安全性是氫能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)和內(nèi)在要求。因此,推動氫能產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)和安全技術(shù)協(xié)同發(fā)展,加強(qiáng)氫氣泄漏檢測報警以及氫能相關(guān)特種設(shè)備的檢驗(yàn)、檢測等先進(jìn)技術(shù)研發(fā)尤為重要。
2022年以來,由于起火造成的爆炸事故也并非在少數(shù)。2月,底特律一家醫(yī)院的地下停車場上便發(fā)生了氫罐爆炸事故;3月,臺灣新竹縣一民營電廠發(fā)生發(fā)電機(jī)組氫氣爆炸,事故現(xiàn)場竄出火苗并冒出濃濃黑煙,消防局后趕往撲救;4月,齊魯石化勝利煉油廠一臺壓縮機(jī)因氫氣泄露導(dǎo)致閃爆起火,連續(xù)重整裝置、加氫裂化裝置緊急停工。經(jīng)過應(yīng)急處置,火勢被撲滅,無人員傷亡。
近日,豐田宣布其正在測試中的液氫卡羅拉賽車氣態(tài)氫管發(fā)生燃油泄漏,導(dǎo)致車輛起火,車輛無法行駛。此次起火原因并非由于液氫,泄漏的原因是車輛振動導(dǎo)致管接頭松動,發(fā)動機(jī)附近的管接頭導(dǎo)致了火災(zāi)。
業(yè)內(nèi)有傳言表示,氫能的規(guī)模化使用十分困難,許多人“談‘氫’色變”。在氫燃料電池汽車示范應(yīng)用的過程中,對氫能常識的普及以及如何讓群眾更易接受氫能也是一道難題。
在國家頂層設(shè)計已經(jīng)出臺的大背景下,各方合力,一道應(yīng)對氫能安全問題,把握市場,不斷革新技術(shù)。對于氫能安全這個嚴(yán)肅問題而言,不僅需要更多地被重視,同時也要在系統(tǒng)設(shè)備的制造上更加嚴(yán)謹(jǐn)。
3月24日,國家能源局印發(fā)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求(2023版)》的通知,其中對氫氣系統(tǒng)爆炸事故等提出重點(diǎn)要求。
關(guān)于氫能,文件內(nèi)容如下所示。
2.6 防止氫氣系統(tǒng)爆炸事故
2.6.1 當(dāng)發(fā)電機(jī)為氫氣冷卻運(yùn)行時,置換空氣的管路必須隔絕,并加嚴(yán)密的堵板。制氫和供氫的管道、閥門或其他設(shè)備發(fā)生凍結(jié)時,應(yīng)用蒸汽或熱水解凍,禁止用火烤。
2.6.2 氫冷系統(tǒng)中氫氣純度須不低于96%,含氧量不應(yīng)大于1.2%;制氫設(shè)備中,氣體含氫量不應(yīng)低于99.5%,含氧量不應(yīng)超過0.5%。如不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)立即進(jìn)行處理,直到合格為止。
2.6.3 在氫站或氫氣系統(tǒng)附近進(jìn)行明火作業(yè)或做能產(chǎn)生火花的工作時,應(yīng)測定工作區(qū)域內(nèi)氫氣含量合格,執(zhí)行動火工作制度,并應(yīng)辦理一級動火工作票。作業(yè)時必須使用不產(chǎn)生火花的工具。
2.6.4 氫站應(yīng)按嚴(yán)重危險級的場所管理,應(yīng)設(shè)推車式滅火器。
2.6.5 密封油系統(tǒng)平衡閥、壓差閥、安全閥及浮球閥必須保證動作靈活、可靠,密封瓦間隙必須調(diào)整合格。
2.6.6 空、氫側(cè)各種備用密封油泵應(yīng)定期進(jìn)行聯(lián)動試驗(yàn)。
2.6.7 室內(nèi)氫氣排放管的出口應(yīng)高出屋頂2m以上。室外設(shè)備的氫氣排放管應(yīng)高于附近有人員作業(yè)的最高設(shè)備2m以上。氫氣排放管應(yīng)設(shè)置靜電接地,并在避雷保護(hù)范圍之內(nèi)。氫管道應(yīng)有防靜電的接地措施,管道法蘭、閥門等連接處,應(yīng)采用金屬線跨接。
2.6.8 首次使用和檢修、改造后的氫氣系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行耐壓、清洗(吹掃)和氣密性試驗(yàn),符合要求后方可投入使用。
7.2 防止氫罐等壓力容器爆炸事故
7.2.1 制氫站應(yīng)采用性能可靠的壓力調(diào)整器,并加裝液位差越限聯(lián)鎖保護(hù)裝置和氫側(cè)氫氣純度表、在線氫中氧量、在線氧中氫量監(jiān)測儀表,防止制氫設(shè)備系統(tǒng)爆炸。
7.2.2 對制氫系統(tǒng)及氫罐的檢修應(yīng)進(jìn)行可靠的隔離。
7.2.3 氫罐應(yīng)按照《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》(TSG 21-2016)的要求進(jìn)行定期檢驗(yàn)。
7.2.4 運(yùn)行10年及以上的氫罐,應(yīng)該重點(diǎn)檢查氫罐的外形,尤其是上下封頭不應(yīng)出現(xiàn)鼓包和變形現(xiàn)象。
7.2.5 壓力容器工作介質(zhì)為易燃易爆氣體的,應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求,在維護(hù)和檢驗(yàn)中安排泄漏試驗(yàn)。
10.1.3 防止絕緣受潮
10.1.3.1 氫冷發(fā)電機(jī)應(yīng)配置具有強(qiáng)制氫氣循環(huán)功能的氫氣干燥器,干燥塔宜采用循環(huán)再生結(jié)構(gòu),吸濕和再生環(huán)節(jié)應(yīng)能自動循環(huán)切換保證連續(xù)對氫氣進(jìn)行干燥,吸附劑宜選用活性氧化鋁,氫氣干燥器應(yīng)配備精度合格、具備防爆和防油污等基本功能的濕度檢測儀表。
10.1.3.2 氫冷發(fā)電機(jī)運(yùn)行中,應(yīng)嚴(yán)格控制機(jī)內(nèi)氫氣濕度。保證氫氣干燥器始終處于良好工作狀態(tài),并定期進(jìn)行在線監(jiān)測和手工檢測比對,防止單一指示誤差造成誤導(dǎo)。機(jī)組停機(jī)狀態(tài)下,處于空氣環(huán)境中的繞組應(yīng)根據(jù)環(huán)境濕度采取驅(qū)潮措施;充氫狀態(tài)下,應(yīng)根據(jù)氫氣濕度情況啟動氫氣干燥器強(qiáng)制除濕功能。
10.1.3.3 密封油系統(tǒng)回油管路應(yīng)保證回油暢通并加強(qiáng)監(jiān)視,防止密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部影響氫氣濕度。密封油系統(tǒng)油凈化裝置和自動補(bǔ)油裝置應(yīng)隨發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行,并定期檢測密封油含水量等指標(biāo),密封油質(zhì)量應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
10.7 防止氫冷發(fā)電機(jī)漏氫
10.7.1 防止經(jīng)冷卻系統(tǒng)漏氫
10.7.1.1 水氫氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水箱應(yīng)加裝氫氣含量檢測裝置,量程范圍應(yīng)滿足 0%~20%(體積濃度)測量要求,定期進(jìn)行巡視檢查,做好記錄。氫氣含量檢測裝置的探頭應(yīng)結(jié)合機(jī)組檢修進(jìn)行定期校驗(yàn)。
10.7.1.2 內(nèi)冷水箱漏氫監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)以未進(jìn)行補(bǔ)排水、水箱液位穩(wěn)定時為準(zhǔn)。當(dāng)含氫量(體積含量)超過 2%應(yīng)報警,并加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的監(jiān)視,超過10%應(yīng)立即停機(jī)消缺。對于閉式水箱,氫氣濃度應(yīng)在排氣閥開啟狀態(tài)下,水箱上部氣體達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定時測量。
10.7.1.3 加裝氣體流量表的機(jī)組,應(yīng)定期記錄流量表的示數(shù),并對單位時間內(nèi)增量進(jìn)行趨勢分析。當(dāng)單位時間內(nèi)增量明顯增大時,應(yīng)首先排除保護(hù)氣體、水溫或水位變化等因素的影響,實(shí)際增量超出制造廠規(guī)定值時,應(yīng)安排消缺或停機(jī),制造廠未做規(guī)定時按照以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行:漏氫量達(dá)到0.3m3/d 時應(yīng)在計劃停機(jī)時安排消缺,漏氫量大于 5m3/d 時應(yīng)立即停機(jī)處理。
10.7.1.4 有條件時開展水內(nèi)溶解氫量檢測(或監(jiān)測),通過與同類機(jī)組及歷史數(shù)據(jù)比較或計算等效漏氫量,判斷是否存在漏氫缺陷。
10.7.1.5 運(yùn)行中內(nèi)冷水質(zhì)明顯變化時(如 pH 值減小、電導(dǎo)率上升),應(yīng)結(jié)合以上分析判斷是否存在漏氫。
10.7.1.6 氫氣冷卻器的冷卻水壓異常上升時,應(yīng)檢查是否存在漏氫問題,并及時處理。
10.7.2 防止經(jīng)油系統(tǒng)漏氫
10.7.2.1 嚴(yán)密監(jiān)測氫冷發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)、主油箱內(nèi)的氫氣體積含量,確保避開含量在 4%~75%的可能爆炸范圍。
10.7.2.2 機(jī)組安裝和檢修時應(yīng)嚴(yán)格按要求調(diào)整密封瓦間隙,密封油系統(tǒng)平衡閥、壓差閥必須保證動作靈活、可靠,運(yùn)行應(yīng)監(jiān)視氫油壓差變化。發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)大軸密封瓦處軸頸存在磨損溝槽,應(yīng)及時處理。
10.7.3 防止經(jīng)密封結(jié)合面、外部管路及轉(zhuǎn)子漏氫
10.7.3.1 發(fā)電機(jī)端蓋密封面、密封瓦法蘭面、機(jī)殼檢修孔法蘭面以及氫系統(tǒng)管道法蘭面、水系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)的管路法蘭和閥門、氫干燥器內(nèi)部管路法蘭和閥門等所使用的密封材料(包含橡膠墊、圈等),經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。嚴(yán)禁使用合成橡膠、再生橡膠制品。
10.7.3.2 發(fā)電機(jī)內(nèi)外進(jìn)出水管、氫氣管路、排污管等的焊縫應(yīng)在每次大修中進(jìn)行全面檢查,防止焊口運(yùn)行中開裂泄漏。
10.7.3.3 交接和大修時應(yīng)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行氣密性試驗(yàn),防止運(yùn)行中經(jīng)導(dǎo)電螺桿漏氫,宜在發(fā)電機(jī)勵磁罩殼內(nèi)安裝危險氣體監(jiān)測探頭,并定期校驗(yàn)。
10.7.3.4 整機(jī)氣密試驗(yàn)不合格的氫冷發(fā)電機(jī)嚴(yán)禁投入運(yùn)行。
10.7.4 防止經(jīng)出線箱及封閉母線漏氫
10.7.4.1 發(fā)電機(jī)出線箱與封閉母線連接處應(yīng)裝設(shè)隔氫裝置,并在出線箱頂部適當(dāng)位置設(shè)排氣孔,排氣孔上端應(yīng)具有防止異物掉落的措施。
10.7.4.2 出線箱內(nèi)應(yīng)加裝漏氫監(jiān)測報警裝置,當(dāng)有漏氫指示時應(yīng)及時查明原因,當(dāng)氫氣含量達(dá)到或超過 1%時,應(yīng)停機(jī)查漏消缺。
原標(biāo)題:氫能應(yīng)用安全何解?國家能源局:防止氫氣系統(tǒng)爆炸事故!