城市CNG汽車的危險性分析及安全對策措施
作者:伍學龍 陳宇元
評論: 更新日期:2012年03月11日
??? CNG汽車由于具有節(jié)能、環(huán)保、低成本等優(yōu)點,已成為當今世界汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向。目前我國的CNG汽車總數(shù)約10萬輛,且據(jù)專家預測CNG汽車在5年-10年內更有猛增10倍-15倍的趨勢,考慮到綜合成本及環(huán)保因素,城市使用CNG汽車(出租車及公交車)已經(jīng)成為重點發(fā)展對象。
??? 盡管CNG代替汽油、柴油做汽車燃料的技術已比較成熟,但由于CNG作為車用燃料在我國應用還不廣泛,從工藝技術上到產(chǎn)品質量上都有待于不斷完善和提高。而在CNG汽車使用過程中,政府更多關注加氣站的建設,而對CNG汽車帶來的問題沒有給予足夠的關注,近年來發(fā)生的一系列出租車及公交車燃燒、爆炸事故提出了值得重視的問題。本文試對這些問題做探討。
1 CNG汽車的工作原理
??? CNG汽車的工作原理是將加氣站加壓后的天然氣,利用加氣機經(jīng)過汽車的充氣閥、單向閥送到高壓氣瓶中;高壓氣瓶的天然氣利用壓差原理,通過單向閥、充氣閥、過流保護手動截止閥、排氣閥、過濾器、主氣閥、減壓器,生成接近常壓的天然氣;再經(jīng)過動力閥、混合器、化油器進入發(fā)動機,以達到燃燒提供動力的目的。見圖1。
2 CNG汽車的危險性分析
??? CNG汽車的危險性來源于使用介質的特性及運行時處于高壓狀態(tài),一旦發(fā)生事故后果比較嚴重。具體如下:
2.1 天然氣具有危險性
??? 天然氣的主要成分甲烷屬一級可燃氣體,甲類火災危險|生。常溫常壓下爆炸極限為5%~15%(V/V),在12.66MPa下,爆炸極限擴到5.7%~45.7%,而車用CNG壓力更高。最小點火能量僅為0.28mJ,燃燒速度快,燃燒熱值高(平均熱值為33440kJ/m3),對空氣的比重為0.55,擴散系統(tǒng)為0.196,極易燃燒、爆炸,并且擴散能力強,火勢蔓延迅速,一旦發(fā)生火災難以施救。
2.2 泄漏引發(fā)事故
??? 天然氣汽車的工藝過程處于高壓狀態(tài)(減壓器之前均為20MPa的壓力),鋼瓶組閥器連接點較多,工藝設備容易造成泄漏,氣體外泄可能發(fā)生點很多,氣瓶、單向閥、充氣閥、過流保護手動截止閥、排氣閥、過濾器、主氣閥、減壓器等都有可能發(fā)生泄漏。泄漏氣體一旦遇引火源,就會發(fā)生火災和爆炸。1995年9月29日,四川自貢富順華油公司壓縮天然氣加氣站因鋼瓶泄漏燃燒發(fā)生爆炸,造成重大經(jīng)濟損失和人員傷亡事故。
??? 造成天然氣汽車泄漏的原因也很多,其中非法改裝為主要途徑之一。某些商家為牟取超額利潤不按標準程序實施,改裝時安裝位置不對、或使用不合格配件安裝工藝簡化等,都極易引起天然氣汽車在運行過程中產(chǎn)生泄漏,而一旦發(fā)生泄漏,后果不堪設想。
2.3 高壓運行危險性大
??? CNG汽車使用的一般為20MPa的壓縮天然氣,使用的氣瓶為目前國內可燃氣體的最高壓力貯存容器。若鋼瓶或其他設備管線不能滿足基本的技術要求,稍有疏忽,便可發(fā)生爆炸或火災事故。2007年10月16日下午3:50左右,東營市黃河路春河天然氣汽車加氣站發(fā)生汽車加氣罐爆炸事故,造成2亡3重傷的嚴重傷亡事故。
??? 系統(tǒng)高壓運行過程中受溫度及顛簸撞擊的影響容易發(fā)生超壓,系統(tǒng)頻繁加卸載造成設備疲勞損壞,系統(tǒng)壓力超過了其能夠承受的許用壓力,最終超過設備及管線的強度極限而爆炸或局部炸裂。
2.4 天然氣質量差帶來危險
??? 在天然氣中的游離水未脫凈的情況下,積水中的硫化氫容易引起鋼瓶腐蝕。硫化氫的水溶液在高壓狀態(tài)下對管件和容器的腐蝕,比在4MPa以下時進行得更快、更容易。
??? 從以往事故被炸裂鋼瓶的檢查情況看,瓶內積存伴有刺鼻氣味的黑水,有的達到了2.5kg~5kg,其中積水里的硫化氫含量超過了8.083mg/L。氣瓶的排污問題與氣體質量關系極大。
2.5 存在多種引火源
??? 城市CNG汽車(主要為出租車和公交車)運行在城市繁華地段、人員集中的地方,汽車天然氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏時,復雜的周邊環(huán)境如人員抽煙、餐飲生火、化纖服裝穿脫產(chǎn)生的靜電火花、燃放鞭炮的散落火星、經(jīng)過車輛的排放等都能引發(fā)燃燒和爆炸,產(chǎn)生人員傷亡的嚴重后果。另外,電線過熱著火,金屬碰撞跳出火花,跳出靜電火花,進氣系統(tǒng)巾,發(fā)動機回火噴出火焰也會產(chǎn)生燃燒和爆炸。