高空氣象站水電解制涉氫工作中的安全事項及分析

張欣娥

摘 要：隨著水電解制氫相在全國高空氣象觀測站的廣泛應(yīng)用，做好安全制氫、安全用氫是安全生產(chǎn)的首要工作。根據(jù)制氫用氫工作中的各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合多年的實際經(jīng)驗，提出在制氫、用氫及制氫室設(shè)計施工等方面安全生產(chǎn)的注意事項，并對其原因進行簡單的分析。

關(guān)鍵詞：涉氫業(yè)務(wù) 安全事項 原因分析

中圖分類號：TQ116 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

隨著水電解制氫在全國氣象部門120個探空站廣泛應(yīng)用，做好制涉氫安全工作成了高空業(yè)務(wù)中的一項重點工作，也是氣象部門安全生產(chǎn)的一項主抓業(yè)務(wù)。

目前全國大部分高空站使用的水電解制氫機為邯鄲718所研制的QDQ2-1型制氫機，其制氫原理是在充滿堿性溶液的電解槽中通入直流電，水分子在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣。其化學(xué)反應(yīng)式如下：

陰 極： 2H+ + 2e → H2 ↑

陽 極： 2 OH- -2e →H2O + 1/2 O2↑

總反應(yīng)： 2 H2O→2H2 ↑ + O2↑

電解槽中加堿性物質(zhì)（氫氧化鉀或氫氧化鈉）的作用在于增加水的電導(dǎo)率，堿本身不參加電解反應(yīng)，理論上是不消耗的。QDQ2-1型制氫機在工作電壓、電解液溫度等情況正常下每小時產(chǎn)氫量約為2M?。氫氣的特性是無色無味，質(zhì)量輕，如果氫氣在空氣中的濃度達23%～96%之間時，一遇火源就會發(fā)生爆炸。要確保制涉氫業(yè)務(wù)安全無誤，首先是所有涉氫人員經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)，了解水電解制氫相關(guān)知識和操作技能，了解水電解制氫設(shè)備的基本原理、結(jié)構(gòu)和性能，掌握制氫用氫安全操作技術(shù)，持證上崗。其次還要注意以下環(huán)節(jié)。

1 制氫室、儲氫房及充氣室的合理設(shè)計，是排除安全隱患的基礎(chǔ)

1.1制氫室：

制氫室的整體設(shè)計要嚴(yán)格按照《高空氣象臺站水電解制氫建設(shè)要求》標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計，特別是防雷防靜電、供電設(shè)施一定要按要求設(shè)計。

制氫室屋頂：制氫、儲氫室屋頂一定要使用輕質(zhì)材料，而且最好設(shè)計成尖頂，在尖頂頂端設(shè)通氣孔。因為氫氣特別輕，一旦發(fā)生泄露氫氣立即升到最高處，很容易從頂端通氣孔散發(fā)出去。特別是北方，冬季天氣寒冷，那么平頂房須比尖頂屋多設(shè)幾個通氣孔才能將屋內(nèi)聚集的氫氣盡快疏散出去，這樣室內(nèi)溫度降低很可能導(dǎo)致水管、排氣管及儲氣罐底部結(jié)冰，形成堵塞，易引發(fā)事故。

1.2防靜電裝置

探空平衡器、工作臺面、儲氫設(shè)施、匯流排等設(shè)施都應(yīng)具備良好的接地和防靜電設(shè)施，其接地電阻應(yīng)小于4Ω，各連接點一定要采用焊接方式連接。另制氫室外一定要安裝一個靜電釋放裝置，每個進入制氫室的人在入室之前觸摸一下該裝置，將身體上所帶的靜電釋放干凈，以防靜電帶入制氫室內(nèi)引發(fā)事故。

1.3防凍裝置

北方的冬天，制氫室溫度雖然在0°以上，但有些通向室外或沒有供暖設(shè)施場所的氫氧放空管、氫氣輸送管道及充氣室的氣球充氣管等管道很容易結(jié)冰、堵塞，造成事故。建議在這些管道上采取保溫措施，或綁上暖氣管，讓暖氣與之伴行，并將暖氣與管道用保溫棉包好?；蛘咧苯永夒姛釒В姛釒щ娫纯蓡为毠╇?，根據(jù)需求加熱，亦可與制氫機電源共用，制氫機開啟時同時給相應(yīng)設(shè)施供熱。

1.4氫氣泄漏報警系統(tǒng)

在制氫室安裝氫氣泄漏報警系統(tǒng)，監(jiān)控探頭安在制氫室、儲氫室，顯示、報警系統(tǒng)安裝在綜合觀測值班室。氫氣泄露報警系統(tǒng)要定期檢查。

2 制氫工作中的安全注意事項

制涉氫業(yè)務(wù)人員必須經(jīng)過有關(guān)部門的專業(yè)培訓(xùn)，持證上崗。嚴(yán)格執(zhí)行制氫用氫相關(guān)規(guī)章制度和操作規(guī)程，按操作規(guī)程完成各項制涉氫業(yè)務(wù)。按要求做好制氫機等設(shè)備的維護維修工作，并對維護維修情況做詳實的登記。定期做好制氫設(shè)備設(shè)施的安全檢定工作，對已到期的制氫機、儲氣罐等設(shè)備按程序報廢。對已報廢的設(shè)施一定要嚴(yán)格管理，不得它用或當(dāng)廢鐵處理，否則使用者電焊切割等會造成爆炸、人員傷亡事故，因為高壓已將氫氣分子壓到儲氫罐等設(shè)施的鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

制涉氫業(yè)務(wù)人員、設(shè)備保障維修人員上崗時必須配備防靜電服裝、防靜電鞋、防堿手套等安全防護用品。制氫人員每次制氫前必須做好氫氣純度檢驗和制氫機小室電壓測定，制氫期間盡量不要離開制氫室，隨時觀察制氫機工作情況。溫控設(shè)施要經(jīng)常檢查，隨時觀察電解液溫度和液面平衡情況。電解液溫度感應(yīng)器要定期檢定，否則如果溫度感應(yīng)器壞雖然電解液溫度已達85°但不能及時報警、實施降溫，時間久了就會燒壞電解槽隔膜，隔膜破壞就會出現(xiàn)氫氧混合，當(dāng)達到一定濃度時會造成爆炸事故。電解液短缺不及時補給也會出現(xiàn)上述情況。建議安裝溫度制動控制系統(tǒng)或溫度感應(yīng)原件雙備份，工作人員可從對比兩個溫度感應(yīng)原件的示值而判斷制氫機隨帶的溫度感應(yīng)原件是否正常。

3.用氫及其他涉氫業(yè)務(wù)的安全事項

高空站制氫是為業(yè)務(wù)所用，不得它用。特別是充灌節(jié)日婚慶等活動所用的小氣球，這是特別危險的。因為小氣球大部分是手持或室內(nèi)屋頂漂浮，而且處于人群聚集或離人很近的地方，一旦發(fā)生爆炸，很容易傷及人群。

要進制氫、儲氫場所的工作人員禁止攜帶火柴、打火機、無線通訊設(shè)備和穿化纖工作服，特別是現(xiàn)在每人都有手機，電話隨時打入，如有氫氣泄露，那么在打接過程中可能會有危險發(fā)生。在進入制、儲氫場所前應(yīng)通過觸摸接地體等方式釋放人體和衣服上的靜電。

給氣球充氣時速度不要太快，且儲氣罐內(nèi)一定要殘留一部分氫氣，決不能放空，否則壓力和外界相等時空氣就容易進入儲氣罐，造成罐內(nèi)氫氧混合，一遇靜電或火花即引發(fā)發(fā)生爆炸。儲氫罐體、閥門和連接氣罐或儲氫罐的管道等不能沾附油脂或其它可燃物。

制氫室、儲氫室、充球室等用氫場所不得存放可燃物，同時配備干粉和二氧化碳滅火器等輕便消防器材。室內(nèi)必須設(shè)置消防、清洗用水。

參考文獻

[1] 氣象臺站氫氣作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范，中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QX/T9-2004

[2] 高空氣象臺站水電解制氫建設(shè)要求，中國氣象局，2008年11月

[3] 高空氣象觀測站制氫用氫管理辦法，中國氣象局觀測司，2011年5月