由于車用CNG（壓縮天然氣）技術(shù)具有良好的環(huán)保、節(jié)能效益，國家大力推廣應用，各級政府已把推廣應用CNG技術(shù)作為新興產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟增長點來發(fā)展。目前該項產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展迅速，一些城市已基本形成車用CNG充裝站網(wǎng)絡。車用CNG技術(shù)由車用CNG充裝站和雙燃料汽車技術(shù)組成，從多年的運行狀況看來，車用CNG技術(shù)是安全可靠的，主要設備均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，類型也有很多種。本文假設加氣站的選址恰當、布局合理、管理規(guī)范，只從技術(shù)視角，以CNG汽車加氣站內(nèi)的天然氣壓縮、儲存、充裝流程為例，對車用CNG技術(shù)的安全性作相應分析。
一、車用CNG技術(shù)工藝簡介
車用CNG技術(shù)主要由兩大部分構(gòu)成：
CNG加氣站：國內(nèi)的CNG加氣站，基本上分為兩大類：開放式結(jié)構(gòu)和橇裝式結(jié)構(gòu)。所謂開放式結(jié)構(gòu)，是將設備分別安裝在廠房（棚）內(nèi)，并按工藝流程及高低壓管道和各種閥門將這些設備聯(lián)系起來，形成一個開環(huán)工藝系統(tǒng)。采用國產(chǎn)設備建成的充裝站基本上都是這種形式，它的設備空間大、便于維修保養(yǎng)，但自動化程度低，基本上是手動操作或半自動運行。所謂橇裝式結(jié)構(gòu)，是指將加氣站的主要設備，如凈化、壓縮、冷卻、控制、儲氣等設備都盡可能的集成在一個橇裝底座上，形成一個可控的整體設備，可在工廠內(nèi)完成全部制造調(diào)試工作，便于運輸和露天安裝，大大減少了現(xiàn)場安裝調(diào)試的工作量，只要通上電，接通氣路就可以工作，采用進口設備的充裝站基本都是這種形式，但是，值得說明的是，目前鄭州投入運營的三個進口設備加氣站的前置過濾系統(tǒng)均為國產(chǎn)，而非進口橇裝設備。
根據(jù)加氣的工藝流程，充裝站又分解為凈化、脫水、壓縮、儲存、控制等幾個子系統(tǒng)，北方地區(qū)典型的國產(chǎn)設備加氣站大部分采用壓縮前過濾、后置雙塔式干燥器高壓脫水、L型水冷式有油潤滑壓縮機、大容量儲氣罐或儲氣井、手動或半自動控制的子系統(tǒng)來組成整個工藝流程（以下的分析即以此類加氣站為例）。
雙燃料汽車技術(shù)：燃氣汽車的技術(shù)發(fā)展大致可分三代產(chǎn)品：第一代在傳統(tǒng)化油器基礎(chǔ)上加裝一套燃氣供給系統(tǒng)，使汽車能夠燃用氣體燃料；第二代技術(shù)在第一代的基礎(chǔ)上，采用閉環(huán)電控技術(shù)，可使汽車排放水平達到歐洲II號排放法規(guī)要求，其在國內(nèi)外仍大量使用；第三代技術(shù)為閉環(huán)電控噴射技術(shù)，但目前尚未進入產(chǎn)業(yè)化階段，鄭州乃至河南省目前改裝的雙燃料汽車都屬第一代產(chǎn)品。
雙燃料汽車技術(shù)實際上是處于車用CNG技術(shù)工藝的終端。
二、車用CNG技術(shù)安全性分析及減小不安全性的解決措施
1.凈化過程安全性分析及解決措施
凈化過程包括脫硫、脫油、脫水等工序，嚴格的講，壓縮系統(tǒng)中的每級壓縮前后的冷凝除油過程也可歸于凈化過程，壓縮前對天然氣的脫硫、脫油、脫水是為了保證壓縮機的正常運行，而后置脫水，即壓縮后的對CNG（壓縮天然氣）的凈化和干燥是為了保證后置干燥系統(tǒng)的正常運行（比如防止分子篩中毒等）以及保證所售氣質(zhì)的純凈，不但確保燃氣在雙燃料汽車發(fā)動機內(nèi)燃燒良好，不會對發(fā)動機產(chǎn)生任何危害，同時也避免對售氣系統(tǒng)的堵塞（比如加氣槍的冰堵現(xiàn)象）和損害，從而避免引發(fā)事故。前所述及，北方地區(qū)典型的國產(chǎn)設備加氣站大部分采用壓縮前過濾、后置雙塔式干燥器高壓脫水，這種工藝流程的優(yōu)點是脫水徹底：經(jīng)逐級壓縮大部分的水分早已析出，在壓縮機末級出口壓力即25Mpa的壓力下氣相中的飽和水含量已經(jīng)非常少，僅相當于0.3Mpa（這個壓力一般為前置脫水壓力）的壓力下氣相飽和水含量的3%，；其缺點是對加氣站的核心設備——壓縮機的保護減弱，使之容易受到腐蝕和損壞。
目前鄭州市幾個加氣站的氣源均來自西氣東輸管線，氣質(zhì)符合《天然氣》中規(guī)定的Ⅱ類氣質(zhì)標準，含水和硫化氫的量很小，所以對壓縮機危害不大，倒是某些加氣站的有油潤滑壓縮機的潤滑油會從氣缸進入CNG（壓縮天然氣），會導致后置干燥系統(tǒng)失效，并在儲氣系統(tǒng)沉積，增大排污量，會造成浪費并形成事故隱患。
解決措施：對脫水系統(tǒng)的配置情況，主要依據(jù)當?shù)貧赓|(zhì)來決定，所以對不同地區(qū)來說，凈化和干燥系統(tǒng)的差異可能很大，只要氣質(zhì)達到行業(yè)標準《汽車用壓縮天然氣》SY/T7546-96即可。所以建議盡量采用前置脫水，加強天然氣壓縮前的凈化力度，這已經(jīng)成為國內(nèi)外車用CNG技術(shù)脫水環(huán)節(jié)的趨勢；對于有油潤滑壓縮機的潤滑油會從氣缸進入CNG（壓縮天然氣）的情況，可通過在壓縮機末級出口處加裝油凝析罐和過濾器（在山東等地的某些加氣站采取了此類措施）來解決，或者選用少油潤滑壓縮機，對已建成運營的加氣站應注意凝析出的潤滑油的收集與再利用。
2.壓縮過程安全性分析及解決措施
壓縮過程在加氣站工作流程中處于核心位置，包括進氣緩沖和卸壓回收、壓縮機組潤滑油的注入、壓縮機和CNG（壓縮天然氣）的閉式水循環(huán)冷卻以及上面所提到的除油凈化。壓縮機的安全隱患主要存在于卸壓回收和壓縮機和天然氣的水冷過程，前者是因為卸氣量大而廠家指定回收罐容積相對太小導致卸壓回收過程開始時，回收罐壓力驟增，安全閥頻繁起跳，回收罐長期處于壓力頻繁波動工作狀態(tài)，會使罐體出現(xiàn)疲勞，存在安全隱患；后者是因為盡管閉式水冷循環(huán)方式效率高，但是冷卻水管路的結(jié)垢卻危害極大，一旦堵塞冷卻循環(huán)水管路，高溫報警時壓縮機的緊急停車動作會損壞設備。
解決措施：可通過改進壓縮機的汽缸氣相回路減少卸壓余氣的排放量（在這一點上，國產(chǎn)設備廠家可借鑒進口設備的氣缸氣相回路的設計），對已建成運營的加氣站，可酌情提高回收罐的工作壓力，并相應提高其安全閥的起跳壓力，目前鄭州市的部分汽車加氣站對此類情況的處理辦法是將卸壓余氣直接引入城市管網(wǎng)，但是這涉及到重復計量的問題；對于冷卻水管路的結(jié)垢問題，長遠的解決辦法是在壓縮機的選用上采用氣缸設計散熱翅片的風冷式壓縮機，對已建成運營的加氣站則需在冷卻水路加裝除垢器，并對管路定期除垢。
3.儲氣系統(tǒng)安全性分析及解決措施
儲氣系統(tǒng)因其內(nèi)部所儲存的25Mpa～30Mpa的CNG（壓縮天然氣）而成為安全技術(shù)考慮的重中之重，在儲氣設備的布置方式、安全可靠性評價、工藝制造以及材質(zhì)方面都有著特殊要求。目前的儲氣設備分為瓶儲式、罐儲式和井儲式：
①瓶儲式，即將若干儲氣瓶按不同壓力分級布置，單瓶容積多為60升至80升，材質(zhì)多為無縫優(yōu)質(zhì)鋼或具有防火功能的纏繞樹脂纖維，優(yōu)點是經(jīng)濟、靈活、建設成本低，缺點是供氣阻力大、管閥漏點多，增加了不安全因素；
②罐儲式，將CNG（壓縮天然氣）儲存在球形或者圓柱形的儲氣罐中，水容積2～6立方米，于90年代后期廣泛使用，優(yōu)點是管閥聯(lián)結(jié)點少，泄漏因素降低，具有較好的安全性，缺點是爆炸事故發(fā)生時，地面沖擊波的輻射范圍大、強度大；
③井儲式，顧名思義，是將CNG（壓縮天然氣）儲存在地下儲氣井內(nèi)，一般單井水容積2～3立方米，采用進口鋼材質(zhì)的套管和鋼筋混凝土固井技術(shù)，優(yōu)點是安全牢固、減少占地、爆炸事故發(fā)生時減少地面沖擊波范圍和強度，缺點是耐壓試驗無法檢驗強度和密封性、制造缺陷不能及時發(fā)現(xiàn)、排污不徹底容易對套管造成應力腐蝕。
鄭州目前只有一座已建成未營業(yè)加氣站的儲氣方式為井儲式，其余均為罐儲式。迄今為止，儲氣井的建造中，對于套管外壁防腐與否尚無統(tǒng)一認識，原因大致歸結(jié)為兩個，其一，認為固井部分經(jīng)混凝土包敷不會出現(xiàn)腐蝕，其二，認為未固井段殘留空氣有限不會出現(xiàn)腐蝕，所以施工中僅涂防銹漆。其實，對于未固井段而言，應進行防腐處理，以抵御地下的化學腐蝕與電化學腐蝕，并因其在長期運行過程中不能再次防腐處理，而應采用長效防腐措施，以消除儲氣井地下滲漏的安全隱患。
解決措施：對瓶儲式及其站進行改造，盡量采用井儲式；對建成的罐儲式加氣站加強檢修，重點對管閥聯(lián)結(jié)點處進行定期檢查；對待建加氣站盡量采取井儲式，并對井身采取全面長效防腐措施。
4.充裝系統(tǒng)安全性分析及解決措施
充裝系統(tǒng)的主要設備是售氣機，售氣機已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，上邊裝有可脫開裝置（即防止加氣槍還未取下時，汽車開走或滑動，拉斷氣體線）以及壓力--溫度補償系統(tǒng)，只要氣相線不纏繞住售氣機或者其他物體而致使防脫裝置不能正常工作，充裝系統(tǒng)的安全性是可以得到保障的，但是，在另外一方面，也就是在售氣機的內(nèi)部，其電磁閥前過濾器過濾面積過小容易造成過濾器阻塞或者濾網(wǎng)破壞，并且，某些售氣機的三連電磁閥也頻繁損壞，使用壽命較短，這些都使得售氣機存在安全隱患。
解決措施：對加氣人員及司機進行培訓教育，使其熟悉加氣工作流程；還要對售氣機的加工、制作、組裝進行詳盡嚴格的參數(shù)要求。
5.車載儲、供氣系統(tǒng)安全性分析及解決措施
車載儲、供氣系統(tǒng)包括儲氣瓶（按其材質(zhì)和工藝可分為鋼瓶、鋁合金瓶和全復合材料氣瓶）、加氣口、輸送管道、控制裝置和存量顯示裝置，車載儲、供氣系統(tǒng)的工作壓力有兩種（20Mpa和25Mpa），我國采用20Mpa為車載儲、供氣系統(tǒng)的工作壓力，儲氣瓶是其存在安全隱患之處，對鋼瓶和鋁合金瓶而言有明確的質(zhì)檢指標，安全可靠，而對于全復合材料氣瓶而言，從理論上講，采用玻璃纖維、有機纖維還是碳纖維等都是完全可以的。ISO11439對于采用不同的纖維要求設計時采用不同的安全系數(shù)也是合理的。但是采用不同纖維的氣瓶對于用戶的要求是完全不同的，因為對玻璃纖維氣瓶而言，在安裝或使用過程當中造成一定的損傷，不至于造成災難性的事故，而對碳纖維的氣瓶而言，一個小小的缺陷或損傷就可能會產(chǎn)生非常嚴重的后果，甚至是災難性的。
解決措施：暫停使用全復合材料氣瓶，整頓雙燃料汽車改裝市場。
6.高壓管道安全性分析及解決措施
壓縮天然氣高壓管道最高工作壓力達25Mpa，多以卡套連接（卡套多為進口），卡套的材質(zhì)與管道的材質(zhì)不一樣，會產(chǎn)生金相腐蝕，同時壓力波動頻繁、波動幅度大、應力分布不均的工作條件下，容易使接頭沖脫造成嚴重漏氣，在成都市加氣站已發(fā)生多起。
解決措施：管道盡量減少卡套連接，或者使用與管道同種材料的卡套；若必須使用卡套連接處，應在卡套縫隙部分進行滲透焊處理，有效防止沖脫；并且，在管路設計過程中進行管道應力計算，盡量消除應力。
三、事故防范與處置
⒈保證建筑消防措施（排氣通風、電器防爆、消防水系統(tǒng)等）的正常運行；
⒉保證電器消防裝置（電器設備、自動報警裝置、防靜電、防雷裝置）的正確選擇和正常運行；
⒊在工藝技術(shù)上嚴格把關(guān)，嚴格凈化過程，從源頭上控制和減少設備遭受腐蝕和事故的損害；
⒋落實安全消防責任制，制定應急事故預案；
⒌一旦發(fā)生火災、爆炸或者非火災爆炸的泄漏事故，一定要正確處置：①發(fā)生火災、爆炸事故，要明確各自的分工職責，即由專人負責指令下達、截斷氣源、切斷電源、滅火、報警、警衛(wèi)等任務；②發(fā)生非火災爆炸的泄漏事故，不可堵漏，應以霧狀水稀釋泄散的甲烷，盡量防止形成爆炸混合物；控制火源；控制周邊安全警戒范圍。
四、結(jié)語
綜上所述，對車用CNG技術(shù)的安全性分析，是為了更科學、更安全、更合理、更規(guī)范的駕馭CNG汽車加氣站這一特殊易燃易爆場所的操作和管理，從專業(yè)技術(shù)的角度，在設計、施工過程中著眼于新技術(shù)、新設備的同時，也結(jié)合我國車用CNG技術(shù)的現(xiàn)狀，本著安全用氣的原則，發(fā)展車用燃氣事業(yè)。