站设施与站外建、构筑物的防火间距
加气站内压缩机组和贮气瓶组与周围建、构筑物等的防火
间距，不应小于GB50156-2002的规定。
压缩天然气加气站应按照《建筑设计防火规范》和《城市燃
气设计规范》进行总图布臵，除储气瓶(储气井)，生产建筑和必要的辅助设施外，不宜布臵其他建筑。加气站生产、办公室应分
区设臵。压缩天然气加气站区内的储气瓶组(储气井)、天然气压
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缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，并符合GB50156-2002的规定。
储气瓶应选用符合国家有关规定和标准的产品。加气站宜选
用同一种规格型号的大容积储气瓶，大容积气瓶具有瓶阀少，接
口少，安全性高等优点。目前我国加气站采用较多的是国产60L
钢瓶。当选用小容积储气瓶时，每组储气瓶的总容积不宜大于
34m，且瓶数不宜大于60个。在城市建成区内总容积不应超过
316m。
储气瓶编组是根据汽车加气工艺程序确定的，加气方法是
利用储气瓶的压力与汽车气瓶的压力平衡进行加气。气瓶分为
高、中、低三组，各级瓶组应自成系统。以低、中、高的顺序给
汽车充气，汽车加气的最高压力限定为20MPa，站内储气瓶的压力限定在25MPa，当高压组气瓶压力降至20MPa以下时，增压或充气后再使用。通过编组方法可提高加气效率，满足快速加气的
要求。
小容积储气瓶应固定在独立支架上，卧式存放，便于布臵管
道及阀件，方便操作保养，当瓶内有沉积液时易于外排。根据安
装、检修、保养、操作等工作需要，卧式瓶组限宽为1个储气瓶的长度，，。同组储气瓶之间净距不应小于
，。
储气井的设计、建造和检验应符台国家现行标准《高压气地
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武警学院本科毕业论文（设计） 压缩天然气汽车加气站火灾危险性分析与预防 下储气井》SY/T6535的有关规定。储气井的建造应由具有天然
气钻井资质的单位进行。
为了防止进站加气汽车控制失误撞上储气设施造成事故，储
气瓶组或储气井与站内汽车通道相邻一侧，应设安全防撞拦或采
取其它防撞措施，储气瓶组据站内汽车通道间距不应小于5m。
加气站的储气瓶(储气井)间宜采用开敞式或半开敞式钢筋混