氫能源消防安全對(duì)策研究

黃志勇 龔興夏(中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

消防安全是生產(chǎn)安全管理的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，氫能源是一種新型的清潔能源，廣泛應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)與汽車驅(qū)動(dòng)、航空航天等領(lǐng)域，而氫能源運(yùn)行中安全控制的重點(diǎn)內(nèi)容較多，消防安全控制不僅要關(guān)注氫能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，還應(yīng)綜合分析氫能源產(chǎn)品的儲(chǔ)運(yùn)、使用防火需求，在氫能源體系中落實(shí)防火安全控制責(zé)任，保證氫能源能夠向著更加安全、高效的方向發(fā)展。

1 氫能源火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 氫元素的消防安全風(fēng)險(xiǎn)

氫元素具有較高的化學(xué)反應(yīng)活性，它在常溫環(huán)境下是一種氣體，可燃性較高，如果純凈氫氣與空氣混合并引燃就會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色火焰并放熱，氫氣的空氣環(huán)境燃點(diǎn)較低，并且，氫氣與氧氣以特定比例混合，或者在空氣中混入一定比例的氫氣就會(huì)發(fā)生爆炸，其危害較大，必須給予控制，否則后果不堪設(shè)想。由于氫氣氧化能量相對(duì)較高，因此當(dāng)前航空飛機(jī)會(huì)用液化氫氣作為驅(qū)動(dòng)燃料，也正是由于其易燃易爆的特性，在生產(chǎn)中氫氣通常被劃分到甲類火災(zāi)危險(xiǎn)物范圍中。

1.2 氫能源產(chǎn)品生產(chǎn)中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析

雖然氫元素在地球上有巨大含量，但是我們各領(lǐng)域生產(chǎn)中所使用的氫能源產(chǎn)品則是利用化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)人工制造的，當(dāng)前氫能源產(chǎn)品的常用生產(chǎn)技術(shù)為水電解制氫生產(chǎn)技術(shù)與化石燃料制氫技術(shù)。當(dāng)前世界上氫產(chǎn)品年產(chǎn)量達(dá)到了5000萬(wàn)噸，其中95%以上的商業(yè)氫能源產(chǎn)品是利用礦石能源燃燒所釋放的能量生產(chǎn)出來(lái)的，礦物化石燃料燃燒制氫生產(chǎn)的成本較低且操作生產(chǎn)線也較為成熟，礦物燃料制氫的具體措施有四種方式：其一為甲烷重整制氫技術(shù)，其二則是天然氣熱解制氫生產(chǎn)技術(shù)，其三則是煤氣化制氫技術(shù)，最后是重油部分氫化生產(chǎn)技術(shù)。根據(jù)氫能源產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)分析可知其主要防火風(fēng)險(xiǎn)如下：氫能源生產(chǎn)中所用原材料都屬于易燃易爆范疇，我們根據(jù)其生產(chǎn)技術(shù)的所用材料分析可以看出，甲烷及天然氣、石油都是非常危險(xiǎn)的甲類易燃危險(xiǎn)物，而煤炭也是一種火災(zāi)危險(xiǎn)性物質(zhì)，原材料的消防管理需求較高。并且當(dāng)前氫能源產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程也程度眾多，設(shè)施與技術(shù)都非常復(fù)雜，在生產(chǎn)中半成品的性狀也會(huì)發(fā)生變化，氣態(tài)與液態(tài)產(chǎn)物交替出現(xiàn)，對(duì)生產(chǎn)傳輸及發(fā)生設(shè)備的控制要求較高，設(shè)備的承壓能力及防腐能力都必須達(dá)標(biāo)才能確保生產(chǎn)過(guò)程中各工序生產(chǎn)的消防安全，并且在生產(chǎn)中一定要做好消防應(yīng)急部署，保證一旦發(fā)生火災(zāi)就能夠第一時(shí)間進(jìn)行控制，以防釀成無(wú)可挽回的惡果。除此以外，氫能源產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物比如碳氧化物等在清除過(guò)程中要?jiǎng)佑妹骰穑灿幸欢ǖ幕馂?zāi)隱患存在。

1.3 氫能源存儲(chǔ)過(guò)程中的火災(zāi)隱患

氫氣作為一種氣態(tài)能源物質(zhì)，其存儲(chǔ)難度相對(duì)較大，因此需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化，常用的存儲(chǔ)前處理方式有壓縮、液化以及碳吸附、利用金屬氧化物進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)前在氫能源生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的存儲(chǔ)方式有兩種一種是壓縮存儲(chǔ)，另一種則是液化存儲(chǔ)，這兩種存儲(chǔ)方式都是以氫物理性質(zhì)變化為前提的，其存儲(chǔ)與釋放過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)便。壓縮存儲(chǔ)是通過(guò)高壓手段將氫氣壓縮至高壓鋼瓶當(dāng)中，這種存儲(chǔ)方式使用中氫氣壓縮后壓強(qiáng)極大，很容易對(duì)鋼瓶造成損壞，在鋼瓶上出現(xiàn)氫脆裂紋后整體使用安全性就會(huì)大大降低，裂紋形成泄露通道后就會(huì)帶來(lái)火災(zāi)隱患，壓縮存儲(chǔ)的方式雖然可以降低氫能源存儲(chǔ)的成本，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，但是存在消防隱患，在生產(chǎn)中應(yīng)用的安全控制需求較高。而液化氫能源存儲(chǔ)的技術(shù)手段則是將氫的溫度降低到其沸點(diǎn)以下使氫發(fā)生液化而后將其存儲(chǔ)起來(lái)，其存儲(chǔ)過(guò)程雖然壓力較小不會(huì)導(dǎo)致氫脆裂紋的出現(xiàn)，但是超低溫環(huán)境是液化保存的前提，一旦溫度變化就會(huì)導(dǎo)致液化氫能源產(chǎn)品迅速氣化而爆發(fā)出巨大轉(zhuǎn)化物理能量從而引發(fā)爆炸。氫能源產(chǎn)品的存儲(chǔ)的環(huán)境相對(duì)特殊，容易發(fā)生火災(zāi)后爆炸，消防安全管理需求較高，必須根據(jù)實(shí)際情況做好部署，以防消防事故的發(fā)生。

1.4 氫能源產(chǎn)品運(yùn)輸過(guò)程中的消防隱患

氫能源產(chǎn)品的運(yùn)輸也是首先利用液化或壓縮的技術(shù)手段將氫氣轉(zhuǎn)化為存儲(chǔ)狀態(tài)后利用槽罐車完成氫產(chǎn)品的運(yùn)輸，其運(yùn)輸過(guò)程有諸多環(huán)節(jié)都會(huì)帶來(lái)消防隱患。首先槽罐車上用于氫能源產(chǎn)品存儲(chǔ)的儲(chǔ)罐及對(duì)應(yīng)閥門等保護(hù)設(shè)施如果存在損壞，就會(huì)導(dǎo)致氫能源產(chǎn)品在儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中發(fā)生泄漏而造成消防事故的發(fā)生。其次氫能源產(chǎn)品的運(yùn)輸過(guò)程中的駕駛安全，由于氫能源槽罐車在行駛過(guò)程中存在更大駕駛難度，容易引發(fā)交通事故，而在發(fā)生車輛刮擦或碰撞時(shí)就會(huì)導(dǎo)致氫能源泄露而發(fā)生爆炸，現(xiàn)實(shí)中也確實(shí)有很多司機(jī)在行駛過(guò)程中為了節(jié)約時(shí)間而違規(guī)操作，導(dǎo)致氫能源槽罐車行駛安全效果較差，因此應(yīng)強(qiáng)化槽罐車運(yùn)輸過(guò)程中的安全管理意識(shí)。

2 氫能源消防風(fēng)險(xiǎn)控制措施

2.1 各環(huán)節(jié)落實(shí)消防安全控制責(zé)任

對(duì)于氫能源的生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，無(wú)論是消防安全責(zé)任人，還是消防安全管理人，還是企業(yè)的員工，都有義務(wù)和責(zé)任接受消防安全培訓(xùn)，只有在“人”的層面主動(dòng)重視消防安全工作，堅(jiān)決落實(shí)消防安全責(zé)任，企業(yè)的消防安全氛圍才可能形成，火災(zāi)事故就不會(huì)發(fā)生。因此，氫能源企業(yè)的消防安全責(zé)任人應(yīng)按照國(guó)務(wù)院頒布的《消防安全責(zé)任制實(shí)施辦法》中的相關(guān)規(guī)定，認(rèn)真貫徹落實(shí)法律和規(guī)章制度要求的各項(xiàng)責(zé)任，組織制定企業(yè)的消防安全管理規(guī)定，統(tǒng)籌和計(jì)劃消防安全的經(jīng)費(fèi)，從上層領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)始重視消防安全工作。消防安全管理人應(yīng)當(dāng)主抓單位消防安全的落實(shí)工作，按照公安部61號(hào)令中的相關(guān)要求定期組織開(kāi)展防火檢查和防火巡查，確保廠區(qū)內(nèi)的消防設(shè)施完整好用，定期開(kāi)展消防安全培訓(xùn)教育和消防演練，使所有員工認(rèn)識(shí)到火災(zāi)的危險(xiǎn)性和法律賦予自己的安全責(zé)任。

定期和不定期檢查各項(xiàng)消防設(shè)施，特別是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)行工況情況、各火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器是否已失效，按時(shí)對(duì)各消防設(shè)施進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)鎖情況進(jìn)行定期檢測(cè)。

2.2 提升氫能源安全工程消防技術(shù)水平

氫能源在常溫常壓下是氣體狀態(tài)，屬于C類火災(zāi)，在超低溫狀態(tài)下成液體狀態(tài)，屬于B類火災(zāi)。在對(duì)B、C類火災(zāi)進(jìn)行撲救時(shí)只能選用氣體滅火劑進(jìn)行撲救。我國(guó)目前常用的氣體滅火劑有二氧化碳滅火劑和IG541滅火劑，這兩種滅火器都存在儲(chǔ)存容量小、滅火效率低等問(wèn)題?？梢灶A(yù)想到的是，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，氫能源這種可再生能源會(huì)被廣泛運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，一些儲(chǔ)存容量大的加氫站也會(huì)不斷建設(shè)，僅僅依靠現(xiàn)有的傳統(tǒng)滅火劑很難應(yīng)對(duì)未來(lái)的新能源火災(zāi)，一旦大規(guī)模的氫能源生產(chǎn)廠房發(fā)生火災(zāi)，目前常用的氣體滅火裝置難免會(huì)出現(xiàn)“杯水車薪”的局面。另外，在火災(zāi)探測(cè)器生產(chǎn)及使用方面也有類似的問(wèn)題。因此在消防器械、材料生產(chǎn)、電氣及自控消防系統(tǒng)的升級(jí)科研過(guò)程中一定要根據(jù)當(dāng)前氫能源行業(yè)的需求進(jìn)行針對(duì)性滅火劑及消防器材的研究與生產(chǎn)，特別是氫能源可燃?xì)怏w探測(cè)、紅外火焰探測(cè)技術(shù)、火焰圖像探測(cè)技術(shù)、光纖測(cè)溫探測(cè)技術(shù)、消防聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)的提升氫燃燒與爆炸事故中消防設(shè)施、火災(zāi)前期監(jiān)測(cè)和預(yù)防、滅火材料的使用效果，為氫能源安全生產(chǎn)與使用提供消防保障。

2.3 應(yīng)根據(jù)時(shí)代發(fā)展完善氫能源消防安全法規(guī)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展過(guò)于迅速，各領(lǐng)域的法律法規(guī)還有不夠健全之處，氫能利用過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)設(shè)備的更新需要遵循一定的管理標(biāo)準(zhǔn)與制度體系，但是各地針對(duì)氫能源生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)、使用的管理規(guī)定相對(duì)較少，也沒(méi)有特別權(quán)威的行業(yè)規(guī)范，因此在氫能源安全管理工作中還是存在一些管理細(xì)節(jié)上的問(wèn)題。尤其是跨區(qū)域氫能源儲(chǔ)運(yùn)工作中甚至還存在管理制度不協(xié)調(diào)的尷尬，在實(shí)際落實(shí)方面部分氫能源安全管理工作規(guī)范也存在落實(shí)困難的問(wèn)題。未來(lái)國(guó)家及地方政府應(yīng)更關(guān)注新型能源物質(zhì)的使用及生產(chǎn)安全，針對(duì)氫能源生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)使用等環(huán)節(jié)的消防需求進(jìn)行分析，并制定具有指導(dǎo)性的消防管理規(guī)范，保證氫能源生產(chǎn)的廠房及庫(kù)房消防設(shè)計(jì)效果，并詳細(xì)規(guī)定氫能源生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)使用需要配備的消防設(shè)備、氫能源生產(chǎn)材料及中間產(chǎn)品的存儲(chǔ)消防管理內(nèi)容等。當(dāng)前各地政府還應(yīng)強(qiáng)化氫能源產(chǎn)品生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的消防安全檢查效力，并構(gòu)建氫能源行業(yè)消防安全評(píng)價(jià)體系，根據(jù)企業(yè)消防工作的規(guī)范性情況為企業(yè)打分，一定周期內(nèi)分?jǐn)?shù)較低的企業(yè)應(yīng)勒令整頓，保證氫能源行業(yè)企業(yè)消防安全門檻的作用。

2.4 強(qiáng)化氫能源行業(yè)人員消防安全培訓(xùn)的效力

在氫能源行業(yè)運(yùn)行中，各企業(yè)參與生產(chǎn)的人員眾多，這些人員的操作工序消防控制效果對(duì)氫能源企業(yè)生產(chǎn)安全性優(yōu)化有較大影響，在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，人們對(duì)于消防安全的認(rèn)知與重視程度普遍不足，在一些企業(yè)生產(chǎn)中部分員工在經(jīng)驗(yàn)主義、僥幸心理的影響下實(shí)際操作就會(huì)不規(guī)范。而根據(jù)氫能源各環(huán)節(jié)安全風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估結(jié)果分析，在氫能源生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及使用各環(huán)節(jié)做好消防安全培訓(xùn)能夠有效保證操作人員動(dòng)作的規(guī)范性與安全性，同時(shí)由于培訓(xùn)會(huì)使用大量消防事故案例作為宣教素材，也會(huì)使氫能源從業(yè)人員認(rèn)識(shí)到各項(xiàng)操作消防安全控制的必要性，在實(shí)際生產(chǎn)中真正落實(shí)消防安全技術(shù)操作，并且消防安全培訓(xùn)工作還需向技術(shù)人員灌輸消防器械與藥劑的使用技巧，保證氫能源各環(huán)節(jié)人員的消防操作能力在生產(chǎn)消防安全需求范圍內(nèi)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，在氫能源生產(chǎn)及運(yùn)用過(guò)程中必須明確氫能源產(chǎn)品及原料的火災(zāi)危害，強(qiáng)化防火、防爆安全風(fēng)險(xiǎn)控制力度，氫能源安全管理不僅要監(jiān)理完善的防火、防爆安全控制制度體系，構(gòu)建能夠有效落實(shí)氫能源安全管理責(zé)任的管理層級(jí)，保證氫能源防火安全效力，提升氫能源生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)以及使用過(guò)程中的安全性，進(jìn)而為我國(guó)各領(lǐng)域發(fā)展提供安全能源驅(qū)動(dòng)。