制氢站工程策划安防问题研讨范文

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水电解制氢站内甲类厂房的地面设计方面

《建筑设计防火规范》(GB50016—2006)中第3.6.6条规定：“散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有粉尘、纤维爆炸危险的乙类厂房，应采用不发火花的地面。”《氢气站设计规范》(GB50177—2005)中第7.0.7条规定：“有爆炸危险房间的门窗均应向外开启，并宜采用撞击时不产生火花的材料制作。”从理论上讲，对于氢气来说如果制氢间内发生少量的氢气泄漏，氢气会向屋顶聚集，在工程设计中只要按照《氢气站设计规范》中第7.0.10、7.0.11条来执行，层顶聚集的氢气就能顺利排出屋外，避免爆炸性混合气体的形成，即使地面因摩擦原因产生火花也不会引发火灾、爆炸事故。但是，如果水电解制氢装置的水封装置或者氢气管道大量泄漏，造成氢气在地面大量聚积不能立即排出，一旦发生地面摩擦产生火花，就会引起氢的火灾、爆炸事故。因此，水电解制氢站设计可考虑将地面设计为不发火在地面，通过这一安全措施可有效避免上述安全事故的发生。

水电解制氢装置中氢气管道、阀门、管件材质方面

《氢气站设计规范》(GB50177—2005)中第12.0.1～12.0.3条规定了氢气管道及阀门材质的使用条件限制。对于碳素钢管当设计压力为0.1～3.0MPa时，允许氢气最大流速为15m/s；当设计压力＞3.0MPa时，允许氢气最大流速为10m/s。对于不锈钢管，当设计压力为0.1～3.0MPa时，允许氢气最大流速为25m/s；设计压力＞2.5MPa的氢气管道的阀门材料应采用不锈钢。第12.0.14条中规定：“氢气管道在施工时接触氢气的表面，应彻底去除毛刺、焊渣、铁锈和污垢等，管道内壁的除锈应达到出现本色为止；碳钢管的焊接，宜采用氩弧焊作底焊；不锈钢管应采用氩弧焊；管道、阀门、管件等在安装过程中及安装后，应严格采用措施防止焊渣、铁锈及可燃物等进入或遗留在管内。”由以上规定可知，氢气管道、阀门、管件使用碳素材质具有局限性，实际操作中要完全做到规范中的要求并不易控制。但如果氢气管道、阀门、管件等使用不锈钢材质就避免了在管道内出现铁锈的可能，采用氩弧焊焊接的管道也避免了毛刺、焊渣的出现，从而避免了氢气与管道内含有的铁锈杂质摩擦形成静电火花，有效避免了火灾、爆炸事故的发生。

水电解制氢装置中氢气管道、阀门、管件、仪表等脱脂方面

《氢气站设计规范》(GB50177—2005)中第12章“氢气管道”中均没有提出氢气管道、阀门、管件、仪表等需要进行脱脂的要求，实际上氢气与油脂沾染也不会产生有碍安全生产的化学反应，因此在《氢气站设计规范》(GB50177—2005)中默许氢气生产可以不禁油。但在以水电解制备氢气为核心工艺的制氢站中，在水电解生产氢气的同时，也有氧气产生，如果电解装置中由于电解槽氢氧两侧压差过大，或在检修过程中施工人员误将电解槽正、负极错接导致氢、氧生产系统互换，或重新开车前在对氢系统进行的置换不彻底，这些因素均可能使得氧气送入氢气系统。根据《氧气站设计规范》(GB50030—91)中第9.0.16条规定：“氧气管道、阀门、管件、仪表、垫片及其它附件都必须脱脂。”因氧气与油脂接触后，如碰上火源，会立即引起火灾、爆炸事故。2003年某企业制氧厂内水电解氢气站就因为人员检修过程中将电解槽正、负极错接，导致站内的氢气储罐在生产运行过程中发生爆炸。根据对事故现场的调查推断，电解槽内较高纯度的氧气与压力表内的油脂在0.48MPa的工作压力下有可能发生了强氧化反应而点爆氢氧混合气。因此，如果针对水电解制氢装置中的氢气管道、阀门、管件、仪表进行脱脂，并在开车运行后及时对产品气进行取样检测，类似的爆炸事故就可能避免。

安全措施实施的投资成本与无安全措施的事故成本分析比较

1安全措施实施增加的投资成本

经过以上安全分析可知，水电解制氢站内甲类厂房的地面应采用不发火花的地面，氢气管道、阀门及管件全部使用不锈钢材质，氢气管道、阀门、管件、仪表等均进行脱脂。这3点安全措施并不是国家设计规范强制要求的，但措施的实施能最大限度的预防和减少水电解制氢站的火灾、爆炸事故的产生。由设计实例可知，对单套水电解制氢装置如果按照上述3点安全措施设计并进行施工，预计将增加投资成本约2.875万元。

2无安全措施所造成的事故成本

根据2011年1月1日新修订执行的《工伤保险条例》，因工死亡赔偿的一次性工亡补助金由48～60个月社会职工平均工资变更为上一年度全国城镇居民人均可支配收入的20倍。由此，一次性工亡补助金之和已突破40万。如果在工程设计中为了节省投资，忽略前述3点安全措施进行设计施工，无疑增加了发生氢气火灾、爆炸事故的可能性，一旦发生事故，就是按照伤亡一人计算，会得不偿失。

结论

根据安全措施所增加投资成本与无安全措施所造成的事故成本的分析比较，这3点安全措施在有限增大前期投资的前提下具有较大安全优势，在水电解制氢站设计及建设中值得借鉴和推广，可为水电解制氢行业的安全生产提供更可靠的保障。

作者：王振升王莉莉张琳叶魏光涛单位：河北渤海工程设计有限公司广西大学化学化工学院