發(fā)電廠氫系統(tǒng)著火爆炸的防治對策

王謙

摘 要：隨著中國特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，人們生活水平不斷升高，人們現(xiàn)在的生活生產(chǎn)中越來越離不開電的支持，電力企業(yè)也因此不斷發(fā)展。電力生產(chǎn)安全是保證人們正常生活生產(chǎn)用電的基礎(chǔ)，而發(fā)電廠設(shè)備結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，發(fā)電機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)制作、易燃易爆物品多等，其中氫氣的密度很小，比空氣的熱傳導(dǎo)率大6倍左右，使用氫氣當(dāng)做發(fā)電機(jī)的冷卻劑可以有效提高發(fā)電機(jī)的工作效率，但是氫氣易燃易爆，所以文章將就發(fā)電廠氫系統(tǒng)著火爆炸問題提出相應(yīng)的防治對策。

關(guān)鍵詞：氫系統(tǒng)；著火爆炸；防治對策

引言

氫氣能夠有效提高發(fā)電機(jī)機(jī)組的工作效率，可以使發(fā)電機(jī)尺寸大幅度減小，節(jié)省了時(shí)間和占地面積，還可以使冷卻器的表面面積減小，可以在通風(fēng)冷去的時(shí)候減少能量損耗，另外還可以使發(fā)電機(jī)機(jī)組在工作運(yùn)行的時(shí)候降低噪音，減少噪音污染等，能夠起到節(jié)能環(huán)保的作用。由于上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得氫氣系統(tǒng)在發(fā)電廠中當(dāng)做冷去介質(zhì)廣泛運(yùn)用。但是氫氣易燃易爆，使用氫氣當(dāng)做冷卻劑存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，下面本文先就使用氫氣的危險(xiǎn)性進(jìn)行簡要分析。

1 使用氫氣的危險(xiǎn)性

首先，氫氣比空氣的密度輕得多，而且具有無色無味的物理特性，因此氫氣能夠在不易被人們察覺的前提下發(fā)生迅速擴(kuò)散并發(fā)生積聚，廠房建筑物、設(shè)備等地方的頂部是其容易聚集的地方，危害性巨大。

其次，氫氣是一種甲類可燃的易燃易爆氣體，在常溫下的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，其燃點(diǎn)為574攝氏度，比一般的要高，氫氣燃燒和爆炸的基本原理都是氫氣和氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水和釋放熱能的過程，其不同之處就在反應(yīng)速度的不同。在氫氣燃燒的時(shí)候，包含兩個(gè)過程即點(diǎn)火和燃燒，整個(gè)反應(yīng)過程比較穩(wěn)定而且速度比較緩慢，而在爆炸的時(shí)候，整個(gè)反應(yīng)過程不穩(wěn)定反應(yīng)速度迅速而引起具有強(qiáng)烈的破壞性沖擊波，氫氣爆炸包含以下幾種必要條件，第一氫氣在氧氣中的體積含量為4.65%到94.0%，或者在空氣中的體積含量為4%到75%；其二在封閉的容易中含有氫的混合氣體；第三是有明火接觸氫氣。其所需條件不高，所以發(fā)生著火的所需點(diǎn)火能量十分的小，很容易燃燒，拿一個(gè)常規(guī)的火力發(fā)電廠舉例，一般有3臺(tái)25m3容積和4臺(tái)10m3容積的儲(chǔ)氫灌，其額定壓力和設(shè)計(jì)壓力分別為0.85Mpa和1.0Mpa，設(shè)發(fā)電機(jī)在工作時(shí)候的溫度儀為80攝氏度，工作人員在進(jìn)行操作時(shí)其溫度在氫氣的燃點(diǎn)以下，這種情況下的操作還具有一定程度性。由上面的數(shù)據(jù)，參照單元危險(xiǎn)評價(jià)取值表如表1所示。

由上述的數(shù)據(jù)中，得到發(fā)電廠氫氣冷卻過程中的總分為14點(diǎn)，屬于中度危險(xiǎn)，其危險(xiǎn)程度為2級(jí)。從使用氫氣的危險(xiǎn)性可以看出，企業(yè)應(yīng)該在氫站的設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作等過程必須嚴(yán)格遵守法律法規(guī)及行業(yè)操作規(guī)程和安全規(guī)范，培養(yǎng)高素質(zhì)的管理人員和專業(yè)的操作人員，落實(shí)相關(guān)的安全防范措施，進(jìn)行相關(guān)的危險(xiǎn)演習(xí)，并進(jìn)行有效的管理。另外電力應(yīng)該安全檢查并對違規(guī)操作進(jìn)行處罰等，確保氫氣站工作的安全和保障企業(yè)財(cái)產(chǎn)和人員生命安全。下面本文就如何防止氫系統(tǒng)的著火、爆炸等實(shí)施措施進(jìn)行分析。

2 防止氫系統(tǒng)著火、爆炸的措施

2.1 檢修方面

我們應(yīng)當(dāng)在氫站的檢修方面下功夫來防止氫系統(tǒng)著火、爆炸，主要從以下幾個(gè)方面來具體實(shí)施。

第一，要提高我們的檢修工藝，防止制氫閥門設(shè)備、管道、閥門、發(fā)電機(jī)密封瓦等重要設(shè)備的泄露；氫系統(tǒng)在購買產(chǎn)品的時(shí)候一定要擦亮眼睛選擇性能質(zhì)量優(yōu)秀的設(shè)備，防止使用假冒偽劣產(chǎn)品；另外如果發(fā)現(xiàn)氫氣的壓力下降不正常，工作人員應(yīng)該立即上報(bào)請求專業(yè)人才進(jìn)行排查，及時(shí)迅速的找到原因并給予消除，千萬不能馬虎大意。

第二，發(fā)電機(jī)組的氫氣運(yùn)行的時(shí)候，應(yīng)該加上嚴(yán)密的堵板將空氣管路隔斷；發(fā)電機(jī)在進(jìn)行空氣置換的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)加上嚴(yán)密的堵板將補(bǔ)氫管路隔斷，整個(gè)過程要嚴(yán)格按照規(guī)則制度進(jìn)行，防止因閥門不嚴(yán)密帶來的空氣混入引發(fā)安全事故，或者泄露氫氣造成能源浪費(fèi)。

第三，工作人員在拆卸安裝氫氣系統(tǒng)的法蘭堵板之時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意緩慢的對稱拆卸堵板的螺栓，防止造成氫氣劇烈的排放或者摩擦所引起的氫氣自然，引發(fā)著火爆炸。

第四，在進(jìn)行氫氣系統(tǒng)檢修的時(shí)候，工作人員應(yīng)當(dāng)使用不易產(chǎn)生火花化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定的銅制工具并在其上涂上黃油；因?yàn)橛椭陀皖惖扰c氧氣接觸會(huì)發(fā)生劇烈氧化進(jìn)而引發(fā)燃燒。所以進(jìn)行制氫設(shè)備的維護(hù)工作時(shí)，工作人員的衣服、手、腳不能有油脂。檢修工作時(shí)對工作人員的衣著方面也有要求，比如禁止穿化纖衣服，鞋底上不能有帶鐵質(zhì)物品等。如果在檢修工作時(shí)需要用到焊接，在進(jìn)行焊接工作的時(shí)候焊接人員為了防止氫氣管道與裸露的焊線接觸嚴(yán)格禁止在氫氣管道上打火，以免造成氫氣燃燒。

第六，制氫系統(tǒng)的安全閥應(yīng)定期校驗(yàn)以便保證其正常運(yùn)行，另外制氫罐也應(yīng)該定期進(jìn)行金屬檢驗(yàn)，工作人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真進(jìn)行各種技術(shù)措施來進(jìn)行氫氣系統(tǒng)的檢修工作，防止發(fā)電機(jī)封閉的母線內(nèi)混入氫氣，使得氫氣大規(guī)模聚集而造成爆炸。

第七，明火作業(yè)或做能產(chǎn)生火花的工作禁止在氫冷發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)氫罐或制氫室中近旁進(jìn)行。如果在這些附近必須進(jìn)行明火作業(yè)或做能產(chǎn)生火花的工作，應(yīng)該先測量作業(yè)區(qū)域的氫氣含量，只有在大氣中含氫量小于3%后，然后在寫報(bào)告經(jīng)過火電廠的主管領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后，才可以進(jìn)行作業(yè)。應(yīng)使用測氫儀或肥皂水對氫系統(tǒng)進(jìn)行查漏，嚴(yán)禁使用明火；應(yīng)采用蒸汽或熱水對氫管道、閥門或設(shè)備進(jìn)行解凍，禁止用明火解凍。

2.2 運(yùn)行方面

本文在發(fā)電機(jī)運(yùn)行方面提出制定相應(yīng)的對策來防止氫系統(tǒng)的著火爆炸，具體方案如下所示：

第一，發(fā)電機(jī)在正常的生產(chǎn)過程中，一定要使密封油壓在正常范圍內(nèi)。在充排氫過程中，一定要使密封油壓始終維持高于氫壓0.056Mpa。要防止出現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)排油失靈等密封油壓不正常使得氫氣混入主油箱，使得氫氣大規(guī)模泄露。必須嚴(yán)格封閉氫冷發(fā)電機(jī)的軸封，保證機(jī)內(nèi)充滿氫氣時(shí)密封油不會(huì)中斷。為了防止空氣進(jìn)入或氫氣充滿汽輪機(jī)的油系統(tǒng)或者發(fā)電機(jī)外殼內(nèi)而造成的安全事故，我們在氫系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候要保證氫冷發(fā)電機(jī)的油壓大于氫壓。應(yīng)保持經(jīng)常運(yùn)行主油箱上的排油煙風(fēng)機(jī)。如果排油煙風(fēng)機(jī)故障時(shí)，我們應(yīng)該采取相應(yīng)的措施使油箱內(nèi)的氫氣排出，避免積存，引起爆炸。如果密封油系統(tǒng)著火或氫爆時(shí)，不要慌張，應(yīng)該立即破壞真空后緊急停機(jī)，同時(shí)向室外排氫，直到機(jī)內(nèi)氫壓降到0.03MPa時(shí)采用二氧化碳排出剩下的氫氣，其目的是為了防止回火。

第二，檢修工作人員在操作氫系統(tǒng)的閥門之時(shí)為了防止氫氣磨擦引起自燃要注意均勻緩慢進(jìn)行。另外要堅(jiān)持氫系統(tǒng)定期排污制度，保證氫氣的純度在規(guī)定范圍內(nèi)。其具體方法是按照規(guī)定時(shí)間對發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)和制造氫氣設(shè)備的氫氣純度和含氧量進(jìn)行檢查，檢測標(biāo)準(zhǔn)為制氫設(shè)備氫氣系統(tǒng)的含氧量在0.5%以下，氫氣含量在99.5%以上；發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)中含氧量在2%以下，氫氣含量在98%以上，如果達(dá)不到上述標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該立即停機(jī)檢查，直到含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，以免發(fā)生安全事故。

第三，工作人員要及時(shí)化驗(yàn)，及時(shí)、正確排除死角內(nèi)的氣體，嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行發(fā)電機(jī)氣體置換。

2.3 管理方面

本文將在電廠的管理制度方面制定相應(yīng)的對策來防止氫系統(tǒng)的著火爆炸，具體方案如下所示：

第一，要嚴(yán)格實(shí)施動(dòng)火工作票制度。必須先辦理動(dòng)火工作票，嚴(yán)格審批工作手續(xù)和監(jiān)管制度，之后才能在發(fā)電機(jī)和氫管道周圍及制氫站內(nèi)動(dòng)火，備齊滅火器材、含氫量測定在允許范圍內(nèi)、通風(fēng)系統(tǒng)、氣體置換、加裝嚴(yán)密堵板、氣體隔斷系統(tǒng)等是我們需要落實(shí)的各項(xiàng)安全措施，等工作票辦理完成和安全措施完成后，才能采取動(dòng)火。

第二，制氫電解槽和有關(guān)如壓力調(diào)整器等相關(guān)設(shè)備要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行檢修和維護(hù)，保障設(shè)備能夠正常運(yùn)行，使得氫氣能夠符合發(fā)電要求。值班室內(nèi)應(yīng)設(shè)有壓力調(diào)整器液位監(jiān)測儀表，在設(shè)備發(fā)生故障之時(shí)工作人員能夠迅速得知。應(yīng)停止電解槽運(yùn)行來維修壓力調(diào)整器發(fā)生的故障，必須嚴(yán)禁煙火和把易爆易燃物品放在發(fā)電廠的制氫室內(nèi)和其它裝有氫氣的設(shè)備附近，并應(yīng)設(shè)“嚴(yán)禁煙火”的標(biāo)示牌。一般在10m以內(nèi)，儲(chǔ)氫罐周圍應(yīng)設(shè)有欄桿，禁止無關(guān)人員進(jìn)入制氫室。

第三，對有關(guān)人員要進(jìn)行氫防火防爆知識(shí)教育和滅火技能培訓(xùn)。發(fā)電機(jī)、制氫站及氫管道周圍應(yīng)備有數(shù)量足夠的CO2滅火器等滅火器材。發(fā)電廠應(yīng)該在制氫室和機(jī)組的供氫站安裝防爆型電氣裝置。門窗應(yīng)該采用木質(zhì)，另外為了避免雷電等劇烈活動(dòng)引起火花等，室外還應(yīng)裝防雷裝置。

3 結(jié)束語

隨著電力的不斷發(fā)展，電力是否安全運(yùn)行受到人們的關(guān)注。對于發(fā)電廠的氫系統(tǒng)，本文首先簡述了火電廠使用氫冷系統(tǒng)的種種好處，然后通過使用理論計(jì)算的方式分析了使用氫氣的危險(xiǎn)性，從檢修、運(yùn)行管理等幾個(gè)方面對發(fā)電廠氫系統(tǒng)著火爆炸的防治對策，其中檢修方面從提高我們的檢修工藝、嚴(yán)密的堵板將空氣管路隔斷、檢修人員應(yīng)注意事項(xiàng)、氫系統(tǒng)的安全閥應(yīng)定期校驗(yàn)等幾個(gè)方面來論述，運(yùn)行方面從使密封油壓在正常范圍內(nèi)、操作氫系統(tǒng)的閥門等方面論述，管理方面從嚴(yán)格實(shí)施動(dòng)火工作票制度、對有關(guān)人員要進(jìn)行氫防火防爆知識(shí)教育和滅火技能培訓(xùn)等方面論述，希望能夠?qū)Πl(fā)電廠氫系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供一些幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡興旺.火力發(fā)電廠安全評價(jià)的研究[D].中北大學(xué)，2007.

[2]王宏謙.熱電聯(lián)供電廠生產(chǎn)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)評估[D].中國石油大學(xué)（華東），2013.

[3]沈瑛.火力發(fā)電廠火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性分析及評價(jià)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2016.

[4]姜金貴.火力發(fā)電廠事故的應(yīng)急管理及虛擬仿真研究[D].哈爾濱工程大學(xué)，2008.

[5]徐瑋.電廠制粉系統(tǒng)防爆與控制的研究[D].浙江大學(xué)，2014.