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氢能应用安全何解?国家能源局:防止氢气系统爆炸事故!

   2023-03-27 国家能源局6480
核心提示:安全性是氢能产业化发展的基础和内在要求。因此,推动氢能产业关键核心技术和安全技术协同发展,加强氢气泄漏检测报警以及氢能相关特种设备的检验、检测等先进技术研发尤为重要。2022年以来,由于起火造成的爆炸事故也并非在少数。2月,底特律一家医院的地下

安全性是氢能产业化发展的基础和内在要求。因此,推动氢能产业关键核心技术和安全技术协同发展,加强氢气泄漏检测报警以及氢能相关特种设备的检验、检测等先进技术研发尤为重要。


2022年以来,由于起火造成的爆炸事故也并非在少数。2月,底特律一家医院的地下停车场上便发生了氢罐爆炸事故;3月,台湾新竹县一民营电厂发生发电机组氢气爆炸,事故现场窜出火苗并冒出浓浓黑烟,消防局后赶往扑救;4月,齐鲁石化胜利炼油厂一台压缩机因氢气泄露导致闪爆起火,连续重整装置、加氢裂化装置紧急停工。
经过应急处置,火势被扑灭,无人员伤亡。
近日,丰田宣布其正在测试中的液氢卡罗拉赛车气态氢管发生燃油泄漏,导致车辆起火,车辆无法行驶。此次起火原因并非由于液氢,泄漏的原因是车辆振动导致管接头松动,发动机附近的管接头导致了火灾。
业内有传言表示,氢能的规模化使用十分困难,许多人“谈‘氢’色变”。在氢燃料电池汽车示范应用的过程中,对氢能常识的普及以及如何让群众更易接受氢能也是一道难题。
在国家顶层设计已经出台的大背景下,各方合力,一道应对氢能安全问题,把握市场,不断革新技术。对于氢能安全这个严肃问题而言,不仅需要更多地被重视,同时也要在系统设备的制造上更加严谨。
3月24日,国家能源局印发《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2023版)》的通知,其中对氢气系统爆炸事故等提出重点要求。


关于氢能,文件内容如下所示。


2.6 防止氢气系统爆炸事故


2.6.1 当发电机为氢气冷却运行时,置换空气的管路必须隔绝,并加严密的堵板。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。


2.6.2 氢冷系统中氢气纯度须不低于96%,含氧量不应大于1.2%;制氢设备中,气体含氢量不应低于99.5%,含氧量不应超过0.5%。如不能达到标准,应立即进行处理,直到合格为止。


2.6.3 在氢站或氢气系统附近进行明火作业或做能产生火花的工作时,应测定工作区域内氢气含量合格,执行动火工作制度,并应办理一级动火工作票。作业时必须使用不产生火花的工具。


2.6.4 氢站应按严重危险级的场所管理,应设推车式灭火器。


2.6.5 密封油系统平衡阀、压差阀、安全阀及浮球阀必须保证动作灵活、可靠,密封瓦间隙必须调整合格。


2.6.6 空、氢侧各种备用密封油泵应定期进行联动试验。


2.6.7 室内氢气排放管的出口应高出屋顶2m以上。室外设备的氢气排放管应高于附近有人员作业的最高设备2m以上。氢气排放管应设置静电接地,并在避雷保护范围之内。氢管道应有防静电的接地措施,管道法兰、阀门等连接处,应采用金属线跨接。


2.6.8 首次使用和检修、改造后的氢气系统应进行耐压、清洗(吹扫)和气密性试验,符合要求后方可投入使用。


7.2 防止氢罐等压力容器爆炸事故


7.2.1 制氢站应采用性能可靠的压力调整器,并加装液位差越限联锁保护装置和氢侧氢气纯度表、在线氢中氧量、在线氧中氢量监测仪表,防止制氢设备系统爆炸。


7.2.2 对制氢系统及氢罐的检修应进行可靠的隔离。


7.2.3 氢罐应按照《固定式压力容器安全技术监察规程》(TSG 21-2016)的要求进行定期检验。


7.2.4 运行10年及以上的氢罐,应该重点检查氢罐的外形,尤其是上下封头不应出现鼓包和变形现象。


7.2.5 压力容器工作介质为易燃易爆气体的,应根据设计要求,在维护和检验中安排泄漏试验。


10.1.3 防止绝缘受潮


10.1.3.1 氢冷发电机应配置具有强制氢气循环功能的氢气干燥器,干燥塔宜采用循环再生结构,吸湿和再生环节应能自动循环切换保证连续对氢气进行干燥,吸附剂宜选用活性氧化铝,氢气干燥器应配备精度合格、具备防爆和防油污等基本功能的湿度检测仪表。


10.1.3.2 氢冷发电机运行中,应严格控制机内氢气湿度。保证氢气干燥器始终处于良好工作状态,并定期进行在线监测和手工检测比对,防止单一指示误差造成误导。机组停机状态下,处于空气环境中的绕组应根据环境湿度采取驱潮措施;充氢状态下,应根据氢气湿度情况启动氢气干燥器强制除湿功能。


10.1.3.3 密封油系统回油管路应保证回油畅通并加强监视,防止密封油进入发电机内部影响氢气湿度。密封油系统油净化装置和自动补油装置应随发电机组投入运行,并定期检测密封油含水量等指标,密封油质量应符合相关标准要求。


10.7 防止氢冷发电机漏氢


10.7.1 防止经冷却系统漏氢


10.7.1.1 水氢氢冷发电机内冷水箱应加装氢气含量检测装置,量程范围应满足 0%~20%(体积浓度)测量要求,定期进行巡视检查,做好记录。氢气含量检测装置的探头应结合机组检修进行定期校验。


10.7.1.2 内冷水箱漏氢监测数据应以未进行补排水、水箱液位稳定时为准。当含氢量(体积含量)超过 2%应报警,并加强对发电机的监视,超过10%应立即停机消缺。对于闭式水箱,氢气浓度应在排气阀开启状态下,水箱上部气体达到动态稳定时测量。


10.7.1.3 加装气体流量表的机组,应定期记录流量表的示数,并对单位时间内增量进行趋势分析。当单位时间内增量明显增大时,应首先排除保护气体、水温或水位变化等因素的影响,实际增量超出制造厂规定值时,应安排消缺或停机,制造厂未做规定时按照以下标准执行:漏氢量达到0.3m3/d 时应在计划停机时安排消缺,漏氢量大于 5m3/d 时应立即停机处理。


10.7.1.4 有条件时开展水内溶解氢量检测(或监测),通过与同类机组及历史数据比较或计算等效漏氢量,判断是否存在漏氢缺陷。


10.7.1.5 运行中内冷水质明显变化时(如 pH 值减小、电导率上升),应结合以上分析判断是否存在漏氢。


10.7.1.6 氢气冷却器的冷却水压异常上升时,应检查是否存在漏氢问题,并及时处理。


10.7.2 防止经油系统漏氢


10.7.2.1 严密监测氢冷发电机油系统、主油箱内的氢气体积含量,确保避开含量在 4%~75%的可能爆炸范围。


10.7.2.2 机组安装和检修时应严格按要求调整密封瓦间隙,密封油系统平衡阀、压差阀必须保证动作灵活、可靠,运行应监视氢油压差变化。发现发电机大轴密封瓦处轴颈存在磨损沟槽,应及时处理。


10.7.3 防止经密封结合面、外部管路及转子漏氢


10.7.3.1 发电机端盖密封面、密封瓦法兰面、机壳检修孔法兰面以及氢系统管道法兰面、水系统、监测系统的管路法兰和阀门、氢干燥器内部管路法兰和阀门等所使用的密封材料(包含橡胶垫、圈等),经检验合格后方可使用。严禁使用合成橡胶、再生橡胶制品。


10.7.3.2 发电机内外进出水管、氢气管路、排污管等的焊缝应在每次大修中进行全面检查,防止焊口运行中开裂泄漏。


10.7.3.3 交接和大修时应对发电机转子进行气密性试验,防止运行中经导电螺杆漏氢,宜在发电机励磁罩壳内安装危险气体监测探头,并定期校验。


10.7.3.4 整机气密试验不合格的氢冷发电机严禁投入运行。


10.7.4 防止经出线箱及封闭母线漏氢


10.7.4.1 发电机出线箱与封闭母线连接处应装设隔氢装置,并在出线箱顶部适当位置设排气孔,排气孔上端应具有防止异物掉落的措施。


10.7.4.2 出线箱内应加装漏氢监测报警装置,当有漏氢指示时应及时查明原因,当氢气含量达到或超过 1%时,应停机查漏消缺。



 
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