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1、1歡迎參加歡迎參加 氫氣安全培訓課程氫氣安全培訓課程2氫氣氫氣l化學符號化學符號:H2lADR 分類分類:l氣態(tài)氫氣態(tài)氫:2類類,代碼代碼 1Fl液態(tài)氫液態(tài)氫:2類類,代碼代碼 3Fl危險危險-代號代號:23l危險特征危險特征:可燃氣體可燃氣體lUN 編號編號:UN 1049(壓縮氣體壓縮氣體)l UN 1966(冷卻液體冷卻液體)3l常溫和大氣壓力下為氣體常溫和大氣壓力下為氣體l非常易燃非常易燃l無色無色l無嗅無嗅l無味無味lH2 比其他氣體散逸更快比其他氣體散逸更快氫氣氫氣物理性質物理性質:4l比重最低比重最低(比空氣輕比空氣輕14倍倍)l導熱性是空氣的導熱性是空氣的7倍倍lH2 可以透過2、大多數(shù)非金屬可以透過大多數(shù)非金屬材料材料和一些金屬材料和一些金屬材料l無毒，只是會引起窒息無毒，只是會引起窒息l對人類無毒對人類無毒l冶金學：對鋼的氫脆化冶金學：對鋼的氫脆化l氫浸蝕發(fā)生在氫浸蝕發(fā)生在 溫度溫度250時時l沸點：大氣壓下為沸點：大氣壓下為-253 /-423.0 F/20K氫氣氫氣物理性質物理性質:5l所有化學元素中最輕的所有化學元素中最輕的:l宇宙中最豐富的物質。宇宙中最豐富的物質。l太陽就是一個核反應堆，在其中氫氣不斷的太陽就是一個核反應堆，在其中氫氣不斷的與氦氣熔合。熔合過程中放出的熱量溫暖了與氦氣熔合。熔合過程中放出的熱量溫暖了地球。地球。氫氣氫氣物理性質物理性質:6l3、液態(tài)氫的質量只有液態(tài)氫的質量只有 70.8 g/ll氫氣燃燒產生的火焰為淺色，幾乎不可見氫氣燃燒產生的火焰為淺色，幾乎不可見l液態(tài)氫的低溫可以凝固幾乎任何氣體，即使是氮氣，但不包括氦液態(tài)氫的低溫可以凝固幾乎任何氣體，即使是氮氣，但不包括氦氣。氣。氫氣氫氣物理性質物理性質:7l氫氣升溫所需的熱量和氮氣差不多氫氣升溫所需的熱量和氮氣差不多l(xiāng)常壓下，對于常壓下，對于10 m3 的氫氣，每升高的氫氣，每升高 1 需要的熱量為需要的熱量為 11.94 kJl對于對于 10 m3 的氮氣，同樣的溫度變化需要的氮氣，同樣的溫度變化需要12.08 kJ,而氮氣的重量是而氮氣的重量是氫氣的氫氣的 14 倍倍比熱4、值比熱值8l可用方法可用方法:l烴的催化重整烴的催化重整（如天然氣或石腦油）（如天然氣或石腦油）l甲醇蒸汽重整甲醇蒸汽重整l氨的離解氨的離解(NH3)l電解水電解水(H2O)氫氣如何制造氫氣如何制造?9l標準工業(yè)級標準工業(yè)級99.95%氫氫 500 ppm N2 2 ppm O2 5 ppm H2O 3 ppm CH4 2 ppm CO+CO2l低溫級低溫級99.99997%氫，用在電子工業(yè)，可從液態(tài)氫制得氫，用在電子工業(yè)，可從液態(tài)氫制得產品純度產品純度10l火箭燃料火箭燃料(NASA,ARIANE)l化學合成化學合成(氨、甲醇氨、甲醇)l石油精煉石油精煉l食用有機油的加氫化食用有機油的加氫化5、lGTAW 焊接，等離子體切割，成型氣體焊接，等離子體切割，成型氣體l氧氣還原氧氣還原(用在金屬加工爐內的受控大氣、電子產品用在金屬加工爐內的受控大氣、電子產品生產，浮法玻璃制造）生產，浮法玻璃制造）氫氫用途用途:11l在在60 年代和年代和70年代年代,許多氣瓶和管子在氫氣使用中都出現(xiàn)了問題。而現(xiàn)許多氣瓶和管子在氫氣使用中都出現(xiàn)了問題。而現(xiàn)在由于它們的極限抗張強度在由于它們的極限抗張強度(UTS)已經達到了已經達到了 950 Mpa，經過超聲測試經過超聲測試(UT)，可以消除制造過程中的缺陷，因此可以安全的使用。可以消除制造過程中的缺陷，因此可以安全的使用。l1991年年10月，在德國，一個6、月，在德國，一個H2 罐從頂部爆炸，碎片飛出超過罐從頂部爆炸，碎片飛出超過300 m 遠。遠。原因是焊接處的一道原因是焊接處的一道700mm 長、長、20mm 深的裂縫。容器中的環(huán)狀缺陷深的裂縫。容器中的環(huán)狀缺陷使得在焊接區(qū)域附近應力過度，造成氫脆化。使得在焊接區(qū)域附近應力過度，造成氫脆化。氫氣氫氣事故事故:12l1996年年1月在荷蘭，由于月在荷蘭，由于H2 PSA容器的裂縫而引起氫氣泄漏。裂縫容器的裂縫而引起氫氣泄漏。裂縫發(fā)生在槽口。起因是由于幾何不連續(xù)性引起應力集中，發(fā)生在槽口。起因是由于幾何不連續(xù)性引起應力集中，再加上再加上PSA在正常使用條件下的疲勞應力。在正常使用條件下的疲勞應力。7、氫氣氫氣事故事故:13最近在液空合成氣（最近在液空合成氣（Air Liquide Syngas）工廠發(fā)生了氫氣爆炸和火災。工廠發(fā)生了氫氣爆炸和火災。火災一開始是在火災一開始是在 1”排氣孔的噴嘴，當時排出閥已打開，而排氣孔上游的排氣孔的噴嘴，當時排出閥已打開，而排氣孔上游的斷流閥尚未完全關閉，水平排出口的斜接出口雖然在斷流閥尚未完全關閉，水平排出口的斜接出口雖然在5 m的高度上，火的高度上，火焰仍向下對著地面上在例行操作中操作人員有可能經過的地方。請參考焰仍向下對著地面上在例行操作中操作人員有可能經過的地方。請參考AS B16.04。氫氣氫氣事故事故:14l2001年年4月月,在瑞典，在瑞典，8、H2管道的維護工作正常進行，管道的維護工作正常進行，閥門關閉，但法閥門關閉，但法蘭的螺栓沒有擰緊。蘭的螺栓沒有擰緊。H2 從管道中逸出，在建筑物內聚積。爆炸造成從管道中逸出，在建筑物內聚積。爆炸造成2個工人燒傷，建筑物燒毀。隔離閥泄漏，管道另一端的壓強達到了個工人燒傷，建筑物燒毀。隔離閥泄漏，管道另一端的壓強達到了6 bar。氫氣氫氣事故事故:15l可燃性可燃性l可引起窒息可引起窒息l壓力壓力l膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)(液態(tài)到氣態(tài)液態(tài)到氣態(tài))l脆化脆化l容易擴散容易擴散氫氣氫氣危險危險:16可燃氣體與空氣混合時的爆炸極限可燃氣體與空氣混合時的爆炸極限(注意:丙酮、苯和甲醇在常壓下不是氣體)2,60129、,801,408,8012,5074,203,3019,002,8028,604,0074,204,3045,505,0015,006,7036,502,4010,3001020304050607080AcetoneBenzeneCarbon MonoxideEthanolEthyleneHydrogenHydrogne SulfideMethaneMethanolPropylene與空氣混合的氣體與空氣混合的氣體%丙烯甲醇甲烷硫化氫氫氣乙烯乙醇一氧化碳苯丙酮17l4%-75%氫氣只需很少的能量便可點燃氫氣只需很少的能量便可點燃。氫氣的燃燒速度在氫氣的燃燒速度在 3m/s 到到 2050 m/10、s(或或 7400 km/h)之之間間l4%剛剛能燃燒剛剛能燃燒，只能向上燃燒只能向上燃燒l5%開始向側面燃燒開始向側面燃燒l 18%燃燒速度比聲音速度還快燃燒速度比聲音速度還快l 45%燃燒速度燃燒速度 7400 km/h 包括沖擊波包括沖擊波l 74%剛剛能燃燒剛剛能燃燒l 75%不會燃燒不會燃燒 空氣量不夠空氣量不夠l氧氣和氫氣混合氧氣和氫氣混合-速度大約速度大約3600 m/s。(聲音速度是聲音速度是320 m/s)l氫氣的燃燒熱很小，比所有其它可燃氣體要小氫氣的燃燒熱很小，比所有其它可燃氣體要小10倍倍氫氣在空氣中的可燃性氫氣在空氣中的可燃性18氫氣的可燃性氫氣的可燃性安全預防措施安11、全預防措施:l消除火源消除火源l不要吸煙不要吸煙!不要有明火不要有明火!l只能使用不產生火花的工具只能使用不產生火花的工具l不要穿合成纖維（尼龍等不要穿合成纖維（尼龍等）服裝服裝l如果必須使用電氣設備，劃定如果必須使用電氣設備，劃定 H2 的危險區(qū)域的危險區(qū)域l避免氣體的高速排放避免氣體的高速排放l避免避免H2在天花板處聚集：對封閉區(qū)域在頂部通風在天花板處聚集：對封閉區(qū)域在頂部通風l將法蘭結合好以確保電氣連續(xù)性將法蘭結合好以確保電氣連續(xù)性 l將所有儀器、拖車和氣瓶組接地將所有儀器、拖車和氣瓶組接地l安裝雷電保護設備安裝雷電保護設備19l盡量采用焊接連接，防止泄漏盡量采用焊接連接，防止泄漏l將將12、H2/氧化回路物理分隔開氧化回路物理分隔開l不要使用儀表氣源，氮氣除外不要使用儀表氣源，氮氣除外l在對回路進行清潔和惰性化時，采用斷流閥和排出閥雙重隔離在對回路進行清潔和惰性化時，采用斷流閥和排出閥雙重隔離 如果如果在封閉區(qū)域，將排出口引至安全的地點在封閉區(qū)域，將排出口引至安全的地點l電氣設備電氣設備 防爆，固有的安全化或清洗防爆，固有的安全化或清洗l在壓縮機的進口和出口處檢查氧氣含量，如果進口壓力太低或是（環(huán)在壓縮機的進口和出口處檢查氧氣含量，如果進口壓力太低或是（環(huán)境空氣進口處）氧氣含量太高時切斷壓縮機境空氣進口處）氧氣含量太高時切斷壓縮機 l在室內用氣體爆炸危險濃度指示劑檢測泄漏在室內用13、氣體爆炸危險濃度指示劑檢測泄漏氫氣的可燃性氫氣的可燃性設計上預防設計上預防:20l排氣口和安全排放裝置朝向安全區(qū)域（管道系統(tǒng)直徑要小，以避免空氣排氣口和安全排放裝置朝向安全區(qū)域（管道系統(tǒng)直徑要小，以避免空氣進入）進入）l遠離人群、火源，電氣設備（即使是防爆設備），進風口，建筑物開口遠離人群、火源，電氣設備（即使是防爆設備），進風口，建筑物開口l有足夠的高度以避免當排氣口點燃時的熱輻射有足夠的高度以避免當排氣口點燃時的熱輻射l排氣口的最小高度排氣口的最小高度:3 到到 5 m,取決于管徑取決于管徑l或高于臨近設備或高于臨近設備1 m 以上以上l或在屋頂上方或在屋頂上方 1.5 m 以上以上氫氣的14、可燃性氫氣的可燃性排氣孔口設計的考慮排氣孔口設計的考慮:21l氫氣的火焰不是明顯可見氫氣的火焰不是明顯可見l氫氣的火焰很難熄滅，因為存在的熱很容易使空氣中的氫氣重新氫氣的火焰很難熄滅，因為存在的熱很容易使空氣中的氫氣重新燃燒燃燒l氫氣排放口處很容易形成氣阱，在空氣中非常容易突然點燃。氫氣排放口處很容易形成氣阱，在空氣中非常容易突然點燃。氫氣的可燃性氫氣的可燃性氫氣氫氣:22l氫氣的火焰在許多條件下都不可見氫氣的火焰在許多條件下都不可見l用固定在棒上的紙片可以檢測火焰用固定在棒上的紙片可以檢測火焰l切勿試圖徒手檢測切勿試圖徒手檢測 H2 火焰火焰l氫氣的火焰可在強風中燃燒，可從起源地擴展好幾米遠15、氫氣的火焰可在強風中燃燒，可從起源地擴展好幾米遠l任何排放均必須謹慎的完成，要防止氣阱中聚積氫氣，氫氣的聚積任何排放均必須謹慎的完成，要防止氣阱中聚積氫氣，氫氣的聚積可能會形成爆炸性的混合物可能會形成爆炸性的混合物氫氣燃燒氫氣燃燒23l切斷來源讓火燒盡，是最好的辦法切斷來源讓火燒盡，是最好的辦法l白天的火焰可以通過熱浪或棒上的紙片來檢測白天的火焰可以通過熱浪或棒上的紙片來檢測撲滅氫氣火焰撲滅氫氣火焰24l氫氣火焰很難撲滅氫氣火焰很難撲滅l只能用只能用 MONEX 粉末滅火器滅火粉末滅火器滅火l滅火器要放在裝置的旁邊滅火器要放在裝置的旁邊l氫氣站附近要有充足的供水、滅火器（干粉或二氧化碳氫氣站附16、近要有充足的供水、滅火器（干粉或二氧化碳滅火器）和滅火毯滅火器）和滅火毯滅火設備滅火設備25l寬松合適的手套寬松合適的手套l鞋底沒有鐵掌或釘子鞋底沒有鐵掌或釘子l靴面是棉或靴面是棉或Nomex（高熔點芳香族聚酰胺）織高熔點芳香族聚酰胺）織物物l眼部保護眼部保護l長袖長袖(工作時不能卷起）工作時不能卷起）防護服防護服26l液氫貯藏罐所能承受的最大工作壓力為液氫貯藏罐所能承受的最大工作壓力為 12 barl氫氣瓶、存貯器和管狀拖車可以到氫氣瓶、存貯器和管狀拖車可以到 200 bar 或更多或更多l(xiāng)不要靠近壓力釋放裝置的排氣出口，壓力過度時可能會突然開啟不要靠近壓力釋放裝置的排氣出口，壓力過度時可能17、會突然開啟l不要打開加壓的管接頭，不要斷開加壓的管線，也不要試圖將其擰緊不要打開加壓的管接頭，不要斷開加壓的管線，也不要試圖將其擰緊l必須在減壓和用惰性氣體充分清潔后才能進行修理工作必須在減壓和用惰性氣體充分清潔后才能進行修理工作高壓危險高壓危險27l氫氣在金屬表面的吸附，氫氣向高應力金屬區(qū)的遷移和在其中滯氫氣在金屬表面的吸附，氫氣向高應力金屬區(qū)的遷移和在其中滯留，會導致通常具有韌性的金屬脆化留，會導致通常具有韌性的金屬脆化l可選擇淬火的和回火的鋼，可選擇淬火的和回火的鋼，Rm 950 MPa，消除表面缺陷消除表面缺陷(具具體見體見 NI 310)lSS316、鋁、銅和合金，某些黃銅和青銅都適18、用鋁、銅和合金，某些黃銅和青銅都適用脆化脆化28lH2 可能引起凍傷可能引起凍傷(LH2,冷蒸汽和管道冷蒸汽和管道)l未加被覆的液氫輸送管道液化了周圍的空氣，空氣液滴富含氧氣，必未加被覆的液氫輸送管道液化了周圍的空氣，空氣液滴富含氧氣，必須收集在盤中安全地蒸發(fā)掉須收集在盤中安全地蒸發(fā)掉lLH2中使用的材料必須能在極低溫下保持韌性中使用的材料必須能在極低溫下保持韌性 l要考慮到金屬的氫脆化，尤其是要考慮到金屬的氫脆化，尤其是LH2lSS316、鋁、銅和合金、某些黃銅和青銅都適用鋁、銅和合金、某些黃銅和青銅都適用低溫危險低溫危險29l溫度要適合溫度要適合l壓力適合壓力適合l氫脆變性適合氫脆變性適合19、l使用前設備清洗使用前設備清洗l過濾等級：過濾等級：50 微米微米l流體速度要限制在流體速度要限制在 60 m/secl設備要有低的泄漏速率設備要有低的泄漏速率H2 使用設備的選取使用設備的選取30l令人滿意的材料令人滿意的材料l316 不銹鋼不銹鋼l銅銅l黃銅黃銅l鋁鋁lCu-Be(因伐合金因伐合金)l大部分塑料大部分塑料(滲透性低滲透性低，尤其是，尤其是尼龍和尼龍和Zytel)l不滿意的材料不滿意的材料l高強度鋼高強度鋼(參考參考 NI 310)lSS 304l蒙乃爾銅蒙乃爾銅-鎳合金鎳合金l鎳合金鎳合金 l許多高滲透性的塑料許多高滲透性的塑料材料材料31lH2 使用的設備使用前先進行密封20、性測試使用的設備使用前先進行密封性測試l確保有效接地確保有效接地l只有減壓并用惰性氣體充分清洗后才可進行修理只有減壓并用惰性氣體充分清洗后才可進行修理l采用斷流閥和排出閥雙重隔離采用斷流閥和排出閥雙重隔離l在通在通 H2或空氣之前或空氣之前,先用氮氣或是抽真空來惰性化先用氮氣或是抽真空來惰性化/清潔設備，清潔設備，直至濃度低于直至濃度低于1%l通過加壓通過加壓/減壓循環(huán)來清潔和惰性化盲端減壓循環(huán)來清潔和惰性化盲端l當進口壓力太低時，斷開壓縮機以避免空氣進入當進口壓力太低時，斷開壓縮機以避免空氣進入操作操作32l工程不足工程不足(沒有惰性化沒有惰性化)l回路隔離措施不充分回路隔離措施不充分l材料21、缺陷材料缺陷(焊接后沒有熱處理焊接后沒有熱處理)l關閉單個閥門來進行管道隔離關閉單個閥門來進行管道隔離l孔口周圍安全距離太短孔口周圍安全距離太短l材料選擇不當材料選擇不當(如如 SS304)l空氣進入空氣進入(如壓縮機空氣進口如壓縮機空氣進口)l管道內微粒管道內微粒(速度過快會磨損設備零件速度過快會磨損設備零件)l電氣危險，尤其是每天使用的小電器，如打火機、照相機、手機和電氣危險，尤其是每天使用的小電器，如打火機、照相機、手機和手電筒手電筒引發(fā)氫氣事故的引發(fā)氫氣事故的9個原因個原因33l危險物品運送規(guī)則危險物品運送規(guī)則:在歐洲是在歐洲是ADRl壓力容器規(guī)則壓力容器規(guī)則:PED和和TPED規(guī)則和22、標準規(guī)則和標準34lAIR LIQUIDE信息信息l氫氣規(guī)范氫氣規(guī)范l材料安全數(shù)據(jù)表材料安全數(shù)據(jù)表 lRTS C.O2.04a:氫氣處理的危險氫氣處理的危險lIT 76:H2 BP-控制和安全設備控制和安全設備lNI 196:氫氣壓縮氫氣壓縮 lRTS C0203:氫氣瓶的使用氫氣瓶的使用lRTSC0201a:氫氣瓶氫氣瓶lNI 310:氫氣壓力容器設計建議氫氣壓力容器設計建議lNI 423:氫氣使用的壓力容器氫氣使用的壓力容器lAS B16.04:由于排放口處氫氣燃燒造成的設備損害由于排放口處氫氣燃燒造成的設備損害lITGM/SR002:對氫氣設備施工對氫氣設備施工文件文件35lEIGA l23、MSDS:氫氣和冷凍氫氫氣和冷凍氫lDoc 15/96:氫氣站氫氣站 lDoc 6/93:LH2的存貯、輸送和分配的存貯、輸送和分配lTN 26/81:氫氣瓶和運輸容器氫氣瓶和運輸容器l CGAlG5.3:氫氣規(guī)范氫氣規(guī)范 lG5.4:客戶場地的管道系統(tǒng)客戶場地的管道系統(tǒng) lG5.5:排放口系統(tǒng)排放口系統(tǒng) 文件文件36l公司圖標公司圖標l產品標志產品標志l產品的危險警告產品的危險警告lADR 級別級別lUN 編號編號l危險特征危險特征l危險編號危險編號l可燃氣體警告可燃氣體警告標簽和標記標簽和標記37l一般的建議和警告標記一般的建議和警告標記l人身保護人身保護l管線標簽管線標簽l批準的人員批準的人員l壓力容器標示壓力容器標示l公司圖標公司圖標l公司的聯(lián)系信息公司的聯(lián)系信息l緊急信息緊急信息l閥門和部件標示閥門和部件標示l年度安全檢查年度安全檢查l通風煙道清潔標示通風煙道清潔標示l接地接地l防雷防雷標簽和標記標簽和標記38感謝您感謝您的的參與參與 氫氣安全知識介紹氫氣安全知識介紹