湿式除尘器氢气爆炸事故控制研究*

为降低铝合金湿式除尘系统发生氢气爆炸事故的风险,提出1种氢气抑制的方法用来降低铝合金湿式除尘系统发生氢气爆炸事故的可能性。选取柠檬酸钠作为抑制剂开展抑氢实验研究,得到不同浓度的柠檬酸钠溶液随时间变化的抑氢曲线。当柠檬酸钠溶液浓度为0.4~4 g/L时,能有效抑制铝合金粉尘与水的反应。通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和能量色散谱（energy dispersive spectroscopy,EDS)分析对铝合金粉与柠檬酸钠溶液反应后的产物进行表征。最后,对本文提出的抑氢方法的经济性进行分析,明确该方法在节约安全投入方面具有非常明显的优势。抑氢本质化安全设计方法为控制铝合金湿式除尘系统氢气爆炸事故提供了1种新的思路,同时也可被控制核反应堆氢气爆炸事故所借鉴。     

油氢合建站储氢瓶组氢气泄漏扩散行为研究

为探究油氢合建站储氢瓶组阀体面板失效后引发的氢气泄漏事故及氢气扩散行为的影响因素,根据真实场景构建等比例数值模型,针对不同泄漏源和环境风力条件下的氢气泄漏扩散过程进行了模拟研究,从事故后果角度提出了不同事故场景下的应急处置方式。结果表明,当储氢瓶组发生小孔泄漏时,氢气运动沿中心线形成欠膨胀射流,在泄漏源周围形成氢气云团高浓度分布。随着泄漏口孔径增大,短时间内氢气扩散在距离泄漏源较远区域形成具备爆炸性的混合气云团。氢气泄漏方向的改变直接影响其扩散行为的变化,促使氢气/空气混合气云团分布区域呈现显著差异。对于水平泄漏模式下的氢气扩散行为要着重考虑站内装置和设备的阻挡作用,而竖直向下的泄漏模式会造成范围更广的高浓度氢气聚集。随着环境风力的增强和站内布局复杂化,泄漏氢气在局部区域浓度升高,沿下风向水平范围的扩散半径增大,而在竖向空间的扩散高度下降,爆炸性混合气云呈现朝下风向区域移动的趋势。     

氢气瓶爆炸事故的安全性问题分析及预防措施

随着国民经济的快速发展,氢气的需求量越来越大,与其相关的氢气瓶爆炸事故也越来越多,给国家和人民财产造成了重大经济损失。为保证氢气瓶安全,通过对氢气瓶爆炸事故进行事故树分析,并提出了预防措施。     

基于后果的氢气管道泄漏典型事故风险分析

根据高斯羽流、固体火焰模型及TNT当量法,得到针对氢气的扩散、热辐射与超压的后果模型。以我国某氢气管道为例,计算求解后果模型,分析了不同泄漏孔径、不同泄漏喷射角度的氢气管道泄漏典型事故后果,并揭示氢气泄漏扩散、喷射火与爆炸演化原因。量化了氢气管道泄漏的潜在影响半径,发现氢气管道风险大于天然气管道,为氢气管道早期设计与安全运行提供了理论支撑。     

氢气缓冲罐雷击火灾爆炸事故后果分析

分析了雷击引起氢气缓冲罐的危险性,在对某制气基地氢气缓冲罐遭受雷击发生火灾、爆炸危险辨识的基础上,运用喷射火模型和蒸气云爆炸模型对氢气缓冲罐雷击火灾爆炸事故后果进行了模拟计算。结果表明氢气缓冲罐发生喷射火时的伤亡半径不大,发生爆炸的伤亡半径达近50m,可造成严重事故后果,应采取相应的防雷措施,尽量避免氢气缓冲罐发生雷击爆炸。     

科技博览

氢气安全储存技术由哈尔滨工业大学承担的可为电动汽车燃料电池服务、提高发动机推力的科研项目已经通过鉴定。该项目可使氢气安全、有效地储存,并能使储氢器的能源综合利用率达到80％。该成果为氢能源高效、安全储存设备制造,提供了技术支持,可成为固定式储氢器内氢气的载体,把通过其他途径生产出来的氢气,安全、有效地储存起来。固定式储氢器可广泛应用于氢能源生产系统、氢气供应站或中小规模的储氢系统,也可为电动汽车燃料电池服务。本项研究成果现已获得三项国家发明专利。     

埋地输氢管道泄漏爆炸事故后果模拟分析

为了输氢管道的安全建设与运营,基于计算流体力学FLACS软件,模拟了埋地输氢管道在半受限空间内的泄漏爆炸事故后果,探讨了泄漏孔径、泄漏时长、输氢压力和环境风速对爆炸事故后果的影响规律,并得出相应的危险区域。结果表明:泄漏孔径、输氢压力和最大爆炸超压均与危险区域呈正相关关系,泄漏时长对事故后果几乎无影响;随着输氢压力的增大,危险区域受建筑物和风速的影响更为明显,在建筑物附近形成了狭长的危险区域带;最大爆炸超压和危险区域随环境风速的增大均呈现出先增大后减小的趋势。     

氢气爆炸特性研究

本文研究、总结了氢气与空气(氢气与氧气)的混合物的爆炸特性.即氢气在空气中,在比较低燃烧界限的情况下,只有向上的传播和非常少的超压可以观测得到.正因为氢气的这种特性,将氢应用于科技将极大地推进社会进步,氢燃料将成为一种主要的能源.然而,氢技术应用的成功与否主要取决于氢使用的安全性.所以,必须掌握实际使用时氢气燃烧的性能.本文在日本过去十年实验数据的基础上,通过实验研究了氢气与空气混合物的燃点.研究了氢气、氧气混合物经氮气稀释后,按化学当量比例将不同浓度的氢气与空气进行混合,并得出了低温下的爆炸压力特性.随后,分别讨论了在初始压力下一致的情况下,试管直径相同的状况下,氢气与空气混合浓度相同的情况下,这三种爆轰传播限制之间的关系.得出了在空气中直接点燃的发生爆轰的最小试管直径,最小的装药量之间的关系,进行了爆轰危险性分级.最后,文章概括比较了氢与其他燃料的燃烧特性,评估了氢气燃烧过程中的危险与安全因素.     

基于木质素磺酸钙的湿式除尘系统氢气爆炸事故控制措施研究

为了减少湿式除尘系统发生氢气爆炸事故的可能性,提出通过抑制湿式除尘系统中铝粉与水反应的方法来从本质上加以控制。选取木质素磺酸钙为抑制剂,利用研发的金属粉与水反应产生氢气测试仪进行氢气抑制实验,得出不同浓度木质素磺酸钙溶液随时间变化的抑氢曲线,表明木质素磺酸钙能较好地抑制铝粉和水反应产生氢气。使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和傅里叶变换红外光谱法（Fourier Transform Infrared,FTIR）对铝粉与木质素磺酸钙溶液反应后的产物进行表征,研究木质素磺酸钙的抑制机理。研究结果表明:可以将木质素磺酸钙应用到铝制品抛光打磨场所的湿式除尘系统中,从而降低氢气爆炸事故发生的可能性。     

氢气瓶安全使用常识(续)

氢气瓶的使用 使用氢气瓶的场 所,是一种危险作业场 所,必须提高革命警惕 做好保卫工作,严防敌 人破坏。同时工作人员 也应严格执行安全规章 制度,防止发生事故。 在使用氢气瓶时, 开启瓶咀阀门一定要慢,不能操之过急.否则容易引起氢气着火事故。为什么开启阀门过快就能引起氢气着火呢?目前说法不一,有的说是由于静电造成,也有的说是由于磨擦生热造成,到底是什么原因还不太清楚,有待进一步探索。在开启阀门时所用的搬手,一定要用铜的,不要用铁的,铁的与钢瓶碰击易产生火花,这也是氢气瓶在开启阀门时着火的一个原因。着了火怎么办?不要惊慌,…     

压水堆乏燃料干式贮存潜在事故的前瞻性分析

基于预防事故、促进安全的考量,对我国正在起步的压水堆乏燃料干式贮存的潜在事故进行了前瞻性研究。采取预先危险性分析方法,分别对准备、运输和贮存3个工艺区域的潜在事故及其风险因素、触发条件和事故概况进行分析,得出各项事故的危险性等级;再分别对潜在事故进行后果分析和概率分析,得出各类事故的后果类别和概率类别;然后求出各项事故的风险指数,推定出外照射、衰变热移出受阻、起重机械事故所致的放射性物质泄漏和辐射屏蔽减效等4类事故的风险是不可接受的,内照射与极端灾害事件所致的放射性物质泄漏、辐射屏蔽减效和氢气爆炸等4类事故的风险是可接受的,可作为一项基础性的安全防范依据,应用于压水堆乏燃料干式贮存设施的决策、规划、设计、建设及建成后的运行管理。     

基于FLACS的氢气检测器布置优化

采用某石化装置1∶1模型,以位于框架平台上的氢气分液罐泄漏为例,运用事故后果模拟软件FLACS构建计算流体力学模型并将氢气检测器设置为模型中的检测点,通过氢气泄漏及扩散过程数值模拟获得各检测点的氢气体积分数及响应时间,据此对氢气检测器的布置进行优化。主要研究成果有:1)提出氢气检测器探测效率的评价标准;2)明确工程中氢气检测器相对于潜在释放源的最优水平和竖向位置;3)给出花纹钢板和格栅板2种不同上层平台形式下氢气检测器的布置方案。     

新型油氢合建站事故风险评价及应用

油氢合建站作为新型能源基础设施,在实现传统油品加注和氢燃料运营的过程中出现诸多安全新问题。为规避此类问题带来的事故风险,以上海首座油氢合建站为研究对象,通过定性和定量相结合的方法对其建造、运营及维护过程中的事故危险源及有害因素进行风险分析。基于FTA确定引起油氢合建站内危险物质泄漏、火灾及爆炸事故的事件重要度和高风险因素,通过F&EI评价法对油氢合建站危险因素进行定量计算,确定其发生事故的最高危险等级为非常大,暴露危险区域面积为6015.65 m²。基于此,从安全管理、泄漏防控措施、防火防爆技术及事故应急处置等方面提出事故风险管控对策,采用一系列安全管控补偿措施后,油氢合建站事故危险等级降至较轻以下,暴露危险区域被控制在780 m²内。     

基于FLACS的化工园区公共管廊事故后果模拟

针对化工园区公共管廊的特点,利用FLACS软件对上海化学工业区内的公共管廊进行三维建模,在考虑风场、建筑物等因素影响的基础上,模拟了丙烯和氢气管道的介质泄漏扩散及爆炸事故,分析了特定场景中的可燃云团扩散过程、爆炸冲击波发展规律及后果严重程度。研究结果表明,丙烯和氢气管道发生泄漏后都可能引发气云爆炸,且通风状况越差、障碍物越多,爆炸冲击波的破坏作用越强。当管内介质为丙烯时,爆炸后果影响较轻;而管内介质为氢气时,爆炸会对周围建筑物和人员造成较大的破坏,且局部区域存在较高的爆炸超压值。模拟结果为公共管廊的规划布局、事故预防、安全管理等提供了理论指导。     

高压储氢系统泄漏爆炸事故的动力学演化

为研究燃料氢气泄漏、爆炸的特性和规律,预防高压储氢系统中氢气泄漏爆炸事故发生,以加氢站为背景,数值仿真45 MPa高压储罐氢气泄漏并引发爆炸事故,分析泄漏爆炸动力学性质以及爆炸波在非均匀氢气浓度中的传播机制。同时,基于泄漏爆炸事故演化的力学机理,开展氢气泄漏爆炸动态风险分析,针对氢气不同泄漏量,建立泄漏扩散形成的气云体积、气云爆炸产生的冲击波与空间x,z方向上危害距离之间关系。研究结果表明：氢气泄漏过程中,气云氢气浓度变化与流场雷诺数具有较好一致性;氢气扩散受到高压储氢罐周围装置影响,流场中氢气浓度分布不均匀;当发生燃烧爆炸事故时,冲击波参数和湍动能变化梯度大;得到复杂布局区域冲击波超压峰值与比例距离之间关系式,其相比于理论方法更精细、计算结果更准确。研究结果可为降低高压储氢系统泄漏爆炸事故后果、采取有效防护措施提供一定依据。     

氢气球燃爆及预防

4月 2 1日下午 ,在武汉市洪山区鲁巷购物中心广场发生一起氢气球燃爆事故 ,当场灼伤 2 0人 ,其中 2人伤势较重。时下各种庆典仪式、广告促销 ,例如商场公司开业、博览会、展销会、庆视会、开工、竣工等活动都少不了使用大型氢气球。可是许多人 ,尤其是礼仪公司、广告公司中操作者不具备安全使用氢气的基本知识 ,往往会酿成一些危害公共安全的事故。氢 (Ｈ)是自然界中分布最广泛的元素之一 ,在地球地壳中大约含1% ,空气中游离氢的含量大约有1ｐｐｍ。氢是生命生物体维持生命不可缺少的成份。氢是一种无色无嗅、微溶于水、易燃易爆的气体。氢…     

一起氢气火灾事故分析

2007年12月11日，江苏某化工有限公司（以下简称甲公司）氯碱车间压缩氢工段发生一起因氢气瓶着火、致使连云港某化工有限公司（以下简称乙公司）运输车辆车头和部分气瓶瓶阀烧毁的事故。     

盐岩地下储气库泄漏事故后果评价模型研究进展

利用盐岩地层建设地下油气储库群已成为各国发展能源储备的重要方向,然而关于储库区安全防护的研究至今仍处于探索阶段。考虑到盐岩储气库泄漏事故与储(输)气设施(管道)事故灾害作用相近,总结评述近几十年来国内外学者在储(输)气设施(管道)泄漏事故后果评价方面的研究成果及其存在的不足,并提出盐岩地下储气库泄漏事故安全评价需重点研究的问题。从理论、试验和数值模拟3个方面,对可燃气体火灾热辐射和蒸气云爆炸超压的后果评价模型研究现状进行系统总结,为盐岩地下储气库的安全防护研究提供思路。     

300m3易燃易爆湿式氢气贮柜爆炸事故分析

针对某动力公司300m^3易燃易爆湿式氢气贮柜发生燃烧爆炸事故的现场情况,首次给出了湿式氢气贮柜发生爆炸的可能原因和事故的技术分析过程,建立了相应的事故数学分析模型和爆炸燃烧方程,提供了湿式氢气贮柜发生爆炸事故的数学模拟计算方法,确定了300m^3湿式氢气贮柜发生爆炸事故原因,为我国类似企业开展湿式氢气贮柜火灾爆炸事故分析提供了可借鉴的理论和方法依据。     

室内氢气泄漏扩散的数值模拟

氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。