城市CNG汽车的危险性分析及安全对策措施.doc

城市CNG汽车的危险性分析及安全对策措施
    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，且据专家推测CNG汽车在5年-10年内更有猛增10倍-15倍的趋势，合计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。
    无论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升。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。假设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。2021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惫损坏，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状况下，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状况看，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。