再生能源-氫能應用系列:氫氣爆炸(一)



氫氣爆炸的條件:

  1. 氫氣的體積濃度需介於4%~75%、超過攝氏527度的瞬間高溫,氫氣系統中的氫氣純度應不低於96%,含氧量不應大於2%;製氣設備中,氣體含氫量不應低於99.5%,含氧量不應超過0.5%
  2. 在密閉環境中因氫氣泄露有可能導致爆炸。氫氣分子擴散速度很快,為氦氣的1.4倍,氮氣的3.7倍。
  3. 水合反應會產生由相斥的電磁力引發的「物理爆炸」。

氫氣爆炸特性

  1. 火焰傳播與爆炸壓力:實驗和大渦模擬(LES)方法顯示,火焰傳播速度和爆炸壓力會隨著障礙物阻塞比的變化而變化。
  2. 火焰加速與減速:火焰在通過障礙物時會經歷加速和減速,形成多個峰值火焰移動速度。
  3. 渦度影響:高渦度主要集中在爆炸的早期和晚期階段,影響火焰加速和爆炸壓力上升率。

氫氣的處理和儲存的安全措施:

  1. 閃火點、燃燒及爆炸潛力、爆炸壓力:避免管線或儲槽容器脆化、撞擊、壓力過高,或是缺乏適當的保養造成氣體外洩。
  2. 加氫站的設計:加氫站是氫氣的生產、儲存、輸送、加注的關鍵核心,防洩漏措施處理、過壓保護、配有的電器元件也需要防爆與防靜電。加氫站還需要裝設排氣裝置與氣濃度檢測,以即時偵測和排出外洩的氫氣。
  3. 氫氣接收站的設計:氫氣接收站需要有良好的接地,管路的法蘭處應進行跨接。如果在水平距離15m內之地面上有易燃性或可燃性液體存在,氫氣系統之高度必高於該易燃性或可燃性液體之儲存位置。
  4. 儲氫罐的設計:儲氫罐應設置壓力表、壓力傳感器,氮氣吹掃置換接口,氫氣泄漏報警裝置,火焰報警探測器,自動噴淋冷卻系統,進行耐壓及氣密性實驗,並安排相關人員周期性檢查設備、校正安全部件。
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