天然氣是一種可燃?xì)怏w，在特定的條件下有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。在CNG加氣站系統(tǒng)運(yùn)行過程中，天然氣又總是處于高壓狀態(tài)，壓力高達(dá)25Mpa。這種苛刻的條件，要求在加氣站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須采取一系列完善的安全技術(shù)，以保證設(shè)備的運(yùn)行安全。安全放散系統(tǒng)即是其中的一項(xiàng)重要措施。現(xiàn)以美國某公司的橇裝式CNG加氣站相關(guān)設(shè)備為例，對加氣站的安全放散系統(tǒng)作以介紹。
??????? 一、?安全放散系統(tǒng)的設(shè)置部位
??????? 安全放散系統(tǒng)所放天然氣氣體應(yīng)包括，壓縮機(jī)停機(jī)后滯留在系統(tǒng)中的氣體；各氣動閥門的回位氣體；安全閥釋放的氣體；壓縮機(jī)潤滑系統(tǒng)所泄漏的氣體；各級凝聚式過濾器所排出的氣體；售氣機(jī)軟管中的剩余氣體以及脫水干燥器的再生氣體等。為了保證這些氣體除部分可回收利用以外，其余能安全地放散到高空中去，就必須在系統(tǒng)的相關(guān)部位設(shè)置安全放散系統(tǒng)。主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。
??????? ⒈壓縮機(jī)的排氣管路
??????? 假定該壓縮機(jī)是四級壓縮，每一級壓縮后的氣體要經(jīng)過冷卻器（風(fēng)冷）降溫，再經(jīng)凝聚式過濾器除油凈化后，進(jìn)入下一級氣缸。為了避免每一級壓縮后的管路系統(tǒng)超壓，在冷卻器前的管路中設(shè)置了一組安全閥，并和集中放空管相連。當(dāng)冷卻器和高壓管由于某種原因壓力升高超限時(shí)，安全閥自動打開，釋放壓力，保證系統(tǒng)的安全。
??????? 壓縮機(jī)活塞桿密封填料函中的潤滑油和泄漏氣體的混合物，以及經(jīng)活塞泄漏到腔體中的少量氣體皆通過兩根管子匯集到集油箱中。最后經(jīng)集油箱上的排氣管，排放到降噪箱體上的空氣中去。
??????? 末級氣缸排氣管路在進(jìn)入冷卻器前和安全閥并列設(shè)置一個(gè)手動針閥，和集中放空管相連。主要用于故障排除時(shí)，降低系統(tǒng)壓力，排空系統(tǒng)中的氣體，確保維修人員在安全狀態(tài)下從事維修工作。???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????
??????? ⒉氣動控制系統(tǒng)
??????? 該橇裝式壓縮機(jī)站的控制系統(tǒng)，是由電磁先導(dǎo)閥和氣動閥相結(jié)合的方式進(jìn)行氣路控制的。是將壓縮機(jī)最終輸出的壓縮天然氣，經(jīng)分流降壓后作為氣源，驅(qū)動氣動球閥。當(dāng)兩位三通電磁閥將驅(qū)動氣源接通時(shí)，通過氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開充氣球閥等閥門。若要關(guān)閉充氣球閥時(shí)，必須先通過控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動電磁閥，將管路中的驅(qū)動氣源與放散系統(tǒng)（如回收罐）接通后降壓排掉，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能在彈簧力的作用下回位，將充氣球閥關(guān)閉。這部分氣體經(jīng)回收罐可以回收利用。
??????? ⒊回收罐
??????? 回收罐在系統(tǒng)中起到兩個(gè)作用，一是緩沖作用，可降低管路中的氣流脈動，穩(wěn)定系統(tǒng)壓力；二是收集廢液廢氣，如將除油過濾器分離出的廢液廢氣，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回位氣體，安全閥釋放的氣體等先收集起來，經(jīng)過調(diào)壓后再反饋到壓縮機(jī)的一級入口處，既能起到穩(wěn)壓作用，又可重復(fù)利用，節(jié)約氣源。
??????? ⒋儲氣瓶組
??????? 儲氣瓶組一般都設(shè)置一組或幾組安全閥和放散系統(tǒng)。主要為了防止系統(tǒng)由于受熱或者其它原因而使壓力急劇升高時(shí)，可通過該系統(tǒng)釋放壓力保證安全。另一方面，是為了檢修時(shí)的方便和安全。因?yàn)闅馄亢凸苈穳毫Ω哌_(dá)25Mpa，必須經(jīng)過該系統(tǒng)泄放到常壓后方可拆卸檢修。儲氣瓶組一般都分為高、中、低三組，所以最好用閥門（通常用針閥）將三組分別控制，最后都通到同一個(gè)放散管中排出。這樣，維修某一組時(shí)，其它兩組可不受影響，不必排空。
??????? ⒌干燥器
??????? 脫水干燥器的放散系統(tǒng)包括兩部分，一個(gè)是系統(tǒng)中的安全閥，如果系統(tǒng)因故超壓時(shí)可自動釋放壓力；另一個(gè)指干燥器再生時(shí)為了降低罐內(nèi)壓力而釋放氣體的閥門（如氣液分離器下的排液閥等）。過去這部分氣體都被排空而浪費(fèi)掉了，現(xiàn)在許多生產(chǎn)廠商，都已設(shè)法將其回收到進(jìn)站輸氣管道中加以利用。
??????? ⒍售氣機(jī)
??????? 售氣機(jī)的放散系統(tǒng)，除了管路中的安全閥，檢修時(shí)用的放氣閥（一般為針閥）外，主要是加氣槍上的回氣管。當(dāng)給汽車加完氣后，盡管汽車上的氣瓶閥門和售氣機(jī)的電磁閥已經(jīng)關(guān)閉，但是管路中的20Mpa的高壓氣體作用在加氣槍和氣瓶受氣嘴上，拔不下來，必須將這部分氣體壓力釋放掉，所以設(shè)置了回氣管。為了保證售氣機(jī)附近的安全，一般都將回氣管沿高壓輸氣管引回到壓縮機(jī)站附近放散。
??????? 二、?設(shè)置安全放散系統(tǒng)的原則
??????? 依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ 84-2000 《汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》，并參考國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，可知在CNG汽車加氣站設(shè)置安全放散系統(tǒng)時(shí)，必須滿足以下基本原則，才能確保放散系統(tǒng)的有效和可靠。
??????? ⒈若泄放流量較小，如安全閥超壓泄放的氣體和設(shè)備釋壓泄放的氣體，可用管線排出至安全區(qū)或通過放空管排放；對泄放量大于2m3，泄放次數(shù)平均每小時(shí)2～3次以上的操作排放，應(yīng)設(shè)置專用回收罐。
??????? ⒉ 壓縮機(jī)的每一級都應(yīng)裝置泄壓裝置，限制每一級的最大許用工作壓力，以保護(hù)每一級的氣缸和連接管線。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，泄壓裝置中的安全閥的開啟壓力，設(shè)定為系統(tǒng)最大許用工作壓力的0.90~0.95倍較宜。也可取系統(tǒng)工作壓力的1.10~1.15倍。
??????? ⒊ 從壓縮機(jī)各級活塞桿填料函等處泄漏的天然氣，由于排放量較小，可經(jīng)匯總后引出室外放散；壓縮機(jī)的卸載排氣宜采用回收罐。回收的天然氣可輸入壓縮機(jī)進(jìn)氣管，不得外排放空。
??????? ⒋ 售氣機(jī)加氣嘴的泄壓排放，小型加氣站可以放散，大型加氣站可采用回收罐回收，減少浪費(fèi)和污染。
??????? ⒌ 回收到緩沖罐或回收罐中的氣體，經(jīng)過減壓后可引入進(jìn)站天然氣管道內(nèi)或壓縮機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)，重復(fù)利用。緩沖罐頂部應(yīng)設(shè)有安全閥，安全閥的開啟壓力應(yīng)為緩沖罐設(shè)計(jì)壓力值的0.90～0.95倍。
??????? ⒍ 儲氣瓶組的放散管，當(dāng)采用人工操作控制放散時(shí)，放散氣可引至天然氣進(jìn)氣站管內(nèi)回收；非人工控制的放散天然氣，不宜直接引入進(jìn)站天然氣管道。因?yàn)槭鹿史派饬看螅瑫古R近的天然氣管道及燃具的壓力急劇上升而引發(fā)事故。
??????? 儲氣瓶組的放散管在閥后宜擴(kuò)大管徑2級以上，防止產(chǎn)生笛音。
??????? ⒎ 安全放散系統(tǒng)的放散管口應(yīng)該伸出屋頂，高出建筑物2.0m以上，且距地面不應(yīng)小于5.0m，放散管管口應(yīng)設(shè)有防雨罩；
??????? ⒏ 安全泄放裝置應(yīng)具有足夠的泄放能力。壓縮機(jī)各級管路中的安全閥的泄放能力，不應(yīng)小于壓縮機(jī)的安全泄放量；各種壓力容器上的泄壓裝置的最小排放速率，必須滿足泄壓裝置標(biāo)準(zhǔn)，即不能低于容器安全排放的需要。
??????? 三、安全放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
??????? 安全放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括系統(tǒng)管路的計(jì)算和各種閥門的選型。這里我們僅以儲氣瓶組的放空系統(tǒng)為例，簡要介紹一下安全放散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。
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??????? 儲氣瓶組放空系統(tǒng)示意圖
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??????? ⒈ 設(shè)計(jì)原則
??????? ⑴ 儲氣瓶組檢修時(shí)需放空瓶組和管系中的天然氣。
??????? ⑵ 當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)必須保證在半小時(shí)內(nèi)排空儲氣瓶組中的全部天然氣。
??????? ⒉ 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：
??????? ⑴ 四川標(biāo)準(zhǔn)DB51/5013-1996《車用壓縮天然氣充裝站建設(shè)技術(shù)規(guī)范》
??????? ⑵ 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY0092-1998《汽車用壓縮天然氣加氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》
??????? ⑶ 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)CJJ84-2000《汽車用燃?xì)饧託庹炯夹g(shù)規(guī)范》
??????? ⒊ 主要參數(shù)
??????? ⑴儲氣瓶組的儲氣量：?????? 3000Nm3 （12.5 Nm3/支）
??????? ⑵儲氣瓶組的氣瓶數(shù)量：???? 240支
??????? 氣瓶配比：高壓：中壓：低壓???? 40：80：120
??????? ⑶儲氣瓶組管匯尺寸（假定）：
??????? 主管道：Φ12×1.5? （內(nèi)徑Φ9）
??????? 支管道：Φ6×1???? （內(nèi)徑Φ4）
??????? ⑷儲氣瓶組中氣體的最大壓力：25Mpa
??????? ⑸壓縮機(jī)的排量：650 Nm3/h? (11 Nm3/min)
??????? ⒋ 管系的設(shè)計(jì)計(jì)算
??????? ⑴流量驗(yàn)算
??????? 依據(jù)有關(guān)資料和經(jīng)驗(yàn)，流速取平均值：V=15m/s?? 平均壓力：P=12.5Mpa
??????? ①支管道允許流量：
??????? (πd2/4)×V=π42/4mm2×15000mm/s=188496mm3/s=0.68m3/h
??????? 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為：0.68×125=85（Nm3/h）????? 85/12.5=6.8（支/h）
??????? ∴半小時(shí)即可允許3個(gè)氣瓶的氣量放空。
??????? ②主管道允許流量：
??????? (πd2/4)×V=π92/4mm2×15000mm/s=954261mm3/s=3.44m3/h
??????? 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為：3.44×125=430（Nm3/h）????? 430/12.5=34.4(支/h)
??????? ∴半小時(shí)僅可允許17個(gè)氣瓶的氣量放空。