在雙碳目標(biāo)的大背景下,氫氣的清潔能源屬性更加受到重視,新的應(yīng)用場(chǎng)景日益增多,由此也為氫能安全風(fēng)險(xiǎn)管控帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
氫的化學(xué)性質(zhì)非常活潑,是一種極易燃燒的氣體,爆炸極限為4.0%~74.2%。相比汽柴油,氫的危險(xiǎn)性更大。因此,發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)安全問(wèn)題不可小覷。
氫氣的安全防控在石化產(chǎn)業(yè)中并非新事物。
氫氣廣泛應(yīng)用于石油煉制、甲醇及合成氨等生產(chǎn)中。2021年,我國(guó)氫氣產(chǎn)量超過(guò)3300萬(wàn)噸,在制氫與用氫中石化企業(yè)已積累了不少安全管控經(jīng)驗(yàn)。但隨著氫能產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和應(yīng)用范圍快速擴(kuò)大,其安全風(fēng)險(xiǎn)管控愈發(fā)凸顯。
從全球范圍內(nèi)來(lái)看,氫能安全事故時(shí)有發(fā)生,其中氫氣泄漏是最大的安全隱患。近年來(lái),此類(lèi)事故上升趨勢(shì)明顯。例如,2019年,韓國(guó)、美國(guó)、挪威曾在不到20天的時(shí)間里,發(fā)生3起加氫站等氫燃料配套設(shè)施的爆炸事件。
國(guó)內(nèi)也不例外。
2015年6月28日,內(nèi)蒙古鄂爾多斯的一家化工企業(yè)發(fā)生一起氫氣泄漏爆炸事故,造成3死6傷;2009年12月30日,某電廠發(fā)電機(jī)氫氣爆炸至4死1傷;2009年8月13日,江蘇連云港東?h一家工廠內(nèi)發(fā)生氫氣泄漏并引發(fā)火情。
這一系列氫氣事故引起了人們對(duì)氫能安全性的更大關(guān)注和擔(dān)憂(yōu)。
氫能產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且分布廣泛,分為上游制氫、中游儲(chǔ)氫和下游應(yīng)用三大環(huán)節(jié)。
每個(gè)環(huán)節(jié)都有不同程度的安全隱患。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,引發(fā)的事故都可能影響氫能發(fā)展勢(shì)頭,進(jìn)而阻礙氫能產(chǎn)業(yè)的大眾接受度和發(fā)展進(jìn)程。
在生產(chǎn)環(huán)節(jié),與氫氣相關(guān)的設(shè)備、管路、閥門(mén)、泵、儲(chǔ)氫容器等都存在泄漏的可能。
在存儲(chǔ)環(huán)節(jié),儲(chǔ)氫容器也會(huì)因操作失誤及材料問(wèn)題而發(fā)生安全事故。如高壓儲(chǔ)氫容器屬于壓力容器,如果氫氣罐因操作不慎混入其他氣體,在一定條件下會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而爆炸。同時(shí),某些儲(chǔ)氫材料長(zhǎng)期在氫環(huán)境下工作,會(huì)出現(xiàn)氫脆帶來(lái)的性能劣化現(xiàn)象,由于氫脆只可防,不可治,氫脆一經(jīng)產(chǎn)生,將嚴(yán)重威脅設(shè)備安全。
在應(yīng)用環(huán)節(jié),泄漏風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)威脅到氫燃料電池車(chē)的安全運(yùn)行。
因此,加強(qiáng)氫能安全研究及管控,是我國(guó)發(fā)展氫能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
在制氫過(guò)程中,要落實(shí)各類(lèi)大規(guī)模電解水制氫裝置和大規(guī)模儲(chǔ)氫裝置的安全措施;
在氫氣運(yùn)輸過(guò)程中,要管控好高壓氣瓶運(yùn)輸中氫氣裝瓶、車(chē)輛行駛、氫氣卸車(chē)全過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn);
在氫能的各種運(yùn)用環(huán)節(jié),要有效防控氫氣泄漏這個(gè)最大的安全隱患。
從已發(fā)生事故看,氫能事故主要集中在下游的應(yīng)用環(huán)節(jié)。
特別是在燃料電池汽車(chē)全生命周期內(nèi),氫氣的意外泄漏幾乎難以避免,同時(shí)氫燃料電池汽車(chē)又恰好提供了強(qiáng)電環(huán)境,兩者結(jié)合,進(jìn)一步增加了意外點(diǎn)火的可能性。
因此,氫能安全更多集中在包括燃料電池汽車(chē)在內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用領(lǐng)域。氫氣從產(chǎn)到用全過(guò)程中,只要做到不泄漏、泄漏后不積聚、泄漏后及時(shí)發(fā)現(xiàn),就能避免燃爆事故的發(fā)生。
以下幾點(diǎn)建議供參考:
一要系統(tǒng)開(kāi)展氫能安全技術(shù)研究。要形成以國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為重點(diǎn),涉氫企業(yè)為主體,社會(huì)科技力量積極參與的氫能安全技術(shù)研究體制,堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向和發(fā)展目標(biāo)導(dǎo)向,總體規(guī)劃,加大投入。
二要制定完善氫能安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。要充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)作用,梳理氫能安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),從氫能全產(chǎn)業(yè)鏈安全管控的要求出發(fā),進(jìn)行頂層設(shè)計(jì),制定、修訂、完善標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃,盡早形成系統(tǒng)完整的標(biāo)準(zhǔn)體系。
三要建立氫能系統(tǒng)檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)。要建立包括各種設(shè)備、管道管件、閥門(mén)、儀器、儀表等的檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu),加強(qiáng)專(zhuān)門(mén)人才隊(duì)伍建設(shè),政府對(duì)檢測(cè)檢驗(yàn)技術(shù)要有支持和扶持政策。
四要加強(qiáng)從業(yè)人員的安全教育。已發(fā)生的事故表明,氫能安全事故更多發(fā)生在人的操作失誤方面。因此,提高氫能全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的從業(yè)人員安全意識(shí),加強(qiáng)人的安全素質(zhì)能力培訓(xùn),更顯得緊迫和必要。