高空探測業務制氫及用氫安全探討

陳成衛

摘 要 氫氣在高空氣象探測業務中占據著極其重要的地位，其是獲取高空氣象探測數據資料的關鍵要素。因此，制氫及用氫屬于高空氣象探測業務中的重要工作。但由于氫氣本身具備易燃易爆的特點，在制氫及用氫工作開展過程中勢必會存在各種安全隱患。主要結合三亞市氣象局高空探測業務實際情況，首先闡述了氫氣的危險性，接著探討了導致氫氣出現燃燒、爆炸等危險狀況的原因，最后提出了幾點制氫及用氫工作安全策略，以確保高空探測業務的正常開展以及操作人員的生命安全。

關鍵詞 高空探測業務；制氫；用氫；安全探討

中圖分類號：S163 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.26.050

氫氣屬于臺站高空探測業務不可或缺的部分，同時氫氣在各類氣體中危險程度也穩居第一位。因此，高空探測業務制氫及用氫成為國家監管的重點工作之一，同樣也是氣象單位安全工作的重要部分，其對于氣象部門的管理水平以及操作人員提出了更多、更嚴格的要求。根據氫氣的危險性及影響因素，要求氣象部門高度重視制氫設備的安全運行，強化安全管理制度建設，做好氫氣生產與使用操作人員的培訓工作，嚴格執行相關規章制度及技術規范要求，減少火災、爆炸等事故的發生，以期保障人身安全以及保護國家財產[1]。

1 氫氣的危險性

氫氣是一種無色、無嗅、無毒、易燃易爆的氣體。在各種氣體中，氫氣的密度最小。常溫下，氫氣的性質很穩定，不容易與其他物質發生化學反應。但當條件改變時（如點燃、加熱、使用催化劑等），氫氣的危險系數就很大。氫由于無色無味，燃燒時火焰是透明的，因此其存在不易被感官發現，當空氣中氫氧體積比為4%～75%時，就容易形成爆炸混合物，引發燃燒爆炸事故。

2 造成氫氣燃燒以及爆炸的主要原因

造成氫氣燃燒及爆炸的主要原因除了直接的電打火或明火等火源之外，還有間接火源。間接火源主要有靜電和雷電。因為靜電無法用肉眼看到，經常會被忽略，所以靜電產生的火花是造成氫氣球出現火災或爆炸的主要隱患。一是人體帶電。若人穿的衣服屬于電阻率較高的化纖材質，必將會存在較高的電位，假如人體帶的電與球皮及鋼瓶帶電極性不一致，將會形成較大的電位差，這時候就會形成靜電火花。氣球施放人員在充灌及放氣工作中如果有脫衣動作，那么在這個動作中有時也會形成靜電火花。二是氣體帶電性。氣體中通常夾雜著液體或固體雜質[2]。當氣體同這些雜質一同高速噴出，導致氣體同雜質一同于容器內活動，并同容器內壁產生碰撞與摩擦，在進行相向分離的時候，微粒與容器壁均附這等量異號的電荷，就形成了靜電。氫氣自制氫缸、球皮及鋼瓶內高速噴出時，瓶內部存在的氧化鋁或石墨等雜質均是形成靜電的重要因素。三是氫氣球充灌及收球時形成高電位。一方面因為氣體的帶電性，氣球充灌的時候氫氣自制氫缸或者鋼瓶噴出經過橡皮管至球皮的工作中，制氫缸、球皮及導管在靜電的作用下存在高電位；另一方面，在收球放氣的過程中，氫氣自球皮內噴出之后，球皮在靜電的作用下出現高電位，這極易造成球皮燃燒，發生火災事故。四是氫氣高速噴出過程中產生靜電量大小的影響原因。首先，與其涵蓋的雜質的量相關。涵蓋的固體或液體雜質愈多，則帶電量愈多；其次，與氫氣的流速相關，氫氣的流噴速度愈大，則帶電量愈大；最后，與容器、噴出嘴以及管道等材質相關，通常塑料材質要比橡膠帶材質的帶電量多。

3 高空探測業務制氫及用氫安全策略探討

3.1 加強制氫及用氫安全學習，確保業務安全開展

在日常的制氫及用氫過程中，工作人員要加強對操作流程的學習，熟練掌握各項流程，提高自身操作技能。同時，要保持高度負責的工作態度，嚴格按照相關工作制度以及各個流程步驟開展工作，確保實現規范操作。另外，在工作中不斷積累工作經驗，提升對于制氫設備設施的維護能力，以期確保制氫及用氫業務安全開展。例如，在值班時，要經常對相關設備設施進行仔細檢查，確保管道暢通；定期對電解槽電壓進行檢查，在制氫中要進行分析；要定期對過濾網進行清洗，確保電解液保持清潔。

3.2 加強對制氫室及制氫設備的管理

氣象部門需要加強對制氫室及制氫設備的管理。一是要建立健全制氫站進出制度，凡是出入制氫站的人員必須要進行登記，嚴禁閑雜人員出入制氫場地；二是輸氫管道及圍墻位置需要設置“嚴禁煙火”醒目標志，制氫場所及其周邊嚴禁堆放易燃易爆物品；三是制氫室頂部需要加裝通風裝置，以避免氫氣聚集，造成危險事

故；四是建立一套制氫設備的安全技術檔案，主要包括制氫設備的日常生產、充裝使用情況登記錄、定期檢查記錄及故障維修記錄等，要從檔案中汲取經驗與不足，從而更加可靠地開展制氫及用氫工作；五是要對制氫室及相關設備加裝防雷裝置，同時為了避免設備在運行中產生靜電需要加裝接地地網，確保設備接地良好。需要注意的是，防雷設施及接地裝置必須符合防雷設計相關規范要求，并要求定期進行檢測，確保其能夠正常使用[3]。

3.3 氫氣球充灌、放氣過程中防靜電措施

氫氣球充灌、放氣過程中防靜電措施如下。一是操作人員在工作時最好穿著能夠防靜電的衣服，既不能在制氫及用氫穿著尼龍等容易形成靜電的衣服，也不能在氫氣球充灌、放氣場所脫衣。二是灌氫氣球的時候，制氫缸應保證良好接地，在工作中可以采用導線就近同防雷接地體進行相連接。三是在高空探測業務中要運用含雜質較少的氫氣。用制氫缸制氫充灌時，要先將管道、接口、球皮等地方的污物清理干凈，同時需要冷卻降低水汽含量。四是要控制好充灌時氫氣的流速，要求流速愈小愈好，通常情況下需要保證不超過8 m/s，以最大程度的減小靜電量。五是在收球時，需要將氫氣球進行倒懸排放，嚴禁人為擠壓加速排放而導致帶電量增加，在折疊球皮前最好使球皮接觸接地金屬物體從而達到釋放靜電的目的，減少安全事故的發生[4]。

4 結語

制氫及用氫是高空氣象探測業務的重要環節。由于氫氣具備一定的危險性，在制氫及用氫過程中容易引發火災、爆炸等事故。因此，必須要高度重視高空探測業務制氫及用氫的安全工作。在日常的制氫及用氫過程中，操作人員要提高安全防范意識，加強制氫及用氫的安全學習，嚴格按照相關規范要求進行操作。此外，要加強對對制氫室及制氫設備的管理，在氫氣球充灌、放氣過程中要采取相關防靜電措施，以減少或避免火災或爆炸事故的發生。

參考文獻

[1]張景云.加強制氫安全生產管理不斷提高技術保障水平[J].氣象水文海洋儀器，2007（4）：67-69.

[2]王文志，郭家旭，郭英杰.高空探測業務中制氫與用氫安全[J].現代農業科技，2010（8）：29.

[3]許正旭，李輝.水電解制氫系統安全體系建設探討[J].青海氣象，2007（1）：52-54.

（責任編輯：劉昀）