氫燃料安全再敲警鐘 通向安全加氫站的中國道路怎么走？

　　引言：

　　當?shù)貢r間2020年4月7日上午，美國北卡州朗維尤（Long View）的OneH2氫燃料電池工廠發(fā)生了爆炸事故。該公司是美國東海岸唯一的燃料電池工廠，主要為叉車和半卡車提供動力。這次爆炸震毀了附近60處房屋的窗戶，幸運的是該工廠的44名員工均未受傷。

　　從2019年5月開始，挪威、美國、韓國接連發(fā)生氫氣爆炸事件，分別是：2019年5月韓國江原道氫燃料儲存罐爆炸，2019年6月美國加州圣塔克拉拉儲氫罐泄露爆炸，2019年6月10日挪威首都奧斯陸地鐵站附近的KJØRBO加氫站發(fā)生著火爆炸。

　　一年內(nèi)這4起與氫氣相關事件，對剛剛萌芽的氫能產(chǎn)業(yè)造成了巨大的負面影響。有分析認為，加氫站等配套設施事故頻發(fā)，對一些堅持用氫燃料汽車技術替代純電動汽車技術的車企帶來重大打擊。同時，爆炸發(fā)生后導致氫供應中斷，也凸顯出燃料電池汽車使用面臨的挑戰(zhàn)。

　　加氫站到底安全嗎？4月8日上午，上海燃料電池汽車商業(yè)化促進中心組織已在氫能領域開始試水的中國石化銷售股份有限公司上海石油分公司、中石化氫能源（上海）責任有限公司、上海智能新能源汽車科創(chuàng)功能平臺有限公司等相關單位專家，就加氫站安全問題開展了專題探討。內(nèi)容整理分享如下：

　　一、國內(nèi)加氫站建設標準較國外更加嚴格。

　　2017年10月國家質(zhì)檢總局、國家標準委聯(lián)合發(fā)布公告批準425項國家標準，其中包括了8項氫能標準分別是：《加氫站安全技術規(guī)范》、《加氫站用儲氫裝置安全技術要求》、《車用壓縮氫氣天燃氣混合燃氣》、《甲醇轉(zhuǎn)化變壓吸附制氫系統(tǒng)技術要求》、《氫能汽車加氫設施安全運行管理規(guī)程》、《氫氧發(fā)生器安全技術要求》、《小型燃料電池車用低壓儲氫裝置安全試驗方法》、《氫氣儲存輸送系統(tǒng)第1部分：通用要求》。這8項氫能標準涉及到了加氫站、儲氫等多個領域，都強調(diào)了安全性，同時安全性在所有標準中占據(jù)了重要地位。表1列出了部分加氫站相關標準。

表1加氫站相關標準

　　目前國內(nèi)加氫站建設參考的標準主要有《加氫站技術規(guī)范GB 50516-2010》、《加氫站安全技術規(guī)范GB/T 34584-2017》，這兩個標準均引用了《氫氣站設計規(guī)定GB 50177-2005》。《加氫站技術規(guī)范GB 50516-2010》是在吸取國內(nèi)外加氫站設計、建造和運營經(jīng)驗的基礎上，結合北京、上海三座加氫站建造和運行經(jīng)驗編制而來。我國加氫站規(guī)范安全間距數(shù)值采用經(jīng)驗類比值，設備安全間距較大，加氫站占地面積較大。如歐洲工業(yè)氣體協(xié)會標準《氣態(tài)氫氣站IGC DOC 1506E》（2006版）中規(guī)定：安裝氫系統(tǒng)的建筑應為專門設計的單層結構，泄壓面積應不小于屋面面積或最長一側(cè)外墻面積，泄壓面積可以是對外開孔的面積，輕質(zhì)不燃材料的墻、外墻上向外開的門、輕型屋面等?！都託湔炯夹g規(guī)范GB 50516-2010》參照上述規(guī)定，并將泄壓面積增加了20%。

　　同樣，加氫站內(nèi)設施與站外設施的防火間距要求也較大。雖然增加了加氫站的占地面積，但人們對于氫安全、氫能應用的認知度尚待提高，保守的標準有利于為加氫站發(fā)展初期提供安全保障。

　　二、加氫站建設時已有嚴格的安全設計規(guī)范。

　　加氫站設計建設之初有充分的安全設計，加氫站在設計上是安全的，在選址、平面布置、加氫工藝及設施、公用工程及輔助設施、消防設施、預警設施等方面綜合設計規(guī)劃，能達到本質(zhì)安全的目標。卸車流程、增壓流程、儲氫流程、加氫流程等都有保護措施。如增壓流程為便于緊急情況下對加氫站停機，在壓縮機前總管道上設置緊急切斷閥，且設置必要的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)；儲氫流程中儲氫罐有壓力監(jiān)控裝置和泄露檢測裝置；加氫流程中加氫機上安裝有壓力傳感器、溫度傳感器、過壓保護裝置、軟管拉斷保護裝置等。

圖1外部供氫加氫站工藝流程圖

　　加氫站建設之初就充分考慮了站內(nèi)物料、工藝設備、材料和工藝過程的危險源，確保充分約束所有可能發(fā)生的危險因素。包括公用工程和輔助設施，如供電及照明設施，對站內(nèi)重要負荷，如加氫站的信息及監(jiān)控系統(tǒng)、通訊等，采用不間斷供電電源裝置（在線式UPS）作為保證供電連續(xù)性的措施。照明電壓為220V。防爆區(qū)內(nèi)的場地照明采用防爆燈，防爆燈具選用不低于dIICT1隔爆型，滿足Gb類電氣設備保護級別。

　　消防方面的配置考慮也是十分充分，例如三級加氫站根據(jù)規(guī)定配置符合要求的消防器材，包括：4只4kg手提式干粉滅火器、4只6L泡沫滅火器，35kg推車式干粉滅火器1個，滅火毯2塊，沙子2m3，室外20L/s的消防水量。包括防雷和防靜電接地等也都做了完善防護的措施。加氫站所有區(qū)域內(nèi)均設置火焰檢測探頭和可燃氣體泄漏報警探測器，在站內(nèi)的撬裝式配電控制箱內(nèi)安裝可燃氣體報警控制器，一旦接收到火焰或可燃氣體濃度超限的探測信號，立即連續(xù)報警并關閉所有緊急切斷閥，實現(xiàn)安全操作。

　　三、國內(nèi)已建加氫站應急措施都很完善。

　　氫氣發(fā)生爆炸要滿足三個條件：達到爆炸極限、密閉空間、明火。因此，規(guī)定密閉空間任何時候應避免氫氣濃度超過1%（氫氣爆炸極限4.1%-74.1%），且在涉氫區(qū)禁止任何時間出現(xiàn)任何明火，以保障安全。加氫站在正常運行情況下不會出現(xiàn)事故，但不可否認物的危險存在。在發(fā)生事故時，可以根據(jù)完善的應急事故流程和火災事故應急預案妥善處理問題。

　　加氫站發(fā)生事故有一個引發(fā)過程，一般由氫氣泄露引發(fā)。氫氣泄漏可分為兩種情形：瞬時泄漏和連續(xù)泄漏。儲氫容器的突然爆破導致氫氣在一瞬間完全泄漏屬于瞬時泄漏，容器或管道出現(xiàn)破損導致氫氣在一段時間內(nèi)沿孔持續(xù)泄漏則屬于連續(xù)泄漏。瞬時泄漏在一瞬間導致大量氫氣泄漏，連續(xù)泄漏是沿孔的持續(xù)泄漏。

　　下面是國內(nèi)加氫站普遍采用的應急措施，包括氫氣泄露及輕微著火三級應急預案和火災事故應急預案。

　　氫氣泄露及輕微著火三級應急預案具體內(nèi)容如下：第三級，氫氣輕微泄露，指濃度未觸發(fā)實濃度報警器，但使用氫氣檢漏儀能夠探知到的泄漏。這種泄漏一般可以直接由現(xiàn)場操作人員解決問題，排除故障。首先使用氫氣檢漏儀和檢漏液確定泄漏位置，然后關閉氫氣閥門，將管路中的氫氣通過排空閥排出，再對泄漏處進行妥善處理。第二級，氫氣聚集觸發(fā)報警。發(fā)現(xiàn)氫氣聚集觸發(fā)報警以后，應保持冷靜，迅速切斷氫氣閥門，立即切斷電源，緊急排風，并聯(lián)系告知負責人。排空過程禁止任何人進行維修或進行任何操作。待氫氣排空后，方可進入尋找漏點，解決問題。第一級，出現(xiàn)明火。出現(xiàn)明火分類兩種情況：（1）非氫部分區(qū)域物品空氣中起火燃燒。此時應立即切斷任何可能引發(fā)氫氣（包括氣路和氣罐）起火的線路，緊急切斷電源。然后馬上通知負責人，并立即組織滅火。如火勢失控，應立即撥打119報警電話，并在安全距離外持續(xù)監(jiān)控著火物狀態(tài)。（2）如遇氫氣部分區(qū)域起火燃燒。1）應及時切斷氣源。若不能立即切斷氣源，不得熄滅正在燃燒的氣體，并用水強制冷卻著火設備，同時可向氫氣設備通入惰性氣體氮氣，氫氣系統(tǒng)應保持正壓狀態(tài)，防止氫氣系統(tǒng)回火發(fā)生。 2）冷卻和控制燃燒。限制空間氫氣設備著火，則不允許熄滅泄漏處的火焰，應立即噴水冷卻容器，控制氫氣穩(wěn)定燃燒，防止火災擴大或爆炸。逐步切斷氣源，并噴水隔離管線、閥門及鄰近的設備，并保護毗鄰的建筑物免受火災威脅，控制火勢的擴大和蔓延。氫氣設備通入氮氣讓其自行熄滅 。氫氣燃燒時火焰是透明的肉眼不易察覺，消防人員應佩戴自給式呼吸器，穿防靜電服進入現(xiàn)場，注意防止外露皮膚燒傷。3）滅火。可選擇的滅火劑有霧狀水、二氧化碳、干粉、泡沫。 組織足夠消防力量，將火勢控制在最小范圍，在用射流水冷卻著火罐壁的情況下，用干粉噴灑著火點，覆蓋火源，終止燃燒，直到火焰完全熄滅。在未能切斷氣源的情況下，嚴禁熄滅已穩(wěn)定燃燒的火焰。 4）如火勢無法控制，立即請求轄區(qū)消防隊支援。

　　下面是火災事故應急預案具體內(nèi)容：

　?。?）事故報警1）發(fā)現(xiàn)人員第一時間向現(xiàn)場負責人報警。報警要講清楚：事故發(fā)生的現(xiàn)狀、事故現(xiàn)場的環(huán)境條件、預計將受威脅的區(qū)域、已采取和準備采取的防治措施等。2）現(xiàn)場負責人接到報警后立即向作業(yè)區(qū)域人員預警，并向公司應急指揮部報告。3）公司應急指揮部根據(jù)現(xiàn)場情況發(fā)展決定是否啟動本預案，確定響應級別。（2）現(xiàn)場警戒根據(jù)現(xiàn)場詢問和偵測情況，確定警戒區(qū)域，設置警戒標志，布置警戒人員，嚴格控制非搶險人員進入，消除一切火源，并在整個處置過程中實施動態(tài)檢測。在不考慮風向的情況下，以事故發(fā)生點為中心，距事故點100m內(nèi)的范圍為警戒范圍。（3）營救、疏散人員搜尋遇險和被困人員，并迅速組織營救和疏散燃燒爆炸可能影響范圍內(nèi)的一切無關人員，轉(zhuǎn)移至安全的疏散安置區(qū)。（4）工藝處理1）立即停止一切作業(yè)。2）關閉相關閥門、切斷電源、監(jiān)控周邊明火。（5）事故處置1）由各應急小組根據(jù)職責要求立即展開應急救援行動。2）采取措施對現(xiàn)場泄漏、火災爆炸事故進行處置。3）對受傷人員進行必要的救護。（6）撤離如果事故現(xiàn)場自身力量無法處置，應以保障人員安全為首要目的，由應急救援總指揮宣布現(xiàn)場人員及時撤離至安全的疏散安置區(qū)。撤離時應統(tǒng)一指揮，應急搶險組最后撤出，到安全區(qū)后由應急支援組負責清點人數(shù)。（7）現(xiàn)場洗消處置結束后，所有應急人員和器材都必須嚴格進行洗消。處置措施：在火災尚未失控之前，迅速采取正確措施，控制火災。一旦火災失控，應急小組組長，應立即下令應急人員撤離現(xiàn)場，封鎖現(xiàn)場，并上報應急救援領導小組。應急小組組長應根據(jù)火勢和現(xiàn)場情況，決定是否撥打119報警電話要求當?shù)叵狸牭木仍?。按照當前國家法?guī)，加氫站在正常運行情況下不會出現(xiàn)事故，但物的危險存在。在發(fā)生緊急事故時，可以根據(jù)應急事故流程和火災事故應急預案處理問題，根據(jù)現(xiàn)場處置措施處置事故問題。

　　四、除了完善的建站設計和應對措施，國內(nèi)加氫站的管理普遍比國外嚴格。

　　目前國內(nèi)加氫站基本都由專業(yè)的氫能公司負責運行和管理，且必須有嚴格的管理制度，工作人員必須經(jīng)過專業(yè)培訓。下圖為國內(nèi)某知名公司的部分管理制度，由各級安全管理人員負責本級別的安全應急預案的管理、應急演練、預案培訓工作，運行部各級人員負責制定各類應急響應程序，安環(huán)部負責應急預案的評審、應急演練的培訓與組織實施，應急演練頻次為每年2次。

表2 加氫站管理制度

　　總結：五、國內(nèi)加氫站建設標準較國外更加嚴格。

　　氫能不僅關系環(huán)境保護，更關系我國能源安全問題，發(fā)展氫能已是不可逆轉(zhuǎn)的世界能源趨勢。在加氫站物料不安全的情況下，通過前期安全設計和工藝設備安全來約束和限制不安全因素；通過泄露報警、緊急切斷、緊急排空、火焰探測、消防系統(tǒng)來防止事故發(fā)生；通過設置一系列安全措施，建立健全應急處置方案，配合正確的操作、科學的管理，可使加氫站達到本質(zhì)安全。（作者 郭陽陽）