CNG汽车发动机动力分析及改良设计 文献综述

第一篇：CNG汽车发动机动力分析及改良设计 文献综述

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文献综述

力帆620CNG汽车发动机动力分析及改良设计

前言

汽车的普及给人们带来舒适和便利的同时，也带来了环境污染和能源短缺。为此，世界各国广泛开展汽车替代燃料的研发工作，出现了电动汽车、天然气汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和混合动力汽车等。其中，电动车、混合动力车、燃料电池、氢动力等节能环保汽车还处于起步期，高昂的购置成本难以被公众接受；而天然气汽车以其低排放（相对清洁）和低成本优势，在世界范围内得到快速普及和推广成为21世纪汽车工业发展的一个重要方向，也是当前乃至未来几年清洁环保汽车最现实的选择。

一、天然气发动机的优缺点及研究现状：

1、压缩天然气的特点：

①天然气是辛烷值较高的气态燃料，一般可达120以上，抗爆能力强，发动机运转平稳，噪声低。

②对机动车润滑油的稀释作用小，燃烧性能好，气缸积碳少，不需经常更换润滑油和火花塞，可延长发动机的使用寿命 ③冬季起动性好。

④车辆的加速性能比汽油车稍差。

⑤加气车辆行驶半径小，一次加气的行驶里程低于汽油车，但如汽油和天然气同时加满，则一次充装行驶的半径加大。

2、压缩天然气研究：

汽油车可在原供油系统保留不变的情况下，加装一套车用燃气装置，实现燃气、燃油两种功能，使得汽车对燃料适应性大大增强，同时油气转换只需一个切换开关，任何时候都可以迅速转换，操作非常简单。

目前，汽车排放的尾气已成为我国各城市的大气主要污染源，而天然气是目前广泛被人们认定为最佳的使用燃料，压缩天然气在燃烧过程中，污染极小，排放的废气中不含铅，基本不含硫化物，与汽油车相比，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%,氮氧化物减少39%。因此环保效益十分显著。

与汽油相比，压缩天然气本身就是相对安全的燃料。在美国天然气汽车发生的多起碰撞事故中，天然气系统均未引起过爆炸或着火。

双燃料发动机改造技术是在原有发动机基础上增设了天然气燃料供应系统，发动机本身结构参数未作改动，仍按汽、柴油等液体燃料设计。由于发动机结构参数的制约，致使天然气发动机的动力性能有所下降，下降幅度为10%-20%，其原因主要在于单位时间内输入发动机的燃料热量较汽柴油少，通过适当增大发动机压缩比，可使其动力性能得以提高，但尾气排放物也有所增加，因此双燃料发动机的燃烧工况优化调整十分重要。有经验表明，如调整合理得当，其动力性能下降幅度可控制在5%左右，该幅度对于在城市内行驶的车辆来说是可以接受的，但作为双燃料汽车如何调整发动机使其达到对两种燃料都能适应的最 理工大学毕业论文

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佳工况，尚需进一步研究。

3、天然气发动机现状：

天然气汽车是 目前世界上公认的高节能、低污染、经济、安全的新型代用燃料汽车，燃气汽车由于 在环保和节能方面的优势，倍受世界各国政府的高度重视，并得到了强有力的推进。目前，燃气汽车由西欧到北美、澳洲、东欧、亚洲、南美，从而在世界范围形成发展高潮。

燃气汽车保有量的增加及使用率的提高极大的 增加了燃气汽车的能源替代效益。据不完全统计，2004年度19个重点推广应用城市(地区)累计消耗LPG34.8万t，CNG9.4 亿m3，替代燃油达116万t，燃油 替代效益逐步显现。

中国天然气在能源消费的比例预计在2010年达 到5.3 ％，远远低于世界25％的平均水平，国内各大公 司在加快开发天然气资源，并建设以西气东输、陕京 线、川气东送为代表的长输天然气管网，完善了国内

天然气管网的布局，使用天然气的城市越来越多，加 快了今后几年国内天然气的消费，预计到2020年全国天然气消费将达到3850亿m3，而到2030 年将会达到6000亿m3。

4、天然气汽车存在的问题： ①供气体系建设困难 ②动力性较低

③汽车储气瓶占用空间较大 ④汽车用户的初始投入费用较大

⑤柴油汽车相比，天然气汽车的制造成本较高，其中整车成本高15％～25％，发动机成本高30％一55％。

⑥天然气发动机工作温度较高，对零部件的可靠性要求较高。

二、天然气发动机原理及动力性：

CNG是压缩天然气英语单词的缩写；车用压缩天然 气的工作压力在20Mpa以内．在25Mpa压缩状态下的天然气体积接近标准状态下的1/250。甲烷沸点是-162度，沸点就是液体变成气体 所需的温度。因而在高于-164度的温度条件下，无论加大压力。甲烷都

不会液化，为了在大气温度条件下多储气或减少储气容器尺寸，只能进行压缩。当前车用储气瓶的压力一般都为20Mpa，因而机械设计的 壁厚较大，导致气瓶质量较大，如水容积为50L的3300CrMo的金属气瓶，每只重约60公斤。需要强调 理工大学毕业论文

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说明的是，气瓶压力虽高，但由于严格按高压容器设计、制造和检验，并进行了火烧试验、爆炸(冲击载荷)试验和枪击(集中冲击载荷枪实弹)试验等三项试验，因而是绝对安全可靠的。CNG汽车和汽油汽车的碰撞试验表明，碰撞中汽油汽车油箱着火燃烧。而CNG汽车则安然无恙。甲烷的辛烷值高达130。抗爆震性很好，甲烷分子量小，H/C高达4，燃烧性很好，因而，用CNG作燃料的 汽车发动机震动小、噪音小，排气中有害物质含量很少，汽车引擎寿命

则自然延长。所以，CNG是一种优质汽车燃料。

当发动机启动后．天然气便从储气瓶流入燃料软管中。在发动机附近，天然气将进入压力调节器从而实现降压。然后，天然气 将进入多点气体燃料喷射系统，该系统会将其引入气缸中。传感器和 计算机将对燃料和空气的混合气体进行调节。以便火塞点燃天然气时，燃烧更有效。

1、天然气汽车发动机及电器部分的技术要求： ①提高点火能量

②最佳点火提前角

③影响点火提前角的因素

(1)发动机转速对点火提前角的影响，发动机转速越高点火角越大。

(2)进气支管绝对压力(负荷)对点火提前角的影响，在同一转速下，发动机负荷增大(节气门开度增大)吸人气缸内的混合气增多。压缩行程终了时的压力和温度增高，残存废气量相对减少。使燃烧速度加快因此最佳点火提前角随负荷增加而减少。

（3）影响点火提前角的其它因素，发动机燃烧室形状。燃烧室内温度、空燃比、燃气品质、大气压力、冷却水温度、海拔高度等。(4)辛烷值对点火提前角的影响。

④ 提高充气效率

由于天然气的燃烧温度比汽油高300多度．会造成发动机水温高、排气温度高、进气温度高．进气温度高后造成空气密度小空燃比浓，发动机功率下降。燃烧温度高热膨胀大，这就要求发动机的气门间隙要比原来用汽油时的大，气门间隙调整为原车标准的上限．每半年检查一次：发动机各缸缸压是否达到原车标准的85％以上．且压力差不得超过平均缸压的5％：发动机真空吸力是否达到标准小于一0.0567MPa或大于430毫米汞拄；空滤器每十天做一次保养，定期更换一次：定期清理发动机水道和水箱的水垢，增大发动机的扇热面积；定期对节气门进行清洗．保证进气支管不漏气：机油应做到定期检查，机油过多造成功率下降，发动机温度过高，加速性能慢，气耗高，缺机油会造成发动机磨损大，机油应选用CNG专用机油。

尽管截止到2003年底．已有8万多辆天然气汽车在运行。但是绝大多数都是在原汽油车的基础上改造而成的。许多车的天然气供给系统也采用电子控制闭环系统，使汽车的燃料经济性、排放特性大为提高，但是，还是存在一个问题，即动力性下降，从而造成汽车在大、满负荷T况下动力不足。

为满足汽车动力性的要求，大负荷工况下，以节气门位置信号为控制信号，大负荷工况下断气纯烧油，作为改善措施，即住小负荷 理工大学毕业论文

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工况下，燃料的供给还是按原来的模式；在负荷达到某没定值时，由节气门位置信号控制，使燃气供给系统停止工作，同时自动切换到燃油系统，发动机转成燃用汽油。具体控制系统如图l所示。

发动机工作在燃气挡，小负荷工况时，节气门开度小，信号电压小，三极管导通，继电器通电，常开触点闭合，发动机燃用天然气。当节气门开度大到某一设定值，节气门位置传感器产生的电压经过运算处理后，使三极管截止，继电器断电，常开触点断开，ECU和仿真器断电不工作。燃气电磁阀关闭，同时，汽油泵通电运转供油，发动机燃用汽油，其中ECU为供气装置的中央处理器，而模拟器在燃用汽油时，接通喷油器控制电路，保持汽油喷射系统的正常工作，使用燃气时切断汽油喷嘴的控制电路，间时向汽油ECU输入汽油喷射模拟信号，保持汽油ECU的正常工作。

三、总结：

CNG发动机，需要对原有的燃烧系统及其机构进行改进设计，同时为了进一步改善其经济性和排放性，还需要相应的采取一些特殊措施。比如压缩比的重新确定、燃烧室结构的再优化、气门和气门座圈的重新设计、点火能量的改变、改善燃料供给系统和点火系统、配气相位的改变、采用增压技术等。

参 考 文 献

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第二篇：CNG汽车加气站的可行性分析

邯郸市燃气工程从1985年起步，经过多年的建设，目前使用LPG、焦炉煤气和天然气3种气源。现有LPG储配站l座，储气量630 t，用户2.4×10户；焦炉煤气储配站2座，储气量18×10m，用户14×10户；天然气门站l座。市内3区的气化率达65%以上。

由于天然气热值高、洁净、输送方便，被称为绿色能源。随着国家西气东输工程的竣工，邯郸市煤气公司(以下简称公司)在高新技术开发区建设了1座天然气门站和天然气加气母站。天然气引入邯郸市后，公司将逐步用天然气取代焦炉煤气，发展工商业户，减少燃煤对城市的污染。

目前，城市大气最大的污染源之一是燃油汽车的尾气。在国外发达国家，为了降低能耗，减少大气污染，政府出台了许多优惠政策鼓励将燃油汽车改装成燃气汽车。在我国一些大城市，也在积极推广发展燃气汽车，汽车燃料多样化将是汽车工业发展的必然趋势。邯郸市有充足的天然气气源和资金建设CNG汽车加气站(以下简称加气站)，推广CNG汽车将给邯郸带来非常可观的社会效益。加气站的建设规模

1.1 加气站的规划4434

邯郸市计划建1座加气母站，10座加气子站，5座加气标准站。根据公司燃气设施的分布和发展情况，首先在高新技术开发区内建设1座加气母站，然后根据城市的发展规划、汽车改装的进度和数量、市区车辆的流动量和线路分布等在市区内逐步建设加气子站和加气标准站。

1.2 加气站的分类

①加气母站

公司计划于2005年，在邯郸市高新技术开发区建设1座加气母站，占地1×10m。加气母站的天然气来自高压管道，经过调压、计量脱水和压缩后装在高压储气瓶(压力为25 MPa)内.由运瓶车送至各加气子站。加气母站的设计加气量为6×10m／h。

②加气子站

加气子站占地2000～2500m，可与加油站合建。加气子站接收运瓶车运来的钢瓶组，通过小型压缩机和加气机向汽车加气。根据车辆改装情况，每年拟建2～3座加气子站，至2010年计划建成10座。加气子站的设计加气量为1000m／h。

③加气标准站

加气标准站占地2500～3000m，可与加油站合建。必须建在中压管道附近，从中压管道接收天然气，经过过滤、计量、脱水、加压后通过加气机向汽车加气。根据邯郸市天然气管道的敷设情况，每年拟建l座标准站，至2010年拟建成5座。加气标准站设计加气量为1000 m/h。32324342市场分析

邯郸市现有机动车逾10×10辆，其中公交车约1000辆，出租车约5000辆，环卫车约120辆。由于公交车和出租车的利用率高，排放量大，因此在2008年以前主要对公交车和出租车进行改造。在CNG汽车推广使用的初级阶段，可能加气子站相对较少，所以改装车需要增加储气瓶及1套CNG装置并保存燃油装置。公司计划2005年改造公交车及出租车总量的25%，2006年改造公交车及出租车总量的25%，2007年改造公交车及出租车总量的15%，2008年改造出租车总量的155%，2009年以后考虑改装其他类型的车辆。

这项计划能否顺利实施，需要市政府的支持以及群众环保意识的提高，并考虑价格因素等各方面的影响。3 资金来源 4

①加气母站

加气母站的主要设备为调压、计量、储气及脱水装置，压缩机组，配电系统，冷却系统，运瓶车等，总造价约2000×10元(不计征地费)。

②加气子站

加气子站主要设备为储气瓶组、压缩机、配电系统和加气机等，其总造价约550×10元(计征地费用200×10元)。

③加气标准站

标准站的主要设备为调压装置、计量装置、压缩机、配电系统、储气瓶组和加气机等，总造价约700×10元(计征地费用250×10元)。

④汽车改装费

改装天然气汽车需增加储气瓶及油、气转换装置。公交车改造费平均为8000元／辆，出租车改装费平均为3000～4000形辆。

⑤资金来源

建设加气母站、加气子站和加气标准站的资金由华新天然气开发有限公司提供，其中30%自筹，70%来自银行贷款。汽车改装费用由车主承担。

4经济效益和社会效益

4.1经济效益 44444

天然气购进价格为1.48元/ m。加气母站售给子站的价格为2.30元/ m，加气子站对外的售价为2.50元／m。加气子站年收入为483×10元，年毛利润为42×10。元。若考虑运输费用、各种税费及不确定因素(参照其他城市经验数据约需40×10元)，一座子站的年纯利润约2×10元，若加气子站供气量增加，相应利润会提高。加气母站供1座加气子站的年利润为67.2×lO元。若考虑运输费用、各种税费及不确定因素(参照其他城市经验数据约需50×10元)，加气母站只有达到设计规模，才能有一定的经济效益。

以天然气为燃料的双燃料汽车发动机冷启动效果好，运转平稳，气体不含杂质，因而在燃烧时不会产生积碳。由44444433

3于天然气中硫的含量和机械杂质均远低于汽油和柴油，所以对各种零部件的危害较小，也不会对机油产生稀释，能延长汽车发动机的寿命，减少50%的维修费用。

4.2社会效益

①减少对大气的污染。燃料与空气混合均匀，燃烧比较完全，可大幅度降低CO、硫化物和碳氢化合物的排放，减少微粒排放污染。

②比汽油更安全可靠。汽油燃点在430℃以内，着火极限为1.3%～7.6%。压缩天然气的燃点高，在537℃以上，着火极限为5%～15%，不易形成可燃性混合气体，所以汽车用压缩天然气不易发生火灾事故。投资回收期

5.1 子站投资回收期

总造价550×10元，子站运行年限在20a以上，因受加气量、地理位置等诸多因素影响，投资回收期不易确定。

5.2 母站投资回收期 4

总造价(包含征地费)2300×10元，若达到10座子站的规模，投资回收期为15a。四川一些城市的数据表明一般为5～6a，北方城市相对时问长些。

5.3 汽车改装成本回收期 4

据我们考察，南方发达城市，尤其在天然气丰富的省份，由于价格便宜，出租汽车半年可收回成本，公交车相对长些。在我市，由于价格相对较高，成本回收期公交车为200d，出租汽车为150～200d。结语

天然气汽车加气站的社会效益远远大于经济效益，项目的实施取决于市场和汽车改装量。目前邯郸市政府倡导天然气改装汽车，建议出台配套优惠政策，推广CNG汽车项目。

第三篇：CNG汽车加气站火灾危险性分析与预防

CNG汽车加气站火灾危险性分析与预防

随着汽车工业的不断发展和车辆保有量的增加，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、柴油燃烧后对环境造成的污染，压缩天然气(CNG)汽车得到了广泛的推广和应用，压缩天然气(CNG)汽车加气站也随之建立，以满足天然气汽车燃料的需要。然而，天然气具有火灾爆炸危险性，尤其是高压运载与储存、油气双燃料站等安全技术问题，必须引起高度重视。

一、CNG汽车加气站的工作原理及类型

1．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到加气站的天然气，先进行净化处理，再通过压缩系统使其压力达到25MPa，最后由高压储气瓶组和售气机将压缩天然气加入车辆储气瓶。压缩天然气加气站通常由六个系统组成，即调压计量系统，净化干燥系统，气体压缩系统，气体储存系统，设备控制系统和售气系统。

2．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。单一的天然气加气站只能为汽车加天然气燃料，油气混加站可加注油、气两种燃料。子母站设计，母站是与输气管道相连的站，在母站内完成天然气的净化、压缩等主要工作，天然气被增压至25MPa，给气瓶或气瓶拖车充气；子站不需要连接供气管线，依靠母站来的气瓶拖车供气；子、母站都可以完成给汽车加气的工作。子、母加气站式节省建站资金和土地，有利于母站集中净化，子站的火灾危险性较低，可建在交通枢纽附近，便于使用。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。

二、CNG汽车加气站的火灾危险性分析

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，甲类火灾危险性，爆炸极限为5％—15％(V／V)，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，一旦发生火灾难以施救。

2．泄漏引发事故

站内工艺过程处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道焊缝、阀门、法兰盘、气瓶、压缩机、干燥器、回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏；当压缩天然气管道被拉脱或加气车辆意外失控而撞毁加气机时会造成天然气大量泄漏。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。

3．高压运行危险性大

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，四川省遂宁市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。

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。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，有的达到了2．5-5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8．083mg／L。1995年8月12日，四川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。

5．存在多种引火源

商业性汽车加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道之侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大，如邻近建筑烟囱的飞火，邻近建筑的火灾，频繁出入的车辆，人为带人的烟火、打火机火焰、手机电磁火花、穿钉鞋摩擦、撞击火花、化纤服装穿脱产生的静电火花，燃放鞭炮的散落火星，雷击等，均可成为加气站火灾的点火源。

操作中也存在多种引火源，加气站设备控制系统是对站内各种设备实施手动或自动控制的系统，潜在着电气火花；售气系统工作时，天然气在管道中高速流动，易产生静电火源；操作中使用工具不当，或因不慎造成的摩擦、撞击火花等。

6．安全培训不规范

新建CNG加气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，容易出现违章作业或违反安全操作规程，对安全知识尤其是消防知识知之甚少，不能及时发现火灾隐患和没有处理突发事故的能力。随着燃气行业多种经营体制的发展，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。

三、CNG汽车加气站的火灾预防

1．防火间距符合要求 压缩天然气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(汽车加油加气站设计与施工规范)GB50156—2002的规定。加气站内的总平面布置应按照(建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行，除储气瓶(储气井)、生产建筑和必要的辅助设施外，不宜布置其他建筑。加气站生产、办公室应分区设置。加气站区内的储气瓶组(储气井)、压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，并符合规范规定的间距。

2．保证天然气储存安全

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，大容积储罐具有瓶阀少、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4m3，且瓶数不宜大于60个。在城市建成区内总容积不应超过16m3。

小容积储气瓶应固定在独立支架上，卧式存放，便于布置管道及阀件，方便操作保养，易于外排除积液。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，限高1．6m，限长5．5m。同组储气瓶之间净距离不应小于0．03m，储气瓶组间距不应小于1．5m。

储气井的设计、建造和检验应符合国家行业标准《高压气地下储气井》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。

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凝土结构或钢结构，有利于可燃气体扩散和通风，并增大建筑物的泄压比，屋面应采用非燃烧轻质材料制作。储气瓶组(储气井)与压缩机、调压器间、变酉己电间，在不能满足相应防火间距要求时，应采用钢筋混凝土防火隔墙隔开，隔墙顶部应比储气瓶组(储气井)顶部高1m及以上，隔墙长度应为储气瓶组(储气井)总长，并在两端各加2m及以上，隔墙厚度不应小于0.2m，可防止事故时相互影响。防火墙应能抵抗一定的爆炸压力。

3．天然气质量符合标准

进站天然气的质量应符合现行国家标准《天然气》GBl7820—1999中规定的Ⅱ类气质标准和压缩机运行要求的有关规定。增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量必须符合现行国家标准《车用压缩天然气》GBl8047的规定。若进入加气站的天然气硫化氢含量大于20ms／m3时，站内应设置脱硫装置，脱硫塔设在压缩机前可保护压缩机组，选用双塔轮换使用，有利于装置运行和维护。当进站天然气需脱水处理时，脱水可在天然气增压前、增压中或增压后进行，脱水装置设双塔。

4．设置安全保护装置

在远离作业区的天然气进站管道上应设紧急手动截断阀，一旦发生火灾或其他事故，自控系统失灵时，操作人员可靠近并关闭截断阀，切断气源，防止事故扩大。手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。

锗气瓶组(储气井)进气总管上应设安全阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。每个储气瓶(井)出口应设截止阀。以保证储气设备的安全运行及发生事故时能及时切断气源。为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他防撞措施。

压缩机出口与第一个截断阀之间应设安全阀，安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放量；压缩机进、出口应设高、低压报警和高压越限停机装置；压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置；压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置。

加气机应设安全限压装置；加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀；加气机的加气软管上应设拉断阀，拉断阀在外力作用下分开后，两端应自行密封，当加气软管内的天然气工作压力为20MPa时，拉断阀的分离拉力范围宜为400-600N。加气机附近应设防撞柱(栏)，防止进站汽车失控撞上加气机。

加气站内的天然气管道和储气瓶组应设置泄压保护装置，以便迅速排放天然气管道和储气瓶组中需泄放的天然气。在储气瓶组事故时紧急排放的气体，火灾或检修设备时排放系统气体，一次泄放量大于500m3(基准状态)，很难予以回收，只能通过放散管迅速排放。压缩机停机卸载的天然气量，一般太于2m3(基准状态)，并且泄放次数平均每小时2—3次以上，排放到专用回收罐较为妥当。因为天然气比重小于空气，能很快扩散，拆修仪表或加气作业时一次泄放量小于2m3(基准状态)的气体可排人大气。泄压保护装置应采取防塞和防冻措施。

加气站不同压力级别系统的放散管宜分别设置，放散管管口应高出设备平台2m及以上，且应高出所在地面5m及以上。

5．选择适当材质的设备

增压前的天然气管道应选用无缝钢管，并应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB8163的有关规定。增压后的天然气管道应选用高压无缝钢管，并应符合现行国家标准《高压锅炉用无缝钢管》GB5310或《不锈钢无缝钢管》GB／T14976的有关规定。对严寒地区的室外架空管道选材还要考虑环境温度的影响。由于天然气内含有硫化氢、二氧化碳、残存凝析油等腐蚀性介质，加气站内与压缩天然气接触的所有设备、管道、管件、阀门、法兰、垫片等的材质应具备抗腐蚀、耐老化等能力。

加气站内的所有设备、阀门、管道、管件的设计压力应比最大工作压力高10％，且在任何情况下不应低于安全阀的起始工作压力。

埋地管道防腐设计应符合国家现行标准(钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007的有关规定，并应采用最高级别防腐绝缘保护层。

6．控制和消除引火源

加气站内爆炸危险区域的等级范围划分应按(汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156—2002确定。按照(爆炸和火灾危险环境电力装置设计范》GB50058的规定，使用高于或等于相应作业区域气体级别的防爆电气设备。爆炸危险区域慎用移动式和便携式电器，禁止私拉乱接，违章用电。

加气站的站房和罩棚按建(构)筑物的防雷考虑，一般都采用避雷带(网)保护。天然气储气瓶组必须进行防雷接地，接地点不少于2处。储气瓶组、管道、法兰及其他金属附件均进行电气连接并接地。雷雨天气应停止加气作业。

严格控制修理用火，严禁烟火和明火，防止摩擦撞击打火，作业时不得使用电气焊、割。

7．采取通风措施

为了防止爆炸性混合物的形成，加气站爆炸危险区域内的房间应采取通风措施，以防止发生中毒和爆炸事故。采用自然通风时，通风口总面积不应小于300cm；／m·(地面)，通风口不应少于2个，且应靠近可燃气体易积聚的部位设置，尽可能均匀，不留死角，以便可燃气体能够迅速扩散。对于可能泄漏天然气的建筑物，以上排风为主。采用强制通风时，通风设备的通风能力在工艺设备工作期间应按每小时换气15次计算，在工艺设备非工作期间应按每小时换气5次计算。

8．设置可燃气体检测报警装置

为了能及时检测到可燃气体非正常超量泄漏，以便工作人员尽快进行泄漏处理，防止或消除爆炸事故隐患，加气站应设置可燃气体检测报警系统。压缩天然气储气瓶间(棚)、天然气泵和压缩机房(棚)等场所应设置可燃气体检测器。报警器宜集中设置在控制室或值班室内，操作人员能及时得到报警。可燃气体检测器和报警器的选用和安装，应符合国家行业标准(石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH3063的有关规定。可燃气体检测器报警(高限)设定值应小于或等于可燃气体爆炸下限浓度(WV)值的25％。

9．提高工作人员的专业素质

对于目前加气站内工作人员专业素质参差不齐的现象，应加大安全培训和考核的力度，严格岗前培训、定期培训制度，并进行考核。熟悉加气站各类设备的原理、结构等生产专业知识和操作规程，了解天然气的火灾危险性，掌握防火、灭火的基础知识，提高处理突发事故的能力。

第四篇：CNG汽车加气站的火灾危险性分析

CNG汽车加气站的火灾危险性分析

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，甲类火灾危险性，爆炸极限为5％—15％(V／V)，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，一旦发生火灾难以施救。

2．泄漏引发事故

站内工艺过程处于高压状态，工艺设备容易造成泄漏，气体外泄可能发生地点很多，管道焊缝、阀门、法兰盘、气瓶、压缩机、干燥器、回收罐、过滤罐等都有可能发生泄漏；当压缩天然气管道被拉脱或加气车辆意外失控而撞毁加气机时会造成天然气大量泄漏。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。

3．高压运行危险性大

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，四川省遂宁市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。

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。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，有的达到了2．5-5kg，其中积水里的硫化氢含量超过了8．083mg／L。1995年8月12日，四川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。

5．存在多种引火源

商业性汽车加气站绝大多数建立在车辆来往频繁的交通干道之侧，周围环境较复杂，受外部点火源的威胁较大，如邻近建筑烟囱的飞火，邻近建筑的火灾，频繁出入的车辆，人为带人的烟火、打火机火焰、手机电磁火花、穿钉鞋摩擦、撞击火花、化纤服装穿脱产生的静电火花，燃放鞭炮的散落火星，雷击等，均可成为加气站火灾的点火源。

操作中也存在多种引火源，加气站设备控制系统是对站内各种设备实施手动或自动控制的系统，潜在着电气火花；售气系统工作时，天然气在管道中高速流动，易产生静电火源；操作中使用工具不当，或因不慎造成的摩擦、撞击火花等。

6．安全培训不规范

新建CNG加气站的操作人员因不熟悉CNG新技术和未经过必要的培训就上岗操作，或没有定期复训，容易出现违章作业或违反安全操作规程，对安全知识尤其是消防知识知之甚少，不能及时发现火灾隐患和没有处理突发事故的能力。随着燃气行业多种经营体制的发展，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。

三、CNG汽车加气站的火灾预防

1．防火间距符合要求

压缩天然气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(汽车加油加气站设计与施工规范)GB50156—2002的规定。加气站内的总平面布置应按照(建筑设计防火规范》和《城市燃气设计规范》进行，除储气瓶(储气井)、生产建筑和必要的辅助设施外，不宜布置其他建筑。加气站生产、办公室应分区设置。加气站区内的储气瓶组(储气井)、压缩机间、调压间、加气机等应有明显分隔，并符合规范规定的间距。

2．保证天然气储存安全

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，大容积储罐具有瓶阀少、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4m3，且瓶数不宜大于60个。在城市建成区内总容积不应超过16m3。

小容积储气瓶应固定在独立支架上，卧式存放，便于布置管道及阀件，方便操作保养，易于外排除积液。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，限高1．6m，限长5．5m。同组储气瓶之间净距离不应小于0．03m，储气瓶组间距不应小于1．5m。

储气井的设计、建造和检验应符合国家行业标准《高压气地下储气井》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。

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凝土结构或钢结构，有利于可燃气体扩散和通风，并增大建筑物的泄压比，屋面应采用非燃烧轻质材料制作。储气瓶组(储气井)与压缩机、调压器间、变酉己电间，在不能满足相应防火间距要求时，应采用钢筋混凝土防火隔墙隔开，隔墙顶部应比储气瓶组(储气井)顶部高1m及以上，隔墙长度应为储气瓶组(储气井)总长，并在两端各加2m及以上，隔墙厚度不应小于0.2m，可防止事故时相互影响。防火墙应能抵抗一定的爆炸压力。

3．天然气质量符合标准

进站天然气的质量应符合现行国家标准《天然气》GBl7820—1999中规定的Ⅱ类气质标准和压缩机运行要求的有关规定。增压后进入储气装置及出站的压缩天然气的质量必须符合现行国家标准《车用压缩天然气》GBl8047的规定。若进入加气站的天然气硫化氢含量大于20ms／m3时，站内应设置脱硫装置，脱硫塔设在压缩机前可保护压缩机组，选用双塔轮换使用，有利于装置运行和维护。当进站天然气需脱水处理时，脱水可在天然气增压前、增压中或增压后进行，脱水装置设双塔。

4．设置安全保护装置

在远离作业区的天然气进站管道上应设紧急手动截断阀，一旦发生火灾或其他事故，自控系统失灵时，操作人员可靠近并关闭截断阀，切断气源，防止事故扩大。手动紧急截断阀的位置应便于发生事故时能及时切断气源。

锗气瓶组(储气井)进气总管上应设安全阀及紧急放散管、压力表及超压报警器。每个储气瓶(井)出口应设截止阀。以保证储气设备的安全运行及发生事故时能及时切断气源。为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他防撞措施。

压缩机出口与第一个截断阀之间应设安全阀，安全阀的泄放能力不应小于压缩机的安全泄放量；压缩机进、出口应设高、低压报警和高压越限停机装置；压缩机组的冷却系统应设温度报警及停车装置；压缩机组的润滑油系统应设低压报警及停机装置。

加气机应设安全限压装置；加气机的进气管道上宜设置防撞事故自动切断阀；加气机的加气软管上应设拉断阀，拉断阀在外力作用下分开后，两端应自行密封，当加气软管内的天然气工作压力为20MPa时，拉断阀的分离拉力范围宜为400-600N。加气机附近应设防撞柱(栏)，防止进站汽车失控撞上加气机。

加气站内的天然气管道和储气瓶组应设置泄压保护装置，以便迅速排放天然气管道和储气瓶组中需泄放的天然气。在储气瓶组事故时紧急排放的气体，火灾或检修设备时排放系统气体，一次泄放量大于500m3(基准状态)，很难予以回收，只能通过放散管迅速排放。压缩机停机卸载的天然气量，一般太于2m3(基准状态)，并且泄放次数平均每小时2—3次以上，排放到专用回收罐较为妥当。因为天然气比重小于空气，能很快扩散，拆修仪表或加气作业时一次泄放量小于2m3(基准状态)的气体可排人大气。泄压保护装置应采取防塞和防冻措施。

加气站不同压力级别系统的放散管宜分别设置，放散管管口应高出设备平台2m及以上，且应高出所在地面5m及以上。

5．选择适当材质的设备

增压前的天然气管道应选用无缝钢管，并应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》GB8163的有关规定。增压后的天然气管道应选用高压无缝钢管，并应符合现行国家标准《高压锅炉用无缝钢管》GB5310或《不锈钢无缝钢管》GB／T14976的有关规定。对严寒地区的室外架空管道选材还要考虑环境温度的影响。由于天然气内含有硫化氢、二氧化碳、残存凝析油等腐蚀性介质，加气站内与压缩天然气接触的所有设备、管道、管件、阀门、法兰、垫片等的材质应具备抗腐蚀、耐老化等能力。

加气站内的所有设备、阀门、管道、管件的设计压力应比最大工作压力高10％，且在任何情况下不应低于安全阀的起始工作压力。

埋地管道防腐设计应符合国家现行标准(钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007的有关规定，并应采用最高级别防腐绝缘保护层。

6．控制和消除引火源

加气站内爆炸危险区域的等级范围划分应按(汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156—2002确定。按照(爆炸和火灾危险环境电力装置设计范》GB50058的规定，使用高于或等于相应作业区域气体级别的防爆电气设备。爆炸危险区域慎用移动式和便携式电器，禁止私拉乱接，违章用电。

加气站的站房和罩棚按建(构)筑物的防雷考虑，一般都采用避雷带(网)保护。天然气储气瓶组必须进行防雷接地，接地点不少于2处。储气瓶组、管道、法兰及其他金属附件均进行电气连接并接地。雷雨天气应停止加气作业。

严格控制修理用火，严禁烟火和明火，防止摩擦撞击打火，作业时不得使用电气焊、割。

7．采取通风措施 为了防止爆炸性混合物的形成，加气站爆炸危险区域内的房间应采取通风措施，以防止发生中毒和爆炸事故。采用自然通风时，通风口总面积不应小于300cm；／m·(地面)，通风口不应少于2个，且应靠近可燃气体易积聚的部位设置，尽可能均匀，不留死角，以便可燃气体能够迅速扩散。对于可能泄漏天然气的建筑物，以上排风为主。采用强制通风时，通风设备的通风能力在工艺设备工作期间应按每小时换气15次计算，在工艺设备非工作期间应按每小时换气5次计算。

8．设置可燃气体检测报警装置

为了能及时检测到可燃气体非正常超量泄漏，以便工作人员尽快进行泄漏处理，防止或消除爆炸事故隐患，加气站应设置可燃气体检测报警系统。压缩天然气储气瓶间(棚)、天然气泵和压缩机房(棚)等场所应设置可燃气体检测器。报警器宜集中设置在控制室或值班室内，操作人员能及时得到报警。可燃气体检测器和报警器的选用和安装，应符合国家行业标准(石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH3063的有关规定。可燃气体检测器报警(高限)设定值应小于或等于可燃气体爆炸下限浓度(WV)值的25％。

9．提高工作人员的专业素质

对于目前加气站内工作人员专业素质参差不齐的现象，应加大安全培训和考核的力度，严格岗前培训、定期培训制度，并进行考核。熟悉加气站各类设备的原理、结构等生产专业知识和操作规程，了解天然气的火灾危险性，掌握防火、灭火的基础知识，提高处理突发事故的能力。

第五篇：[河北]汽车加气站CNG管道工艺设计施工图

[河北]汽车加气站CNG管道工艺设计施工图

稿件为河北廊坊某汽车加气站燃气工程工艺管道设计施工图纸；该加气站为独立标准加气站，本站供气能力2.5万Nm/d，天然气最大储存量为水容积12.0Nm。工艺流程：天然气经埋地管道进行入本站后，经干燥、缓冲后进入压缩机，经压缩加压至25MPa后，通过优先顺序盘进入储气井，为CNG燃料汽车进行加气。

带控制点工艺流程图

设备安装示意图

管沟剖视图

天然气压缩机安装示意图

燃气单管阀门井工艺图