制氢系统安全的学习

氢系统安全学习
一、氢气的性质
氢气是一种无色、无嗅、无味、无毒的气体，在标准状态下其密度仅相当于同体积空气的14.5分之一（或6.96%），所以用氢气作为发电机的冷却介质时，其通风损耗可减少到空气冷却时通风损耗的6.96%，从而可使温升减少，发电效率提高。

在气体中，氢气的导热能力最好，其导热系数是空气的6.69倍，因此用氢气代替空气作为发电机的冷却介质时，一方面可提高绝缘材料本身的导热能力，另一方面也能提高绝缘层间隙中的导热能力，从而提高发电机的冷却效果。

另外，氢气的表面散热系数大，是空气的1.5倍。

表面散热系数越大，在相同的温差下所散发的热量越多，提高冷却效果。

氢气与空气或氧气混合容易形成爆炸性气体。

氢气在空气或氧气中的体积含量在4%-75%属于爆炸范围，现场范围有很小的火源就可能引起着火、燃烧、爆炸。

氢气还有很强渗透性和扩散性。

随着温度和压力的升高，其渗透能力增大。

在一定的条件下，可渗透进入钢铁内部，并与晶格间的碳元素反应生成甲烷气体，产生内应力和裂纹，使钢铁机械性能降低，严重还可能引起氢脆。

氢气扩散性很强，速度很快，当氢气系统泄漏时，只要距泄漏点0.25cm以外，就难以找到准确的泄漏点。

二、《电业安全工作规程》规定
1、基本规定
1.1 制氢站、发电机氢系统和其他装有氢气的设备附近，必须严禁烟火，严禁放置易燃易爆物品，并应设“严禁烟火”的警示牌。

在制氢站、发电机的附近，应备有必要的消防设备。

制氢站周围应设有不低于2米的围墙。

1.2 禁止与工作无关的人员进入制氢室和氢罐区。

因工作需要进入制氢站的人员应实行登记准入制度，所有进入制氢站的人员应关闭移动通讯工具、严禁携带火种、禁止穿带铁钉的鞋。

进入制氢站前应先消除静电。

1.3 禁止在制氢室、储氢罐、氢冷发电机以及氢气管路旁进行明火作业或能产生火花的工作。

如必须在上述地点进行焊接或点火的工作，应事先经过氢气含量
测定，证实工作区域内空气含氢量小于3%，并经厂主管生产的领导批准办理动火工作票后方可工作，工作中应至少每4 h 测定空气中的含氢量并符合标准。

1.4 制氢站的配电间、控制操作间电气、通讯设施的设计应符合GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。

1.5 制氢和供氢的管道、阀门或其他设备发生冻结时，应用蒸汽或热水解冻，禁止用火烤。

为了检查各连接处有无漏氢的情况，可用仪器或肥皂水进行检查，禁止用火检查。

1.6 储氢设备和发电机氢冷系统进行检修前，必须将检修部分与相连的部分隔断，加装严密的堵板，并将氢气按规程规定置换为空气，按照1.3规定办理手续后，方可开展检修工作。

1.7 排除带有压力的氢气、氧气或向储氢罐、发电机输送氢气时，应均匀缓慢地打开设备上的阀门和节气门，使气体缓慢地放出或输送。

禁止剧烈地排送，以防因摩擦引起自然或爆炸。

1.8 制氢室中应备有橡胶手套和防护眼镜，以供进行与碱液有关的工作时使用；还应备有稀硼酸溶液，以中和溅到眼睛或皮肤上的碱液。

在配置电解液中作中，关于处理碱液的安全注意事项，应按照碱烧伤和碱液泄漏处理方法及时进行处理。

1.9 在发电机内充有氢气时或在电解装置上进行检修工作，应使用铜制的工具，以防发生火花；必须使用钢制工具时，应涂上黄油。

2、制氢设备的运行与维护
2.1 应在线检测制氢设备中的氢气纯度、湿度和含氧量，并定期进行校正分析化验。

氢气纯度、湿度和含氧量必须符合规定标准，其中氢气纯度不应低于99.5%，含氧量不应超过0.5%，氢气湿度应不大于—25℃，如果达不到标准，应立即进行处理，直到合格为止。

2.2 制氢电解槽和有关装置必须定期进行检修和维护，保持正常运行，以保证氢气的纯度符合规定。

值班室内应设有带报警的压力调整器也为监测仪表。

压力调整器发生故障时应停止电解槽运行。

2.3油脂和油类不应和氧气接触，以防止油剧烈氧化而燃烧。

进行制氢设备的维护工作时，手和衣服不应沾有油脂。

2.4 制氢室着火时，应立即停止电气设备运行，切断电源，排除系统压力，应用二氧化碳灭火器灭火。

由于漏氢而着火时，应用二氧化碳灭火并用石棉布密封漏氢处不使氢气逸出，或采用其他方法断绝气源。

2.5 不准用手触碰电解槽，禁止用两只手分别接触到两个不同的电极上。

2.6 制氢室应设漏氢检测装置，房顶应经常处于开启状态的透气窗。

并采用木制门窗，门应向外开。

室外还应装防雷装置，防雷接地装置每年进行一次检测，接地电阻应满足要求。

所有电气设备的运行维护以及检修工作中的安全注意事项，应遵守DL 408 电业安全工作规程的有关规定。

2.7 电解槽氢氧两侧运行的温度差和压力差必须保持在合格的范围内。

3、发电机氢系统
3.1 氢冷发电机的氢气置换操作，必须使用CO
2、N
2
等不活泼气体按专门的操作
规程进行置换。

在置换过程中，必须保证各种气体取样与化验工作的正确性，防止误判断。

3.2 发电机氢冷系统中的氢气纯度、湿度和含氧量必须符合规定标准，其中氢气纯度不应低于96%，含氧量不应超过1.2%，露点温度在发电机内最低温度为5℃时不高于—5℃，在发电机内最低温度不小于10℃时，不高于0℃，应均不低于—25℃。

如果达不到标准，应立即进行处理，直到合格为止。

3.3 氢冷发电机的轴封必须严密，当机内充满氢气时，轴封油不准中断，油压应大于氢压，以防空气进入发电机外壳内或氢气充满汽轮机的油系统中而引起爆炸。

主油箱上的排烟机，应保持经常运行。

如排烟机故障时，应采取措施使油箱内不积存氢气。

3.4 为了防止因阀门不严密而发生漏氢或漏空气而引起爆炸，当发电机为氢气冷却时，置换空气的管路必须隔断，并加严密的堵板。

当发电机为空气冷却运行时，补充氢气的管路应隔断，并加装严密的堵板。

3.5 氢冷发电机的排氢管必须接至室外。

排氢管的排氢能力应与汽轮机破坏真空停机的惰走时间相配合。

三、案例分析（一起由分析仪引起的制氢设备爆炸事故）
涟源钢铁公司制氧厂有两台DQ21/16水电解制氢机，均为苏氢公司产品。

该设备1995年8月投产运行，每台制氢设备配有邯郸七一八研究所的DYZ0/11型
氢中氧及DQF0/2型氧中氢在线分析仪。

2000年9月14日发生了一起由分析仪引起的制氢设备爆炸事故。

1、事故经过
2000年9月14日8时，2#制氢机启动，10时开始升压。

手动取样化验氧气纯度为90%，氢气纯度为95%，操作工此时打开在线分析仪，见分析值超出测量范围，随即关闭电源开关。

只听到分析箱内发生“叭”的一声，并有焦味。

随后制氢设备现场发生一声更大的爆炸声。

当日上午，打开2#DQF0/22型分析仪，发现进气管连接处有一段被烧出小洞。

设备现场的流量控制器的转子流量计被炸飞了。

因当时现场无人，故没有造成伤人事故。

2、事故原因及分析
2.1 2#制氢机设备存在问题2#制氢机自1995年投产以来，一直未进行大修。

在此事故发生前，出现过氧气纯度下降现象，曾停下来对电解槽进行清洗。

本次自开车以来，氧、氢纯度一直不好。

出现这种现象的主要原因是制氢机的电解槽隔膜效果不好，氢室和氧室的两种气体互渗，形成了氢、氧混合爆炸气。

2.2 分析仪器内连接管漏气拆开分析仪发现进气管和传感器连接的PVC软管被烧出一个小洞，连接管道已变形。

从现象上分析，传感器进口连接处漏气，分析箱内局部形成了氢、氧混合气，当有外界明火的作用就立即爆炸。

2.3 分析仪选型不妥DQF0/2分析仪电源为220Ｖ交流电，控制开关为钮子开关。

众所周知，钮子开关为触点式，当开关频繁、快速反复动作就可能产生火花。

选用在制氢设备的电器、仪表应为防爆型的设备，以杜绝产生火花，防止意外事故发生。

3、事故教训及防范
此次事故不大，但从氢气爆炸的性质来说是很严重的。

值得引起我们对制氢设备安全运行的高度重视，从这次事故中吸取教训。

3.1 制氢设备的气体输送连接管密封性要好。

检修后的阀门、仪表的气源管道要进行气密性检查，尤其是氢气管道，以防止氢气漏出形成局部爆炸的混合气。

3.2 连有氢、氧气气源的电器、仪表应选防爆设备或加防爆设施，杜绝一切可能引起的火源。

3.3 开机阶段，一定要先手动取样分析，待产品合格后再投运有气样的仪表仪器。

3.4 电器开关的操作不能过于频繁，以防止产生火花。

3.5 制氩设备配套的制氢机的氧气纯度变化值得重视。

在制氢过程中，氢气的分子小，一旦隔膜出现问题，首先是氢分子向氧室渗透，引起氧气纯度下降。

3.6 制氢设备是危险性极大的设备，凡出现氧、氢纯度长时间不好的现象，必须停产检修。

不能因经济效益上的原因强行开车，以防发生悲剧。