1、氢气的危险特性
易泄漏
氢气的分子量仅有2,是自然界最轻的气体,标准密度(0℃,101.325kpa)是0.0899kg/m3,相对密度(空气,0℃,101.325kp)0.07。因此极易泄漏,泄漏后的氢气会聚集在空间顶部。
易燃易爆
氢气会与氧气、氯气等氧化性气体发生化学反应。在空气中,氢气的爆炸范围(v/v)4~75%, 在氧气中的爆炸范围(v/v)4~94%。氢气容易点燃,最小点火能量大约为0.017mj。这意味着,当氢气的浓度达到爆炸范围时,即使一根绣花针掉落在地上,也能引起爆炸。
燃烧时,火焰不易观察
氢气燃烧时产生的火焰为淡蓝色,在日光下几乎看不到。
高压燃烧
目前,氢气钢瓶的压力等级主要有150bar和200bar。在这两个压力下,一旦瓶体出现直径1毫米的孔隙,便会产生约2米长的火焰。
氢脆现象
氢气分子在压力作用下渗入金属材料的缺陷微观晶体结构,引起材料发生脆化,出现裂纹,导致氢气泄漏。
当了解了氢气的危险特性后,就需要对氢气的不同使用场景(如运输、生产)进行风险的识别与分析。
2、风险的识别与分析
危险与风险是不同的两个概念。
危险与风险的联系和区别
危险是事物的特性和本质
风险=危险带来的后果×可能性
风险识别与分析五步骤
危险源是什么?
担心的事件
事件发生的原因
事件的后果
针对原因、后果采取缓解措施。
举例说明—高压气瓶的风险识别与分析
3、从设计角度讲氢气安全
氢气安全设计的原则
尽可能减少氢气泄漏
防止氢气在密闭空间中积聚
防止氢气与空气混合形成可燃性混合气体
避免或减少点火源(手机信号、静电摩擦均可引燃氢气)
氢气安全设计要点
选材:
连接方式:
优选焊接方式
法兰连接:垫片耐温>538℃,凹凸密封面形式
禁止使用胶粘剂连接方式,因为其不耐高温、不耐压
其它连接方式:锥形螺纹、卡套(tubing φ≤½”)。需要注意的是,螺纹连接时,也应采用耐高温材料。卡套连接的扭矩应遵守相应规定。
紧急切断阀,需具备远程或自动控制功能
氢气潜在泄漏的区域安装氢气探头,且安装于高处,因为氢气容易聚集在空间顶部。
良好的通风,否则一旦发生氢气泄漏,会形成爆炸性混合气体。
充足的泄爆面积
管道、设备维持正压,管道、设备设置低压报警
专门的氮气吹扫置换管道(dbb+单向阀,防止氢气逆流污染氮气)
防雷防静电、法兰跨接和接地
安保和现场监控
4、金属软管的注意事项
氢气事故统计和弱点分析都表明,无论在氢气充装过程还是客户现场使用氢气时,金属软管都是一个薄弱环节。设计、制造过程中的缺陷,使用过程中的不当行为,都有可能导致金属软管破裂,氢气泄漏发生火灾。
那么,金属软管的选择和使用需要注意哪些呢?
材质:316l波纹管+金属编织保护层
口径:φ≤10mm(同样压力下,口径越大,材料所受的应力越大,产生破裂的可能性就越大)
长度:l≤5m
连接方式:金属曲面密封+左旋螺纹
各种测试:耐压测试、密封性试验、液压循环试验(模拟使用状况,保证软管在使用寿命内的完整性。避免因疲劳导致软管破裂。)、爆破试验(检测软管最大的耐压程度)、弯曲循环试验
防甩保护安全绳
检查金属软管外部是否变形、保护层破损
每次使用时进行检漏
使用寿命原则上小于1年或者定义使用次数为1000~2000次
使用时应保持金属软管自然、舒服的状态,避免扭曲、拉伸、弯曲半径过小;
防止金属软管被拖拽
tt充装口挡板+刹车
马凳现场锁定
车辆启动钥匙管理
5、发生氢气泄漏起火时怎么办?
立即通知控制室(按下紧急停车按钮,停止设备运行,切断上游气源)
尽可能关闭氢气泄漏源(长管拖车)
远离火区
在安全距离外用消防水系统冷却设备
6、从运行角度讲氢气安全
人员培训:充分、恰当的培训员工获得与所从事的工作相适应的知识、技能和经验教训。切记没有经过培训、考核合格的员工不能独立操作任何设备。
氢气站的安全规则制度
氢气安全知识
工艺流程、设备和主要阀门用途
应急处置方案
个人防护_ppe
不要穿化纤材质的衬衫和内衣,不仅因为化纤材质易产生静电,还因为一旦因起火导致化纤融化,会与皮肤发生黏连。
不要穿戴带铁或钉的安全鞋,因为带铁或钉的鞋子会与地面摩擦产生火花,点燃氢气。
便携式氢气探头
标准操作程序sop
紧急响应计划
氢气站安保和人员进出管理
气站四周应用钢制栅栏包围、隔离;
气站入口处粘贴警示标志:氢气易燃易爆炸、禁止吸烟、禁止使用明火、手机等
未经授权禁止进入
7、q&a 对氢气的储存有哪些建议吗? 1、考虑选址,远离明火;与周边的建筑物、设施保持一定的安全距离;2、良好的通风;3、在合适的位置安装氢气探头;4、消防设施:例如干粉灭火器等 为什么镍合金不能用于氢气环境? 高镍合金材料容易发生氢脆现象。 任何情况下都是“优选焊接”作为氢气的连接方式吗? 是的。焊接是最可靠的连接方法,缺点是不可拆卸。 长管拖车进行充装时,车头必须开走吗? 不一定。但是要做好防拖曳的措施。 ss304不能使用的原因是什么? ss304 材料可以在限制条件下使用于氢气环境,例如镍当量含量大于10.5%。但是国内的ss304材料镍当量一般小于10.5%,因此不建议使用。 氢气置换需要多少次? 最终判断置换的结果是气体的残留浓度:氢气设备维修前用氮气置换,要求残留氢气浓度小于0.4%;维修后的设备在通入氢气前用氮气置换,氧含量小于1%。 氢气着火时,关闭阀门会不会回火? 因为氢气分子量,流速很快,类似氢气泄漏发生的着火一般不会发生回火现象。只有预混方式的燃烧(氢气和空气预先混合后的燃烧)可能发生回火现象。 高压软管两头可以有阻火器吗? 一般在高压软管两头不用安装阻火器。 加氢站卸气高压软管有必要装拉断阀吗? 是的,加氢站卸气高压软管上要求安装拉断阀,防止软管意外拉脱时导致大量氢气泄漏。目前,tt充装金属软管上也被要求安装拉断阀。 氢探头的安装标准 氢气潜在泄漏的区域都应安装氢气探头。氢气密度小于空气,易在高处聚集。一般氢气泄漏探头安装在可能的氢气泄漏点1~2米的高处,覆盖半径具体咨询探头供应商。 如何防止空气进入管道内? 维持管道正压大于0.05mpa。为保险起见,正压建议大于0.2mpa。 集装格氢气大量泄漏怎么办? 仍然是遵守氢气泄漏的应急处置方案:切断气源、撤离到安全区域、使用消防雾化水冷却设备和周围空气。如果集装格在通风良好地方,泄漏量小等情况下,建议关闭瓶阀切断气源。如果无法判断,建议撤离后用消防水冷却设备和周围空气,直到氢气排净为止。 鱼雷车和汇流排连接后的实气置换标准? 一般先用0.5~0.8mpa氮气置升压、降压循环3~5次吹扫置换残留空气,确保氧含量小于1%;然后用氢气置换氮气,这是一个质量的问题,一般使用1.0~3.0mpa的氢气升压、降压循环2~3次即可。 大流量氢气排空管道末端需要安装什么吗? 氢气放空管设计要点:1、排放口竖直朝上;2、防止雨水进入的措施;3、放空管氮气大于10~30nm3/h连续吹扫;4、国标要求放空口安装阻火器。 16. 防止渗氢,压力变送器膜片是否需要镀金? 据我了解压力变送器膜片在工业氢气用途上不用镀金,选用sus316l材质。
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