電廠制氫站儲氫罐系統隔離置換需注意的問題

黃照單

摘要：近年來，隨著化工行業的發展，很多行業的技術都發生了重大的改革、改進。對于制電行業而言也不例外，隨著科學家對氣體性質、性能的深入研究，我國國內如今的很多電廠都選擇了氫冷技術，去取代以前在效率和溫升等方面有所不足的空冷技術，來對高溫的機組進行冷卻。雖然氫冷技術在效率上優于空冷技術，但由于大多數電廠都設置有配套的制氫站，其在運行過程中也有一個嚴重的缺點：安全性不夠。為了貫徹落實國家能源局頒布的《防止電力生產事故的25項重點要求及編制釋義》中所提出的“防止氫罐爆炸事故發生”，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注意的事項進行論述，減少危險發生的可能性。

關鍵詞：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，（即在一標準大氣壓和0℃，氫氣的密度為0.089g/ml），但因為氫氣與氧氣混合，容易發生爆炸，并且在點燃或接觸到一些催化劑時，容易與其他物質化發生化學反應，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101千帕壓強下，溫度-252.87℃時，氫氣可轉變為無色的液體，-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，使得液化的氫氣迅速變為氣體形態，汽化吸收熱量，降低機器的溫度。

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組獨立分工的框架、氣體的儲存系統、冷卻水循環系統。三組框架的分工、作用、以及所包含的機器各不相同。第一個框架的作用是產生氫氣，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、循環泵等所組成;第二個框架的作用是給發電機補充氫氣，該框架主要由管路減壓器、壓力開關、壓力表等組成;第三個框架主要是負責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、補水泵、工藝管路等配件。

2.關于置換

置換是氫氣流通和儲存的設備在正式使用之前必須要進行的一個步驟。置換可根據置換對象不同，采取與之相對應的不同的置換介質和方法。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。第一種是采用工業水進行置換，其步驟為在測試完嚴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生的壓強把水排凈。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。第二種是采用氮氣進行置換，具體步驟為，把純度為99.5%以上的氮氣充入儲氫罐中，把氫罐壓力由0.05千帕提高到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。選用排水的方法進行置換，安全性有保障，并且減少了氮氣的使用更加經濟，同時也能一定程度上節約置換時間，降低置換的風險;但由于進行完嚴密性測試后，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，在進入儲氫罐后卻轉變為不合格氫氣。選用氮氣的方法進行置換，可以很明顯的縮短獲取氫氣合格露點的時間，但在過程中一定要嚴格把握氧氣的濃度，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，必須要對儲氫罐進行嚴格的檢查與測試，當前工廠對儲氫罐的檢驗，一般都要進行測量厚度、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行一個宏觀驗查。宏觀驗查是一項基本工作，其分為內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作用。由于電廠對儲氫罐外部進行定時的除銹以及補漆，所以外部宏觀檢查一般發現的問題較少，檢查的重點是儲氫罐的內部。由于一些原因導致儲氫罐內有出現少量積水，造成儲氫罐的內部容器的中下部尤其是底部濕度較大，所以罐的內部一般都存在不同程度的銹蝕，具體表現為頂部較輕中下部較為嚴重，底部最嚴重。因為內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，電廠可對容器內部進行一定的防腐處理，從而減少這些問題的發生。同時，由于儲存管內有大量的易燃氣體，一旦爆炸后果不堪設想，所以儲氫罐屬于最高級的防火防爆點，在此區域，相關人員一定要嚴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布的相關規定。

3.2對人員的要求

盡管自動化已經取代了很大部分人工需要做的工作，但不可否認的是，電廠的一些工業進程仍舊需要工作人員的操作，所以對工作人員行為的規范，也能在很大程度上減少氣體隔離置換中危險產生的可能。以下是我為工作人員提出的幾則建議：進入工作現場的人員必須穿戴防靜電的服裝，嚴禁攜帶明火，且必須關閉通訊設備;在檢修或者拆卸設備零件時，盡可能使用銅制工具，如果要使用鋼或者鐵質器械，應該在工具表面上涂抹黃油，以防發生危險;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，如果需要開啟相關閥門，應該緩慢開啟，防止摩擦產生明火并應該盡量保持氫氣流速平穩;工作人員在操作過程中，一定要注意室內的通風情況，加強空氣的流通。

4.結束語

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，有極其開闊的發展前景。保證氫能源安全并且經濟的儲存和運輸，是當前急需解決和改進的問題，。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，才能保證后續工作的順利進行。

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