作者：孙发，付榕，张胜虎
第一作者单位：昆仑燃气海南分公司
摘自《煤气与热力》年9月刊
1概述
国务院安全生产监督管理委员会办公室于年9月14日发布了（安委办〔〕26号）文件《关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》，其中第16条指出“在危险化学品槽车充装环节，推广使用万向充装管道系统代替充装软管。”
国家安全生产监督管理总局、工业和信息化部于年11月3日联合发布了（安监总管三〔〕号）文件《危险化学品企业贯彻落实〈国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知〉的实施意见》，其中第14条指出：“在危险化学品槽车充装环节，推广使用金属万向管道充装系统代替充装软管。”
国家安全监管总局办公厅于年7月1日印发（安监总厅管三〔〕号）文件《首批重点监管的危险化学品安全措施和应急处置原则的通知》，其中，在甲烷、天然气的安全措施的操作安全中指出：“充装时，使用万向节管道充装系统，严防超装。”
国家安全监管总局办公厅于年8月19日印发（安监总厅管三〔〕80号）文件《危险化学品目录（版）实施指南（试行）的通知》，《危险化学品目录（版）》中第项，将甲烷列入危险化学品分类信息表，危险性类别为易燃气体类别1加压气体。
国务院安全生产委员会于年6月28日印发（安委〔〕7号）文件《国务院安全生产委员会关于印发〈涉及危险化学品安全风险的行业品种目录〉的通知》，《涉及危险化学品安全风险的行业品种目录》中在第45大类“燃气生产和供应业”中，涉及的典型危险化学品包括“燃气生产涉及液化石油气、天然气、煤气等易燃气体。”
由上述有关文件可知，压缩天然气（CNG）已被列入危险化学品。压缩天然气使用压力高达25MPa，且具有易燃、易爆等特性。在CNG厂站中，储气装置、加气机（或加、卸气柱）等设施之间通过管道硬连接，安全性有保障。CNG气瓶车与加、卸气柱采用CNG装卸软管连接，CNG装卸软管在使用时随着加压设备的反复加压，CNG装卸软管始终承受压力脉动以及气流高速流动产生的扰动，所受应力较大，极易疲劳断裂，导致燃气泄漏。要杜绝此类事故的发生，就要合理选择装卸设备。目前压缩天然气的装卸设备分为2种，CNG装卸软管（分为国产CNG装卸软管和进口CNG装卸软管）和国产CNG装卸臂。根据国家安全生产管理部门的相关文件规定，在充装压缩天然气时应使用万向管道充装系统（即CNG装卸臂）替代CNG装卸软管。由于进口CNG装卸软管质量比国产CNG装卸软管质量稳定，当前大部分企业都在使用进口CNG装卸软管。下面就进口CNG装卸软管（以下简称CNG装卸软管）和国产CNG装卸臂（以下简称CNG装卸臂）的相关问题进行对比分析。
2操作安全
2.1CNG装卸软管结构及组成
CNG装卸软管结构见图1，其结构一般分为3部分：内管（材质一般为橡胶、塑料等）、加强层（材料一般为钢丝、纺织物等）、保护层（材质一般为橡胶、塑料、纺织物等）。
图1CNG装卸软管结构
根据CNG装卸软管组成的材料的物理性质及使用中具体情况，其安全隐患主要表现为：内衬脱落、散包、管接头拔脱；外表面磨损、开裂引发的突然间爆裂；CNG装卸软管自身经长期风吹、日晒、外界温度变化以及内部介质、杂质的腐蚀引起老化，在装卸过程中发生燃气泄漏，甚至引起CNG装卸软管破裂爆管。
CNG装卸软管和管接头采用扣压方式连接，图2为CNG装卸软管管接头连接方式。扣压方式连接存在的弊端是连接处容易发生拔脱。
图2CNG装卸软管管接头连接方式
CNG装卸软管在使用过程中，由于经常收放，CNG装卸软管在地上拖动，与地面摩擦容易造成管外表面破损。CNG装卸软管使用现场情况见图3。
图3CNG装卸软管使用现场情况
CNG装卸软管的一端与CNG气瓶车连接，另一端与加、卸气柱连接，从而实现CNG的装卸。使用单位为了减少CNG装卸软管外表面的磨损，采取了相关的保护措施，例如采用在CNG装卸软管外表面增加保护套、加气岛敷设塑胶地面等方式，虽然一定程度上缓解了现有问题，但是各项成本投入增加，且形成了新的生产安全隐患。
2.2CNG装卸臂结构及组成
CNG装卸臂结构见图4。
图4CNG装卸臂结构
CNG装卸臂由立柱架、支撑轴管、进（出）口接头、旋转接头、内臂、弹簧平衡器、外臂、拉断阀、快速接头等部件组成。采用无缝钢管和弯头将上述部件连接起来组成了CNG装卸臂。由于无缝钢管是刚性的，不能像CNG装卸软管那样随意弯曲，为了达到调整CNG装卸臂的快速接头在要求的范围内到达所需位置，以便与CNG气瓶车接口灵活、方便地对接，就需要各段钢管能够相互弯折和旋转。为此，使用了既能旋转，同时又能密封高压气体的旋转接头，将内臂的立管和水平管、外臂、弯头和各段钢管连接起来，并且用弯头改变钢管的方向，在竖直方向和水平方向布置旋转接头共6个。这6个旋转接头配合起来，可实现快速接头在要求的范围内到达所需位置，能够非常方便、灵活地调整快速接头的位置，以便与CNG气瓶车的接口连接。
CNG装卸臂的连接接头采用焊接方式，焊接方式承压能力高，安全可靠，可以避免安全事故的发生。CNG装卸臂的管接头连接方式见图5。
图5CNG装卸臂管接头连接方式
压缩天然气从固定在立柱架上的进（出）口接头进入，经过CNG装卸臂，由快速接头出来，作为装车使用。压缩天然气也可以从快速接头进入，由固定在立柱架上的进（出）口接头出来，作为卸车使用。CNG装卸臂使用现场情况见图6。
图6CNG装卸臂使用现场情况
CNG装卸臂的进（出）口接头通过螺纹连接方式与加气机连接，另一端通过快速接头与CNG气瓶车充装口相连接，实现压缩天然气的装卸。CNG装卸臂安装在立柱架上，与地面有一定的高度，装卸臂的外表面不会产生磨损。钢质管道的性能明显优于CNG装卸软管，长期风吹日晒、外界温度变化、酸雨侵蚀及内部介质、杂质腐蚀等因素对它的影响很小，可以避免出现爆管等严重安全事故。
2.3小结
从上面的对比可以看出，CNG装卸臂的操作安全性明显优于CNG装卸软管，CNG装卸臂的应用消除了充装中的不安全隐患，为安全提供了保障。
3经济成本
①CNG装卸软管出现故障时会造成燃气大量泄漏，事故危害性较大，且不能维修，需要更换整根软管。而CNG装卸臂出现故障时只是微渗漏，可以维修，事故危害性较小。
②为了保持CNG装卸软管的外表面不与地面直接接触，使用企业在CNG装卸软管的外表面配置保护套等，增加了企业的成本。而CNG装卸臂不需要配置保护套等，节省了这部分成本。
③CNG装卸软管定期检验和更换增加了企业的使用成本。a.根据中石油企业规范《压缩天然气加气站安全管理规范》，“加气软管应每班进行检查，至少两年应更换一次。”b.国家质量监督检验检疫总局颁布的《固定式压力容器安全技术监察规程》中第6.13（4）条指出：“装卸软管必须每半年进行一次水压试验，试验压力为1.5倍的公称压力，试验结果要有记录和试验人员的签字。”由这两个规范可以得出，CNG装卸软管的检验周期为6个月，使用寿命为2a。因此，CNG装卸软管每6个月1次的检验费用和每2a更换新管的费用都增加了企业的经济成本。国外进口CNG装卸软管价格昂贵且需花费外汇，使用寿命短、定期更换的缺点又进一步增加了使用成本，若长期购买，将会增加企业和国家的外汇负担。而CNG装卸臂为国产，使用CNG装卸臂则完全避免了外汇的负担。
④进口CNG装卸软管的单价约为~元/根，本文按最低单价元/根计算，CNG装卸软管需每6个月检验1次，使用年限为2a，因此，每2a需要检验3次，每次的检验费用按照元计算。因此，CNG装卸软管的2a综合费用为CNG装卸软管的单价与3次的检验费用之和，为1元，则年平均综合费用为元。
CNG装卸臂单价约为元/台，根据我们实验的磨损情况来看，设计使用寿命为30a。装卸臂的维护周期为3~4a，每3a维护1次，费用为元，则年维护成本约为元。CNG装卸臂的年平均综合费用为元。
⑤分析结果：CNG装卸臂在经济性方面优于CNG装卸软管。
4装车时间对比
CNG装卸软管与CNG装卸臂内直径均为20mm。根据各自结构特点，CNG装卸臂由于弯头较多，对充装速度会产生一定影响。CNG装卸软管的扣压接头内直径比软管内直径小，对装卸速度会产生更大的影响。CNG装卸臂管道内直径相同，不存在内直径细小狭窄处，不会对装卸速度产生影响。为了对比两者的装车性能，我们安排充装量约m3的CNG气瓶车，分别使用CNG装卸臂和CNG装卸软管进行充装作业，然后对装车时间进行测试。
5结语
经过上述的对比分析，CNG装卸臂的安全性和经济性均优于CNG装卸软管，而且CNG装卸臂的充装时间也短于CNG装卸软管，提高了工作效率，完全能够满足市场的需要。CNG装卸臂的应用为CNG企业生产提供了安全保障，同时为企业节省了更多的经济成本，给国家节省了大量外汇。因此，根据国家安全生产管理部门的相关文件规定，在压缩天然气装卸环节应推广使用CNG装卸臂。声明：本文著作权（版权）归《煤气与热力》杂志社所有，严禁任何
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