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用，做好安全制氫、安全用氫是安全生產的首要工作。根據制氫用氫工作中的各種規范、標準，結合多年的實際經驗，提出在制氫、用氫及制氫室設計施工等方面安全生產的注意事項，并對其原因進行簡單的分析。

關鍵詞：涉氫業務 安全事項 原因分析

中圖分類號：TQ116 文獻標識碼：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個探空站廣泛應用，做好制涉氫安全工作成了高空業務中的一項重點工作，也是氣象部門安全生產的一項主抓業務。

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，水分子在電極上發生電化學反應，分解成氫氣和氧氣。其化學反應式如下：

陰 極： 2H+ + 2e → H2 ↑

陽 極： 2 OH- -2e →H2O + 1/2 O2↑

總反應： 2 H2O→2H2 ↑ + O2↑

電解槽中加堿性物質（氫氧化鉀或氫氧化鈉）的作用在于增加水的電導率，堿本身不參加電解反應，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氫量約為2M?。氫氣的特性是無色無味，質量輕，如果氫氣在空氣中的濃度達23%～96%之間時，一遇火源就會發生爆炸。要確保制涉氫業務安全無誤，首先是所有涉氫人員經過嚴格的培訓，了解水電解制氫相關知識和操作技能，了解水電解制氫設備的基本原理、結構和性能，掌握制氫用氫安全操作技術，持證上崗。其次還要注意以下環節。

1 制氫室、儲氫房及充氣室的合理設計，是排除安全隱患的基礎

1.1制氫室：

制氫室的整體設計要嚴格按照《高空氣象臺站水電解制氫建設要求》標準來設計，特別是防雷防靜電、供電設施一定要按要求設計。

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

1.2防靜電裝置

探空平衡器、工作臺面、儲氫設施、匯流排等設施都應具備良好的接地和防靜電設施，其接地電阻應小于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引發事故。

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。或者直接捆綁電熱帶，電熱帶電源可單獨供電，根據需求加熱，亦可與制氫機電源共用，制氫機開啟時同時給相應設施供熱。

1.4氫氣泄漏報警系統

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

2 制氫工作中的安全注意事項

制涉氫業務人員必須經過有關部門的專業培訓，持證上崗。嚴格執行制氫用氫相關規章制度和操作規程，按操作規程完成各項制涉氫業務。按要求做好制氫機等設備的維護維修工作，并對維護維修情況做詳實的登記。定期做好制氫設備設施的安全檢定工作，對已到期的制氫機、儲氣罐等設備按程序報廢。對已報廢的設施一定要嚴格管理，不得它用或當廢鐵處理，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施的鋼結構內部。

制涉氫業務人員、設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。溫控設施要經常檢查，隨時觀察電解液溫度和液面平衡情況。電解液溫度感應器要定期檢定，否則如果溫度感應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，隔膜破壞就會出現氫氧混合，當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上述情況。建議安裝溫度制動控制系統或溫度感應原件雙備份，工作人員可從對比兩個溫度感應原件的示值而判斷制氫機隨帶的溫度感應原件是否正常。

3.用氫及其他涉氫業務的安全事項

高空站制氫是為業務所用，不得它用。特別是充灌節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屋頂漂浮，而且處于人群聚集或離人很近的地方，一旦發生爆炸，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、無線通訊設備和穿化纖工作服，特別是現在每人都有手機，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生。在進入制、儲氫場所前應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，造成罐內氫氧混合，一遇靜電或火花即引發發生爆炸。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。室內必須設置消防、清洗用水。

參考文獻

[1] 氣象臺站氫氣作業安全技術規范，中華人民共和國氣象行業標準QX/T9-2004

[2] 高空氣象臺站水電解制氫建設要求，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