電廠制氫站儲氫罐系統(tǒng)隔離置換需注意的問題

黃照單

摘要：近年來，隨著化工行業(yè)的發(fā)展，很多行業(yè)的技術(shù)都發(fā)生了重大的改革、改進(jìn)。對于制電行業(yè)而言也不例外，隨著科學(xué)家對氣體性質(zhì)、性能的深入研究，我國國內(nèi)如今的很多電廠都選擇了氫冷技術(shù)，去取代以前在效率和溫升等方面有所不足的空冷技術(shù)，來對高溫的機(jī)組進(jìn)行冷卻。雖然氫冷技術(shù)在效率上優(yōu)于空冷技術(shù)，但由于大多數(shù)電廠都設(shè)置有配套的制氫站，其在運(yùn)行過程中也有一個嚴(yán)重的缺點(diǎn)：安全性不夠。為了貫徹落實國家能源局頒布的《防止電力生產(chǎn)事故的25項重點(diǎn)要求及編制釋義》中所提出的“防止氫罐爆炸事故發(fā)生”，本文將就氫罐隔離的方法步驟以及隔離過程中一些需要重點(diǎn)注意的事項進(jìn)行論述，減少危險發(fā)生的可能性。

關(guān)鍵詞：制氫站;儲氫罐;隔離;置換方法;安全

1.對于氫氣以及制氫站的初步認(rèn)識

1.1氫氣的理化特性

氫氣是一種無色無味，透明且難溶于水的氣體，分子量為2.01588，氫氣在常溫常壓或者與其他氣體混合時極易燃燒，甚至發(fā)生爆炸。氫氣是世界上已知的密度最小的氣體，其密度只有空氣的1/14，（即在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和0℃，氫氣的密度為0.089g/ml），但因為氫氣與氧氣混合，容易發(fā)生爆炸，并且在點(diǎn)燃或接觸到一些催化劑時，容易與其他物質(zhì)化發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以氫氣的安全性能不是很高，常用來做氣球的填充氣體使用。氫氣在101千帕壓強(qiáng)下，溫度-252.87℃時，氫氣可轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色的液體，-259.1℃時變成雪狀固體，而利用氫氣制冷正是利用氫氣的物理性質(zhì)，使得液化的氫氣迅速變?yōu)闅怏w形態(tài)，汽化吸收熱量，降低機(jī)器的溫度。

1.2制氫站的組成

一個完整的制氫站大體由三部分組成：3組獨(dú)立分工的框架、氣體的儲存系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。三組框架的分工、作用、以及所包含的機(jī)器各不相同。第一個框架的作用是產(chǎn)生氫氣，框架中一般包括電解槽、氣液處理裝置以及純化及干燥裝置，其中氣液處理裝置又由氫分離洗滌器、氧分離洗滌器，氣體冷卻器、堿液過濾器、堿液冷卻器、排水器、循環(huán)泵等所組成;第二個框架的作用是給發(fā)電機(jī)補(bǔ)充氫氣，該框架主要由管路減壓器、壓力開關(guān)、壓力表等組成;第三個框架主要是負(fù)責(zé)對制造氫氣起輔助作用，主要由制氫時所需要的純水箱、堿液箱、補(bǔ)水泵、工藝管路等配件。

2.關(guān)于置換

置換是氫氣流通和儲存的設(shè)備在正式使用之前必須要進(jìn)行的一個步驟。置換可根據(jù)置換對象不同，采取與之相對應(yīng)的不同的置換介質(zhì)和方法。如果置換對象是儲氫罐，一般工廠有兩種方法去完成置換的操作。第一種是采用工業(yè)水進(jìn)行置換，其步驟為在測試完嚴(yán)密性的儲氫罐里裝滿水，在不卸掉水的同時，把壓力下降到0.5MPa，再利用制造出來的氫氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)把水排凈。由于氫氣不易溶于水，所以我們可以肯定，只要在水滿后再用氫氣壓進(jìn)行排水，氫氣罐中殘余的氧氣濃度是小于1%的。第二種是采用氮?dú)膺M(jìn)行置換，具體步驟為，把純度為99.5%以上的氮?dú)獬淙雰涔拗校褮涔迚毫τ?.05千帕提高到0.5千帕，然后打開排污閘泄壓，把壓力降低到0.05千帕以下，盡管壓力越低，置換效果越好，但一定要保證氫罐壓力為正壓，切勿把空氣再次放進(jìn)儲罐中。

兩種置換方法可以說是各有千秋。選用排水的方法進(jìn)行置換，安全性有保障，并且減少了氮?dú)獾氖褂酶咏?jīng)濟(jì)，同時也能一定程度上節(jié)約置換時間，降低置換的風(fēng)險;但由于進(jìn)行完嚴(yán)密性測試后，清罐一直是滿水的，所以無法保證在置換完后不殘留水分，這就可能是造成制造出來的合格氫氣，在進(jìn)入儲氫罐后卻轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓细駳錃?。選用氮?dú)獾姆椒ㄟM(jìn)行置換，可以很明顯的縮短獲取氫氣合格露點(diǎn)的時間，但在過程中一定要嚴(yán)格把握氧氣的濃度，只要氧氣濃度小于3%，則可以停止置換。

3.隔離置換所需要注意的問題

3.1對儲氫罐的檢測

為保證工作進(jìn)程順利以及工作人員的人身安全，在使用之前，必須要對儲氫罐進(jìn)行嚴(yán)格的檢查與測試，當(dāng)前工廠對儲氫罐的檢驗，一般都要進(jìn)行測量厚度、檢驗硬度、無損傷檢測等項目。檢測人員的第一步一般是對氫罐整體進(jìn)行一個宏觀驗查。宏觀驗查是一項基本工作，其分為內(nèi)部宏觀檢查和外部宏觀檢查，能后面其他檢驗項目提供指導(dǎo)作用。由于電廠對儲氫罐外部進(jìn)行定時的除銹以及補(bǔ)漆，所以外部宏觀檢查一般發(fā)現(xiàn)的問題較少，檢查的重點(diǎn)是儲氫罐的內(nèi)部。由于一些原因?qū)е聝涔迌?nèi)有出現(xiàn)少量積水，造成儲氫罐的內(nèi)部容器的中下部尤其是底部濕度較大，所以罐的內(nèi)部一般都存在不同程度的銹蝕，具體表現(xiàn)為頂部較輕中下部較為嚴(yán)重，底部最嚴(yán)重。因為內(nèi)部的后事會影響儲氫罐壁的厚度，并會造成儲氫罐硬度的改變，所以如果有條件的話，電廠可對容器內(nèi)部進(jìn)行一定的防腐處理，從而減少這些問題的發(fā)生。同時，由于儲存管內(nèi)有大量的易燃?xì)怏w，一旦爆炸后果不堪設(shè)想，所以儲氫罐屬于最高級的防火防爆點(diǎn)，在此區(qū)域，相關(guān)人員一定要嚴(yán)格遵守制氫站動火工作票制度以及公司管理人員針對制氫站防火防爆等發(fā)布的相關(guān)規(guī)定。

3.2對人員的要求

盡管自動化已經(jīng)取代了很大部分人工需要做的工作，但不可否認(rèn)的是，電廠的一些工業(yè)進(jìn)程仍舊需要工作人員的操作，所以對工作人員行為的規(guī)范，也能在很大程度上減少氣體隔離置換中危險產(chǎn)生的可能。以下是我為工作人員提出的幾則建議：進(jìn)入工作現(xiàn)場的人員必須穿戴防靜電的服裝，嚴(yán)禁攜帶明火，且必須關(guān)閉通訊設(shè)備;在檢修或者拆卸設(shè)備零件時，盡可能使用銅制工具，如果要使用鋼或者鐵質(zhì)器械，應(yīng)該在工具表面上涂抹黃油，以防發(fā)生危險;在儲氫罐排壓和泄氣的過程中，工作人員手動打開閥門需注意排空門不可開度過大;工作人員在氫氣管道上操作時，如果需要開啟相關(guān)閥門，應(yīng)該緩慢開啟，防止摩擦產(chǎn)生明火并應(yīng)該盡量保持氫氣流速平穩(wěn);工作人員在操作過程中，一定要注意室內(nèi)的通風(fēng)情況，加強(qiáng)空氣的流通。

4.結(jié)束語

氫能源是我國大力探索的清潔能源，作為近年來新興起的新能源之一，有極其開闊的發(fā)展前景。保證氫能源安全并且經(jīng)濟(jì)的儲存和運(yùn)輸，是當(dāng)前急需解決和改進(jìn)的問題，。制氫站是電場中一個非常特殊、不可或缺的組成部分，只有把控制氫站中的安全問題，才能保證工作人員的人身安全，才能保證后續(xù)工作的順利進(jìn)行。

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