氫能源消防安全對策研究

黃志勇 龔興夏(中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

消防安全是生產安全管理的重點關注內容，氫能源是一種新型的清潔能源，廣泛應用到了工業生產與汽車驅動、航空航天等領域，而氫能源運行中安全控制的重點內容較多，消防安全控制不僅要關注氫能源生產環節，還應綜合分析氫能源產品的儲運、使用防火需求，在氫能源體系中落實防火安全控制責任，保證氫能源能夠向著更加安全、高效的方向發展。

1 氫能源火災風險分析

1.1 氫元素的消防安全風險

氫元素具有較高的化學反應活性，它在常溫環境下是一種氣體，可燃性較高，如果純凈氫氣與空氣混合并引燃就會產生藍色火焰并放熱，氫氣的空氣環境燃點較低，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發生爆炸，其危害較大，必須給予控制，否則后果不堪設想。由于氫氣氧化能量相對較高，因此當前航空飛機會用液化氫氣作為驅動燃料，也正是由于其易燃易爆的特性，在生產中氫氣通常被劃分到甲類火災危險物范圍中。

1.2 氫能源產品生產中的火災風險分析

雖然氫元素在地球上有巨大含量，但是我們各領域生產中所使用的氫能源產品則是利用化學生產技術人工制造的，當前氫能源產品的常用生產技術為水電解制氫生產技術與化石燃料制氫技術。當前世界上氫產品年產量達到了5000萬噸，其中95%以上的商業氫能源產品是利用礦石能源燃燒所釋放的能量生產出來的，礦物化石燃料燃燒制氫生產的成本較低且操作生產線也較為成熟，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，其二則是天然氣熱解制氫生產技術，其三則是煤氣化制氫技術，最后是重油部分氫化生產技術。根據氫能源產品生產環節的特點分析可知其主要防火風險如下：氫能源生產中所用原材料都屬于易燃易爆范疇，我們根據其生產技術的所用材料分析可以看出，甲烷及天然氣、石油都是非常危險的甲類易燃危險物，而煤炭也是一種火災危險性物質，原材料的消防管理需求較高。并且當前氫能源產品生產的過程也程度眾多，設施與技術都非常復雜，在生產中半成品的性狀也會發生變化，氣態與液態產物交替出現，對生產傳輸及發生設備的控制要求較高，設備的承壓能力及防腐能力都必須達標才能確保生產過程中各工序生產的消防安全，并且在生產中一定要做好消防應急部署，保證一旦發生火災就能夠第一時間進行控制，以防釀成無可挽回的惡果。除此以外，氫能源產品生產過程中的副產物比如碳氧化物等在清除過程中要動用明火，也有一定的火災隱患存在。

1.3 氫能源存儲過程中的火災隱患

氫氣作為一種氣態能源物質，其存儲難度相對較大，因此需要對其進行轉化，常用的存儲前處理方式有壓縮、液化以及碳吸附、利用金屬氧化物進行存儲，當前在氫能源生產中應用最為廣泛的存儲方式有兩種一種是壓縮存儲，另一種則是液化存儲，這兩種存儲方式都是以氫物理性質變化為前提的，其存儲與釋放過程相對簡便。壓縮存儲是通過高壓手段將氫氣壓縮至高壓鋼瓶當中，這種存儲方式使用中氫氣壓縮后壓強極大，很容易對鋼瓶造成損壞，在鋼瓶上出現氫脆裂紋后整體使用安全性就會大大降低，裂紋形成泄露通道后就會帶來火災隱患，壓縮存儲的方式雖然可以降低氫能源存儲的成本，操作也相對簡單，但是存在消防隱患，在生產中應用的安全控制需求較高。而液化氫能源存儲的技術手段則是將氫的溫度降低到其沸點以下使氫發生液化而后將其存儲起來，其存儲過程雖然壓力較小不會導致氫脆裂紋的出現，但是超低溫環境是液化保存的前提，一旦溫度變化就會導致液化氫能源產品迅速氣化而爆發出巨大轉化物理能量從而引發爆炸。氫能源產品的存儲的環境相對特殊，容易發生火災后爆炸，消防安全管理需求較高，必須根據實際情況做好部署，以防消防事故的發生。

1.4 氫能源產品運輸過程中的消防隱患

氫能源產品的運輸也是首先利用液化或壓縮的技術手段將氫氣轉化為存儲狀態后利用槽罐車完成氫產品的運輸，其運輸過程有諸多環節都會帶來消防隱患。首先槽罐車上用于氫能源產品存儲的儲罐及對應閥門等保護設施如果存在損壞，就會導致氫能源產品在儲運的過程中發生泄漏而造成消防事故的發生。其次氫能源產品的運輸過程中的駕駛安全，由于氫能源槽罐車在行駛過程中存在更大駕駛難度，容易引發交通事故，而在發生車輛刮擦或碰撞時就會導致氫能源泄露而發生爆炸，現實中也確實有很多司機在行駛過程中為了節約時間而違規操作，導致氫能源槽罐車行駛安全效果較差，因此應強化槽罐車運輸過程中的安全管理意識。

2 氫能源消防風險控制措施

2.1 各環節落實消防安全控制責任

對于氫能源的生產廠家來說，無論是消防安全責任人，還是消防安全管理人，還是企業的員工，都有義務和責任接受消防安全培訓，只有在“人”的層面主動重視消防安全工作，堅決落實消防安全責任，企業的消防安全氛圍才可能形成，火災事故就不會發生。因此，氫能源企業的消防安全責任人應按照國務院頒布的《消防安全責任制實施辦法》中的相關規定，認真貫徹落實法律和規章制度要求的各項責任，組織制定企業的消防安全管理規定，統籌和計劃消防安全的經費，從上層領導開始重視消防安全工作。消防安全管理人應當主抓單位消防安全的落實工作，按照公安部61號令中的相關要求定期組織開展防火檢查和防火巡查，確保廠區內的消防設施完整好用，定期開展消防安全培訓教育和消防演練，使所有員工認識到火災的危險性和法律賦予自己的安全責任。

定期和不定期檢查各項消防設施，特別是火災報警系統的運行工況情況、各火災報警探測器是否已失效，按時對各消防設施進行檢驗和校正，對火災報警系統的聯鎖情況進行定期檢測。

2.2 提升氫能源安全工程消防技術水平

氫能源在常溫常壓下是氣體狀態，屬于C類火災，在超低溫狀態下成液體狀態，屬于B類火災。在對B、C類火災進行撲救時只能選用氣體滅火劑進行撲救。我國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存容量小、滅火效率低等問題?？梢灶A想到的是，伴隨著科學技術的不斷發展和進步，氫能源這種可再生能源會被廣泛運用到各個領域當中，一些儲存容量大的加氫站也會不斷建設，僅僅依靠現有的傳統滅火劑很難應對未來的新能源火災，一旦大規模的氫能源生產廠房發生火災，目前常用的氣體滅火裝置難免會出現“杯水車薪”的局面。另外，在火災探測器生產及使用方面也有類似的問題。因此在消防器械、材料生產、電氣及自控消防系統的升級科研過程中一定要根據當前氫能源行業的需求進行針對性滅火劑及消防器材的研究與生產，特別是氫能源可燃氣體探測、紅外火焰探測技術、火焰圖像探測技術、光纖測溫探測技術、消防聯動控制技術的提升氫燃燒與爆炸事故中消防設施、火災前期監測和預防、滅火材料的使用效果，為氫能源安全生產與使用提供消防保障。

2.3 應根據時代發展完善氫能源消防安全法規

我國經濟與科技發展過于迅速，各領域的法律法規還有不夠健全之處，氫能利用過程中各項技術的發展及生產設備的更新需要遵循一定的管理標準與制度體系，但是各地針對氫能源生產及儲運、使用的管理規定相對較少，也沒有特別權威的行業規范，因此在氫能源安全管理工作中還是存在一些管理細節上的問題。尤其是跨區域氫能源儲運工作中甚至還存在管理制度不協調的尷尬，在實際落實方面部分氫能源安全管理工作規范也存在落實困難的問題。未來國家及地方政府應更關注新型能源物質的使用及生產安全，針對氫能源生產及儲運使用等環節的消防需求進行分析，并制定具有指導性的消防管理規范，保證氫能源生產的廠房及庫房消防設計效果，并詳細規定氫能源生產及儲運使用需要配備的消防設備、氫能源生產材料及中間產品的存儲消防管理內容等。當前各地政府還應強化氫能源產品生產及儲運企業的消防安全檢查效力，并構建氫能源行業消防安全評價體系，根據企業消防工作的規范性情況為企業打分，一定周期內分數較低的企業應勒令整頓，保證氫能源行業企業消防安全門檻的作用。

2.4 強化氫能源行業人員消防安全培訓的效力

在氫能源行業運行中，各企業參與生產的人員眾多，這些人員的操作工序消防控制效果對氫能源企業生產安全性優化有較大影響，在當前的社會環境下，人們對于消防安全的認知與重視程度普遍不足，在一些企業生產中部分員工在經驗主義、僥幸心理的影響下實際操作就會不規范。而根據氫能源各環節安全風險分析與評估結果分析，在氫能源生產、儲運及使用各環節做好消防安全培訓能夠有效保證操作人員動作的規范性與安全性，同時由于培訓會使用大量消防事故案例作為宣教素材，也會使氫能源從業人員認識到各項操作消防安全控制的必要性，在實際生產中真正落實消防安全技術操作，并且消防安全培訓工作還需向技術人員灌輸消防器械與藥劑的使用技巧，保證氫能源各環節人員的消防操作能力在生產消防安全需求范圍內。

3 結語

總之，在氫能源生產及運用過程中必須明確氫能源產品及原料的火災危害，強化防火、防爆安全風險控制力度，氫能源安全管理不僅要監理完善的防火、防爆安全控制制度體系，構建能夠有效落實氫能源安全管理責任的管理層級，保證氫能源防火安全效力，提升氫能源生產、儲運以及使用過程中的安全性，進而為我國各領域發展提供安全能源驅動。