电厂制氢站储氢罐系统隔离置换需注意的问题

黄照单

摘要：近年来，随着化工行业的发展，很多行业的技术都发生了重大的改革、改进。对于制电行业而言也不例外，随着科学家对气体性质、性能的深入研究，我国国内如今的很多电厂都选择了氢冷技术，去取代以前在效率和温升等方面有所不足的空冷技术，来对高温的机组进行冷却。虽然氢冷技术在效率上优于空冷技术，但由于大多数电厂都设置有配套的制氢站，其在运行过程中也有一个严重的缺点：安全性不够。为了贯彻落实国家能源局颁布的《防止电力生产事故的25项重点要求及编制释义》中所提出的“防止氢罐爆炸事故发生”，本文将就氢罐隔离的方法步骤以及隔离过程中一些需要重点注意的事项进行论述，减少危险发生的可能性。

关键词：制氢站;储氢罐;隔离;置换方法;安全

1.对于氢气以及制氢站的初步认识

1.1氢气的理化特性

氢气是一种无色无味，透明且难溶于水的气体，分子量为2.01588，氢气在常温常压或者与其他气体混合时极易燃烧，甚至发生爆炸。氢气是世界上已知的密度最小的气体，其密度只有空气的1/14，（即在一标准大气压和0℃，氢气的密度为0.089g/ml），但因为氢气与氧气混合，容易发生爆炸，并且在点燃或接触到一些催化剂时，容易与其他物质化发生化学反应，所以氢气的安全性能不是很高，常用来做气球的填充气体使用。氢气在101千帕压强下，温度-252.87℃时，氢气可转变为无色的液体，-259.1℃时变成雪狀固体，而利用氢气制冷正是利用氢气的物理性质，使得液化的氢气迅速变为气体形态，汽化吸收热量，降低机器的温度。

1.2制氢站的组成

一个完整的制氢站大体由三部分组成：3组独立分工的框架、气体的储存系统、冷却水循环系统。三组框架的分工、作用、以及所包含的机器各不相同。第一个框架的作用是产生氢气，框架中一般包括电解槽、气液处理装置以及纯化及干燥装置，其中气液处理装置又由氢分离洗涤器、氧分离洗涤器，气体冷却器、碱液过滤器、碱液冷却器、排水器、循环泵等所组成;第二个框架的作用是给发电机补充氢气，该框架主要由管路减压器、压力开关、压力表等组成;第三个框架主要是负责对制造氢气起辅助作用，主要由制氢时所需要的纯水箱、碱液箱、补水泵、工艺管路等配件。

2.关于置换

置换是氢气流通和储存的设备在正式使用之前必须要进行的一个步骤。置换可根据置换对象不同，采取与之相对应的不同的置换介质和方法。如果置换对象是储氢罐，一般工厂有两种方法去完成置换的操作。第一种是采用工业水进行置换，其步骤为在测试完严密性的储氢罐里装满水，在不卸掉水的同时，把压力下降到0.5MPa，再利用制造出来的氢气所产生的压强把水排净。由于氢气不易溶于水，所以我们可以肯定，只要在水满后再用氢气压进行排水，氢气罐中残余的氧气浓度是小于1%的。第二种是采用氮气进行置换，具体步骤为，把纯度为99.5%以上的氮气充入储氢罐中，把氢罐压力由0.05千帕提高到0.5千帕，然后打开排污闸泄压，把压力降低到0.05千帕以下，尽管压力越低，置换效果越好，但一定要保证氢罐压力为正压，切勿把空气再次放进储罐中。

两种置换方法可以说是各有千秋。选用排水的方法进行置换，安全性有保障，并且减少了氮气的使用更加经济，同时也能一定程度上节约置换时间，降低置换的风险;但由于进行完严密性测试后，清罐一直是满水的，所以无法保证在置换完后不残留水分，这就可能是造成制造出来的合格氢气，在进入储氢罐后却转变为不合格氢气。选用氮气的方法进行置换，可以很明显的缩短获取氢气合格露点的时间，但在过程中一定要严格把握氧气的浓度，只要氧气浓度小于3%，则可以停止置换。

3.隔离置换所需要注意的问题

3.1对储氢罐的检测

为保证工作进程顺利以及工作人员的人身安全，在使用之前，必须要对储氢罐进行严格的检查与测试，当前工厂对储氢罐的检验，一般都要进行测量厚度、检验硬度、无损伤检测等项目。检测人员的第一步一般是对氢罐整体进行一个宏观验查。宏观验查是一项基本工作，其分为内部宏观检查和外部宏观检查，能后面其他检验项目提供指导作用。由于电厂对储氢罐外部进行定时的除锈以及补漆，所以外部宏观检查一般发现的问题较少，检查的重点是储氢罐的内部。由于一些原因导致储氢罐内有出现少量积水，造成储氢罐的内部容器的中下部尤其是底部湿度较大，所以罐的内部一般都存在不同程度的锈蚀，具体表现为顶部较轻中下部较为严重，底部最严重。因为内部的后事会影响储氢罐壁的厚度，并会造成储氢罐硬度的改变，所以如果有条件的话，电厂可对容器内部进行一定的防腐处理，从而减少这些问题的发生。同时，由于储存管内有大量的易燃气体，一旦爆炸后果不堪设想，所以储氢罐属于最高级的防火防爆点，在此区域，相关人员一定要严格遵守制氢站动火工作票制度以及公司管理人员针对制氢站防火防爆等发布的相关规定。

3.2对人员的要求

尽管自动化已经取代了很大部分人工需要做的工作，但不可否认的是，电厂的一些工业进程仍旧需要工作人员的操作，所以对工作人员行为的规范，也能在很大程度上减少气体隔离置换中危险产生的可能。以下是我为工作人员提出的几则建议：进入工作现场的人员必须穿戴防静电的服装，严禁携带明火，且必须关闭通讯设备;在检修或者拆卸设备零件时，尽可能使用铜制工具，如果要使用钢或者铁质器械，应该在工具表面上涂抹黄油，以防发生危险;在储氢罐排压和泄气的过程中，工作人员手动打开阀门需注意排空门不可开度过大;工作人员在氢气管道上操作时，如果需要开启相关阀门，应该缓慢开启，防止摩擦产生明火并应该尽量保持氢气流速平稳;工作人员在操作过程中，一定要注意室内的通风情况，加强空气的流通。

4.结束语

氢能源是我国大力探索的清洁能源，作为近年来新兴起的新能源之一，有极其开阔的发展前景。保证氢能源安全并且经济的储存和运输，是当前急需解决和改进的问题，。制氢站是电场中一个非常特殊、不可或缺的组成部分，只有把控制氢站中的安全问题，才能保证工作人员的人身安全，才能保证后续工作的顺利进行。

参考文献：

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