石油化工項目中氫氣爆炸的預防控制

□劉建龍 于穎琪

氫氣是常見的工業氣體之一，在石油化工、冶金、電子、食品加工、有機合成等方面都有著廣泛的應用，此外氫氣還用作航天燃料[1]。在石油化工領域，氫氣作為重要的原料，用于甲醇生產、合成氨以及石油煉化過程的各類加氫反應。

一、氫氣的燃爆危險性

氫氣是一種無味、無色、極易燃爆的氣體[2]。同時，氫氣還是一種極易滲透和擴散的氣體[3]。與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱或明火即發生爆炸，爆炸極限4%～75%(體積比)，自燃溫度500℃，最小點火能0.019MJ[4]。

二、發生氫氣爆炸的條件

發生氫氣爆炸必須具備的兩個條件：一是氫氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物；二是激發源：包括明火、電氣火花、機械火花、靜電火花、高溫等。在石油化工項目中預防氫氣爆炸通常主要防止上述兩個條件的形成。

三、氫氣爆炸的預防措施

(一)防止形成爆炸性氣體混合物。

1.防止氫氣設備、管道內形成爆炸性氣體混合物的措施。一是氫氣設備、管道引入氫氣前，采用惰性氣體置換或注水排氣法進行置換直到采樣分析氧含量合格；二是氫氣設備、管道均為正壓操作，嚴禁形成負壓，防止空氣進入氫氣設備或管道；三是設備定期檢驗，防止內漏造成氫氣與其它介質互滲。

2.防止氫氣泄漏的措施。一是氫氣管道采用無縫金屬管道，管道連接采用焊接方式，減少設備密封、管道連接等易泄漏點；二是按照法規、規章、標準規范等要求選擇合適的管道及管道組成件，氫氣管道的設計、制造、安裝、檢驗嚴格按照相關規定執行；三是設置壓力監測儀表，具有報警、聯鎖等功能，合理設置安全閥防止系統超壓引起氫氣泄漏。

3.防止氫氣積聚達到爆炸限的措施。一是氫氣泄放管道設置稀釋管道，在氫氣泄放時混入水蒸汽、氮氣等氣體，降低泄放氣中氫氣濃度；二是含有氫氣的放空管道引至室外高處排放；三是氫氣設備、管道布置在通風良好的房間內，如有可能布置在敞開或半敞開廠房中，防止氫氣在廠房中積聚；四是設置氫氣檢測器，在氫氣積聚達到其爆炸下限前及時發現，并發出警報，且可以聯鎖啟動事故風機對廠房加強通風。

(二)防止產生激發源。一般可采取以下措施防止產生激發源：一是生產、儲存、使用氫氣的場所火災危險性分類為甲類，其與明火、散發火花地點的距離滿足相關規范的要求；二是防止產生靜電火花，包括生產、儲存、使用氫氣的場所出入口設置人體靜電導除裝置、操作人員穿防靜電工作服等措施；三是氫氣系統運行時不準敲擊、檢修時使用防爆工具、操作人員禁止穿帶釘的鞋子，以免撞擊產生火花；四是生產、儲存、使用氫氣的場所使用防爆電氣設備；五是含有氫氣的放空管道設置阻火器；六是生產、儲存、使用氫氣的廠房設置可靠的防雷設施；七是生產、儲存、使用氫氣的場所附近管控車輛通行，并配備防火帽。

三、結語

氫氣作為重要的原料在石油化工領域有著廣泛的應用，由于氫氣本身的危險特性，石油化工項目中必須高度重視氫氣爆炸事故的預防。本文從氫氣爆炸的條件入手探討了在石油化工項目中預防氫氣爆炸事故的措施，對石油化工項目安全使用氫氣有一定的借鑒意義。