摘要:制氫和用氫是全國高空探測業(yè)務(wù)的一個(gè)重要組成部分,但該業(yè)務(wù)存在一定危險(xiǎn)性。闡述了致使氫氣燃燒和爆炸的因素以及制氫和用氫工作的安全與防范,以為高空探測業(yè)務(wù)中的制氫與用氫安全提供指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:高空探測;制氫;用氫;安全
《GB6944-86危險(xiǎn)貨物分類與品名編號》將氫氣劃分為危險(xiǎn)品第2類,只需很小的能量,如靜電火花,就足以引起燃燒、爆炸。氫氣的爆炸極限為4.0%～75.6%,下限很低,范圍寬,遇火極易爆炸。氫氣對空氣的相對密度很小,為0.07;擴(kuò)散系數(shù)很大,為0.634 cm2/s。一旦大量泄漏,便可逸散在空中迅速大范圍擴(kuò)散,與空氣形成爆炸混合物,且遇火爆炸燃燒后的火焰容易順風(fēng)迅速蔓延。
1致使氫氣燃燒和爆炸的因素
1.1直接火源
包括可燃物燃燒的明火和電源線虛接的電打火等。
1.2間接火源
包括靜電以及雷電。由于靜電看不見、摸不著,容易被忽視,所以靜電火花是引起氫氣球發(fā)生火災(zāi)事故的重要隱患。
1.2.1氣體帶電性。當(dāng)氣體從容器、管道口或其破損處高速噴出時(shí)產(chǎn)生靜電的性質(zhì)為氣體帶電性。氣體中一般都混有固體或液體雜質(zhì)。這些雜質(zhì)與氣體一起高速噴出,使雜質(zhì)與氣體一起在容器內(nèi)(管道內(nèi))運(yùn)動,與容器內(nèi)壁(管內(nèi)壁)發(fā)生摩擦和碰撞,在相向分離時(shí),微粒和容器壁(管壁)分別帶上等量異號的電荷,即產(chǎn)生靜電。氫氣從鋼瓶、制氫缸、球皮中高速噴出時(shí),瓶內(nèi)部存有鐵銹、水、螺栓襯墊處的石墨或氧化鋁等雜質(zhì)都是產(chǎn)生靜電的主要原因[1-2]。
1.2.2人體帶電。當(dāng)人體所穿衣物是用電阻率高的化纖制成時(shí),將帶有很高的電位。如果人體帶電與鋼瓶、球皮帶電極性相反,電位差將很大,極易產(chǎn)生靜電火花。另外,如果施放人員在充灌、放氣過程中有脫衣動作也容易產(chǎn)生靜電火花。一般情況下,脫衣時(shí)產(chǎn)生的靜電電位很高。
1.2.3氫氣球充灌、收球過程中產(chǎn)生高電位。①由于氣體的帶電性,充灌時(shí)氫氣從鋼瓶或制氫缸噴出通過橡皮管到球皮的過程中,氫氣瓶(制氫缸)、導(dǎo)管、球皮由于靜電作用而帶有高電位。②收球放氣時(shí),氫氣從球皮中噴出后,球皮由于靜電作用而產(chǎn)生高電位。如在有瀝青隔水層的樓面上,將氫氣基本放完后將球皮折疊起來時(shí)發(fā)生球皮燃燒。這是因?yàn)榍蚱じ咚俜艢夂髱в写罅快o電電荷,在絕緣的樓面上靜電不能順利導(dǎo)除,折疊球皮時(shí)球皮面積減小,單位面積的靜電電量越來越大而產(chǎn)生靜電火花,從而引起球皮燃燒。
1.2.4影響氫氣高速噴出時(shí)產(chǎn)生靜電量大小的因素。①與氫氣流速有關(guān)。氫氣的流噴速度越大,帶電量越大。②與所含雜質(zhì)的量有關(guān)。所含的液體或固體雜質(zhì)越多,帶電量越多。③容器、管道和噴出嘴的材料性質(zhì)以及內(nèi)表面的污染狀況或吸附層等有關(guān)。一般塑料比橡膠帶電量多。
2制氫和用氫工作的安全與防范
2.1加強(qiáng)制氫安全學(xué)習(xí),規(guī)范操作流程,加強(qiáng)安全檢查
加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí),嚴(yán)格遵守開關(guān)機(jī)步驟,確保規(guī)范操作,加強(qiáng)機(jī)械檢查,保證管道暢通,保證電解液清潔,經(jīng)常清洗過濾網(wǎng),每隔一段時(shí)間把電解槽內(nèi)的電解液放出沉淀后再加入,經(jīng)常檢查電解槽電壓,每次制氫作氧分析;至少每半年把儲氫罐內(nèi)積水放出1次[3]。
2.2采取防雷措施
防雷措施一定要做好,雷電的危害非常大,決不可小視,防雷設(shè)施每年要做2次檢測。
2.3氫氣球充灌、放氣過程中防止靜電火花
空氣擊穿的電場強(qiáng)度為3 500 kV/m,相當(dāng)于2個(gè)帶異號電荷的平板,相差1 cm、電壓為35 kV時(shí)的兩極之間的電場強(qiáng)度。如果其中1個(gè)帶電體帶有尖端或接觸面積很小時(shí),則電壓降低到幾千伏就可以使空氣擊穿,產(chǎn)生電火花。因此,氫氣球充灌、放氣過程中防止靜電火花就是要避免達(dá)到空氣的擊穿電場強(qiáng)度。①充灌氫氣球時(shí),必須具備靜電導(dǎo)除措施。氫氣瓶(制氫缸)應(yīng)良好接地,靜電電阻≤100 Ω。實(shí)際工作中可以用導(dǎo)線就近與防雷接地體或金屬水管連接。②控制充灌時(shí)氫氣的流速,越小越好,一般應(yīng)≤8 m/s,以盡可能減小靜電量。③使用含雜質(zhì)少的氫氣。用制氫缸制氫充灌時(shí),須經(jīng)冷卻減少水汽含量,并在充灌前清除接口、道 管、球皮內(nèi)污物。④操作人員應(yīng)盡可能穿著防靜電服,嚴(yán)禁穿尼龍、化纖等易產(chǎn)生靜電的服裝。嚴(yán)禁在氫氣球充灌、放氣現(xiàn)場脫衣,并要經(jīng)常觸摸接地金屬物釋放人體靜電。⑤由于尖端物體在較小的電場強(qiáng)度下就會產(chǎn)生放電,所以應(yīng)避免尖端、銳器接近氣瓶、導(dǎo)管、球皮等[4]。⑥收球時(shí),讓氫氣球倒懸自然排放,切忌人為擠壓加速排放而增加帶電量。要避免在絕緣地面(樓面)上折疊球皮,折疊球皮前應(yīng)盡可能將球皮接觸接地金屬物體釋放靜電。
3參考文獻(xiàn)
[1] 萬邦林,劉玉槐.制氫系統(tǒng)安全運(yùn)行若干問題的探討[J].寧夏電力,2007(5):51-53.
[2] 劉武成,沈蘊(yùn)秀.要重視安全用氫工作[J].南化科技信息,1993(3):63-65.
[3] 林才順,魏浩杰.氫能利用與制氫儲氫技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].節(jié)能與環(huán)保,2010(2):42-43.
[4] 張景云.加強(qiáng)制氫安全生產(chǎn)管理不斷提高技術(shù)保障水平[J].氣象水文海洋儀器,2007(4):67-69.
