理论教育 高压储氢容器风险评估及氢能利用

高压储氢容器风险评估及氢能利用

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:其中最关键的是要建立这些高压储氢设备的风险准则。对于其他的高压储氢设备要明确风险因素,进行定性安全评价,也需要采用各自适宜的方法。通过这些分析,可以使高压储氢设备的安全管理和风险控制有的放矢。

高压储氢容器风险评估及氢能利用

1.定性评价

从可能发生氢气泄漏以及造成火灾、爆炸事故的原因进行分析,找出高压储氢使用过程中存在的具有危险因素的操作方式和设备本身缺陷可能导致储氢设备出现严重事故。其中最关键的是要建立这些高压储氢设备的风险准则。针对氢气充装站的快速风险评级(Rapid Risk Ranking,RRR)方法可以用来对高压氢气充装站内的固定式高压氢气储运设备进行安全评价,图5-10是其评价流程。通过危险发生可能性分析将风险分为5级,通过后果分析也分为5级。这样形成一个5×5的风险矩阵,危险程度就可以从矩阵中得出(见表5-2,表中H为高风险,M为中等风险,L为低风险)。这一方法的原理基本上与RBI(Risk Based on Inspector)的相同,但是运用到氢气充装站上的设备,特别是用到高压储氢设备中,这类安全评价没有很多经验可循。还需要进行很多工作,如危险发生可能性分析与后果分析都缺少大量的实证数据。对于其他的高压储氢设备要明确风险因素,进行定性安全评价,也需要采用各自适宜的方法。通过这些分析,可以使高压储氢设备的安全管理和风险控制有的放矢。

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图5-10 RRR评价流程

表5-2 风险矩阵

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2.定量评价

通过定性评价,可以明确这类设备的危险有害因素,但是定性评价受到主观因素的影响,且不能准确地表示危险因素的危害程度与范围。通过一些理论推算和事故模拟等方法可以推测出在这些情况下的危险有害范围和程度,并为风险控制采取手段的强弱提供依据。(www.daowen.com)

(1)氢气事故爆炸的简单分析

燃料电池汽车停放在车库中(或者储氢气瓶在室内存放)的时候,泄漏的氢气在封闭范围内不能顺利泄放,达到爆炸极限点火就可以发生爆炸事故。对此爆炸可以采用TNT当量法进行简单的定量评价。假设燃料电池汽车储氢质量为3kg,考虑危险情况按照所有氢气气体都发生爆炸,其TNT当量WTNT约为13kg,爆炸模拟比约为0.235,造成的爆炸超压危害见表5-3。

表5-3 氢气爆炸危险距离

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(2)泄漏事故和爆炸的数值和仿真分析

除了简单的爆炸分析,还有必要针对氢气泄漏及其后果进行数值和仿真分析,将环境反作用以及设备本身的风险控制考虑在内,才能更准确地评价事故。数值方法可以在理论推导单参数物质传递模型的基础上导出非稳态氢气的流动特性,同时计算出可以保证外部气体不能进入的安全氢气排放速率。数值方法还可以用来推导储氢容器充装气体的热力学响应。仿真分析也可以用到氢气泄漏事故和爆炸的定量评价中。

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