CNG加气站储气用高压容器
责任编辑：cnlng 浏览：3096次 时间： 2008-08-03 09:50:43
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摘要:一、CHG加气站高压容器失效原因 “压缩天然气”[CNG]加气站安全运行的关键在于CNG高压储气容器的安全可靠性，储气容器质量的关键在于控制和防止材料的失效及破裂。 综合分析国内外CNG储气容器失效爆炸，具主要原因为：一是高压CNG介质的重复充放使容器材质，在..
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一、CHG加气站高压容器失效原因 “压缩天然气”[CNG]加气站安全运行的关键在于CNG高压储气容器的安全可靠性，储气容器质量的关键在于控制和防止材料的失效及破裂。 综合分析国内外CNG储气容器失效爆炸，具主要原因为：一是高压CNG介质的重复充放使容器材质，在交变应力作用下疲劳失效。二是由于CNG介质中所含的硫、硫化氢和水份等有害杂质使容器材质锈蚀而引起的腐蚀失效。CNG站用高压容器在交变应力和腐蚀应力双重作用下，短时间内失效，破裂，这是CNG高压容器使用中存在意外爆炸的根源。 CNG高压容器使用中的突然爆炸，制约了CNG加气站和NGV汽车产业的发展。为了解决这个问题，世界工业发达国家为提高CNG容器的安全可靠性，采取了以下技术措施。 1、消除CNG容器内壁表面缺陷。例如，美国CPI气瓶公司在气瓶制造过程中增加了内壁表面喷丸处理工艺，将瓶内表面存在的微裂纹及缺陷尽量清除。然后灌入浓度为百分之十五的甲醇溶液，并充入15Mpa压力CNG气体燃料，密封放置15-24小时后，检验CNG气瓶的抗蚀性能。 2、在CNG容器内壁表面进行防腐涂层处理。如：新西兰国家RI1616《车用轻质CNG气瓶》标准规定：必须在CNG气瓶(钢质和缠绕瓶)内壁表面喷涂一道醇酸树脂，或锌铬酸盐底漆，以防止钢瓶(容器)内表面腐蚀。俄罗斯、波兰、澳大利亚及乌克兰等国在CNG容器内表现进行涂层防腐处理，以提高CNG气瓶的抗蚀能力，确保CNG容器的使用安全。 3、我国四川省机电工业设计研究所，采用中华人民共和国专利局ZL96232953.3号实用新型专利技术开发成功的SHP型《CNG气瓶内防腐涂料》及加工新技术为国内首创。该技术产品提高了CNG站车用高压容器抗蚀能力，有效防止容器腐蚀应力失效。(该技术详见四川省科委99-480号科技成果。此略。) 二、压缩天然气的特性 1、CNG介质的成份为甲烷[CH4]具有易燃特性，具比重为空气的0.6～0.68kg／Nm3，着火点温度650℃左右。 2、CNG介质的爆炸性有二。 A、其在空气中的爆炸极限为4．9一15％； B、其临界温度为-161．5℃，是可压缩的气体燃料，所以CNG气体燃料一般压缩到25～30Mpa后储运。具高压对储存容器具有很高的要求。 3、CNG燃料中所含硫[S]、硫化氢[H2S)、水[H2O]等微量形成化合物质，使金属容器内表腐蚀、裂纹扩展而需破裂。所以CNG高压容器长期使用过程中存在意外爆炸的危险。 由于CNG介质具有上述三方面特性，具储存容器在高压交变压力作用下，使用一定时间后，因(达到压力寿命期)压力失效而破裂；储存容器在有害杂质腐蚀作用下，微裂纹因腐蚀应力而加速扩展，由腐蚀应力导致容器失效而意外(使用中突然)爆炸。我国CNG加气站运行中发生的万分之七储气瓶爆炸事故原因，主要是这两个因素造成的。因此，充分认识和了解CNG介质的特殊性，在实践中对症下药，采取必要的技术防范措施，确保CNG储存容器的设计、制造、防腐质量等是解决CNG加气站高压容器安全、可靠运行的关键和根本： 三、CNG站高压储气设备的选择 1、CNG站用高压容器选用原则 (1)CNG加气站储气用高压容器成品，必须达到国、部、行业及企业的产品技术标准。同时必须满足公称工作压力P≥25Mpa;水压试验压力Ph=1.5P;Ph=37.5Mpa压力下的疲劳试验循环次数不小于12000次;并经燃烧、枪击和爆炸试验合格。以保证容器在CNG高压交变应力下的使用寿命不低于10年。服役中气瓶的残余变形率测定值大于10％者必须报废。 (2)CNG加气站储气用高压容器内表面，必须采取有效的内防腐措施，其防腐性能主要指标如下: A、耐化学试剂性：常温下经10％浓度的H2S04，浸泡600小时合格; B、耐渗性：浓度15％甲醇溶液浸泡360小时合格; C、耐硫化氢性：分压1.5Mpa，温度80℃，总压40Mpa下，连续腐蚀168小时合格； D、耐振性：振幅±1．55mm，加速度25m／s2下连续振动50万次合格; E、涂层附着力：大于画圈法二级。 F、涂层柔韧性：0．5mm曲率半径下反弯180o合格。 G、涂层冲击强度：不小于50kg．cm合格。 CNG储气容器的内防腐层性能必须全部达到以上要求后方能使用，且符合DB51／T285-1996《内防腐CNG钢瓶》技术标准，满足对CNG介质中所含杂质的防腐需要。 2、CNG站储气容器的分类： 压缩天然气加气站储气压力容器的种类如下：  由此可见：CNG站储气无缝容器有四种：钢质无缝气瓶、钢内衬复合瓶、铝内衬复合瓶和塑料内衬复合瓶；焊接容器也有四种：球形容器、单层储罐、多层储罐和管式储筒。目前国内外储存CNG的压力容器种数除上述外，天然气还可采用低压吸附储存等共九种。 3、加气站储气容器的主要参数、结构及经济性 CNG加气站储气容器的主要技术参数如下： (1)公称工作压力P25～30Mpa； (2)水压试验压力Ph：1．5PMpa； (3)公称水容积V：≥50L； (4)泄漏率：≤0．25ml／h； (5)内防腐处理：符合DB51／T285-1988标准。 (6)结构用及经济性参考下表择优选用：  由上表不难看出：管式储筒的费效比0．069元／L和内防腐钢质无缝瓶的费效比0．071元／L最低，是最为理想的CNG站储气容器；其次是各种内衬材料之复合瓶费效比为0．107～0．143元／L和低压吸附器，其经济性比钢瓶和管式储筒高，但其安全性好；而焊接容器的经济性差、重量大，占地面积较小，但应慎重选用。 参考文献 1、钢制石油化工压力容器设计规定(中华人民共和国石油。化工机械部合编)； 2、高压容器(化工部编) 3．GBl7258-1998／CNG《钢质无缝、气瓶》(中华人民共和国技术监督局发布) 4、四川天然气汽车论文集(四川省CNG汽车专委会1998年) 5、DB5l／T285-1998《内防腐CNG钢瓶》(四川省技术监督局发布) 6、新西兰RI1616《车用轻质CNG钢瓶》标准 7、美国CPI气瓶公司和美国通用汽车公司1998CNG汽车相关资料。 |
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