發電廠氫系統著火爆炸的防治對策

王謙

摘 要：隨著中國特色社會主義經濟改革的不斷深入，人們生活水平不斷升高，人們現在的生活生產中越來越離不開電的支持，電力企業也因此不斷發展。電力生產安全是保證人們正常生活生產用電的基礎，而發電廠設備結構越來越復雜，發電機、汽輪發電機制作、易燃易爆物品多等，其中氫氣的密度很小，比空氣的熱傳導率大6倍左右，使用氫氣當做發電機的冷卻劑可以有效提高發電機的工作效率，但是氫氣易燃易爆，所以文章將就發電廠氫系統著火爆炸問題提出相應的防治對策。

關鍵詞：氫系統；著火爆炸；防治對策

引言

氫氣能夠有效提高發電機機組的工作效率，可以使發電機尺寸大幅度減小，節省了時間和占地面積，還可以使冷卻器的表面面積減小，可以在通風冷去的時候減少能量損耗，另外還可以使發電機機組在工作運行的時候降低噪音，減少噪音污染等，能夠起到節能環保的作用。由于上述的諸多優點，使得氫氣系統在發電廠中當做冷去介質廣泛運用。但是氫氣易燃易爆，使用氫氣當做冷卻劑存在一定的風險性，下面本文先就使用氫氣的危險性進行簡要分析。

1 使用氫氣的危險性

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生迅速擴散并發生積聚，廠房建筑物、設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，在常溫下的化學性質十分穩定，其燃點為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生化學反應生成水和釋放熱能的過程，其不同之處就在反應速度的不同。在氫氣燃燒的時候，包含兩個過程即點火和燃燒，整個反應過程比較穩定而且速度比較緩慢，而在爆炸的時候，整個反應過程不穩定反應速度迅速而引起具有強烈的破壞性沖擊波，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，所以發生著火的所需點火能量十分的小，很容易燃燒，拿一個常規的火力發電廠舉例，一般有3臺25m3容積和4臺10m3容積的儲氫灌，其額定壓力和設計壓力分別為0.85Mpa和1.0Mpa，設發電機在工作時候的溫度儀為80攝氏度，工作人員在進行操作時其溫度在氫氣的燃點以下，這種情況下的操作還具有一定程度性。由上面的數據，參照單元危險評價取值表如表1所示。

由上述的數據中，得到發電廠氫氣冷卻過程中的總分為14點，屬于中度危險，其危險程度為2級。從使用氫氣的危險性可以看出，企業應該在氫站的設備選型、設計、生產操作等過程必須嚴格遵守法律法規及行業操作規程和安全規范，培養高素質的管理人員和專業的操作人員，落實相關的安全防范措施，進行相關的危險演習，并進行有效的管理。另外電力應該安全檢查并對違規操作進行處罰等，確保氫氣站工作的安全和保障企業財產和人員生命安全。下面本文就如何防止氫系統的著火、爆炸等實施措施進行分析。

2 防止氫系統著火、爆炸的措施

2.1 檢修方面

我們應當在氫站的檢修方面下功夫來防止氫系統著火、爆炸，主要從以下幾個方面來具體實施。

第一，要提高我們的檢修工藝，防止制氫閥門設備、管道、閥門、發電機密封瓦等重要設備的泄露；氫系統在購買產品的時候一定要擦亮眼睛選擇性能質量優秀的設備，防止使用假冒偽劣產品；另外如果發現氫氣的壓力下降不正常，工作人員應該立即上報請求專業人才進行排查，及時迅速的找到原因并給予消除，千萬不能馬虎大意。

第二，發電機組的氫氣運行的時候，應該加上嚴密的堵板將空氣管路隔斷；發電機在進行空氣置換的時候，應當加上嚴密的堵板將補氫管路隔斷，整個過程要嚴格按照規則制度進行，防止因閥門不嚴密帶來的空氣混入引發安全事故，或者泄露氫氣造成能源浪費。

第三，工作人員在拆卸安裝氫氣系統的法蘭堵板之時，應當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，引發著火爆炸。

第四，在進行氫氣系統檢修的時候，工作人員應當使用不易產生火花化學性質比較穩定的銅制工具并在其上涂上黃油；因為油脂和油類等與氧氣接觸會發生劇烈氧化進而引發燃燒。所以進行制氫設備的維護工作時，工作人員的衣服、手、腳不能有油脂。檢修工作時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物品等。如果在檢修工作時需要用到焊接，在進行焊接工作的時候焊接人員為了防止氫氣管道與裸露的焊線接觸嚴格禁止在氫氣管道上打火，以免造成氫氣燃燒。

第六，制氫系統的安全閥應定期校驗以便保證其正常運行，另外制氫罐也應該定期進行金屬檢驗，工作人員應當認真進行各種技術措施來進行氫氣系統的檢修工作，防止發電機封閉的母線內混入氫氣，使得氫氣大規模聚集而造成爆炸。

第七，明火作業或做能產生火花的工作禁止在氫冷發電機與儲氫罐或制氫室中近旁進行。如果在這些附近必須進行明火作業或做能產生火花的工作，應該先測量作業區域的氫氣含量，只有在大氣中含氫量小于3%后，然后在寫報告經過火電廠的主管領導批準后，才可以進行作業。應使用測氫儀或肥皂水對氫系統進行查漏，嚴禁使用明火；應采用蒸汽或熱水對氫管道、閥門或設備進行解凍，禁止用明火解凍。

2.2 運行方面

本文在發電機運行方面提出制定相應的對策來防止氫系統的著火爆炸，具體方案如下所示：

第一，發電機在正常的生產過程中，一定要使密封油壓在正常范圍內。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。要防止出現自動補排油失靈等密封油壓不正常使得氫氣混入主油箱，使得氫氣大規模泄露。必須嚴格封閉氫冷發電機的軸封，保證機內充滿氫氣時密封油不會中斷。為了防止空氣進入或氫氣充滿汽輪機的油系統或者發電機外殼內而造成的安全事故，我們在氫系統運行的時候要保證氫冷發電機的油壓大于氫壓。應保持經常運行主油箱上的排油煙風機。如果排油煙風機故障時，我們應該采取相應的措施使油箱內的氫氣排出，避免積存，引起爆炸。如果密封油系統著火或氫爆時，不要慌張，應該立即破壞真空后緊急停機，同時向室外排氫，直到機內氫壓降到0.03MPa時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的閥門之時為了防止氫氣磨擦引起自燃要注意均勻緩慢進行。另外要堅持氫系統定期排污制度，保證氫氣的純度在規定范圍內。其具體方法是按照規定時間對發電機氫氣冷卻系統和制造氫氣設備的氫氣純度和含氧量進行檢查，檢測標準為制氫設備氫氣系統的含氧量在0.5%以下，氫氣含量在99.5%以上；發電機氫冷系統中含氧量在2%以下，氫氣含量在98%以上，如果達不到上述標準，應該立即停機檢查，直到含量達到標準，以免發生安全事故。

第三，工作人員要及時化驗，及時、正確排除死角內的氣體，嚴格按照規程規定進行發電機氣體置換。

2.3 管理方面

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

第一，要嚴格實施動火工作票制度。必須先辦理動火工作票，嚴格審批工作手續和監管制度，之后才能在發電機和氫管道周圍及制氫站內動火，備齊滅火器材、含氫量測定在允許范圍內、通風系統、氣體置換、加裝嚴密堵板、氣體隔斷系統等是我們需要落實的各項安全措施，等工作票辦理完成和安全措施完成后，才能采取動火。

第二，制氫電解槽和有關如壓力調整器等相關設備要嚴格按照規定進行檢修和維護，保障設備能夠正常運行，使得氫氣能夠符合發電要求。值班室內應設有壓力調整器液位監測儀表，在設備發生故障之時工作人員能夠迅速得知。應停止電解槽運行來維修壓力調整器發生的故障，必須嚴禁煙火和把易爆易燃物品放在發電廠的制氫室內和其它裝有氫氣的設備附近，并應設“嚴禁煙火”的標示牌。一般在10m以內，儲氫罐周圍應設有欄桿，禁止無關人員進入制氫室。

第三，對有關人員要進行氫防火防爆知識教育和滅火技能培訓。發電機、制氫站及氫管道周圍應備有數量足夠的CO2滅火器等滅火器材。發電廠應該在制氫室和機組的供氫站安裝防爆型電氣裝置。門窗應該采用木質，另外為了避免雷電等劇烈活動引起火花等，室外還應裝防雷裝置。

3 結束語

隨著電力的不斷發展，電力是否安全運行受到人們的關注。對于發電廠的氫系統，本文首先簡述了火電廠使用氫冷系統的種種好處，然后通過使用理論計算的方式分析了使用氫氣的危險性，從檢修、運行管理等幾個方面對發電廠氫系統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、嚴密的堵板將空氣管路隔斷、檢修人員應注意事項、氫系統的安全閥應定期校驗等幾個方面來論述，運行方面從使密封油壓在正常范圍內、操作氫系統的閥門等方面論述，管理方面從嚴格實施動火工作票制度、對有關人員要進行氫防火防爆知識教育和滅火技能培訓等方面論述，希望能夠對發電廠氫系統的安全運行提供一些幫助。

參考文獻

[1]蔡興旺.火力發電廠安全評價的研究[D].中北大學，2007.

[2]王宏謙.熱電聯供電廠生產設施安全風險評估[D].中國石油大學（華東），2013.

[3]沈瑛.火力發電廠火災爆炸危險性分析及評價研究[D].西安建筑科技大學，2016.

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

[5]徐瑋.電廠制粉系統防爆與控制的研究[D].浙江大學，2014.