二十五项反措之 —— 防止氢气系统爆炸着火

1. 二十五项反措之——防止氢气系统爆炸着火 2012年3月12日 编制：王维利

2. 一、氢气概述二、二十五项反措要求三、氢系统爆炸着火的案例四、我厂氢系统简介五、如何预防氢系统爆炸着火六、存在问题一、氢气概述二、二十五项反措要求三、氢系统爆炸着火的案例四、我厂氢系统简介五、如何预防氢系统爆炸着火六、存在问题 目 录

3. 一、氢气的特性 1.氢气比空气轻（热传导率较空气大6倍，采用氢冷却可提高发电机效率，使发电机尺寸、冷却器的表面、通风损耗、运行噪声减小。），且无色无味，因而其扩散速度快，不易被人们察觉，易积聚在设备、容器、建筑物的顶部。2.纯氢在空气中遇到明火就会燃烧，如果不能及时被发现、扑灭、就会引起火灾或爆炸。3.氢气与空气混合比达到4%～75%或与氧气混合比达到4.5%～95%，遇明火就会发生爆炸。★《电业安全工作规程》中规定：必须证实工作区域内的氢含量小于3%，并经厂主管生产的领导(总工程师)批准后方可动火。

4. 氢气爆炸的条件 实践证明：氢气的燃烧和爆炸必须要有火种，诱发，否则就不会发生。氢气的“无火不燃”性——氢与氧的反应是在氢原子与氧原子之间进行的。反应时，氢分子首先必须被电离成单个的氢原子。这是个吸热过程，使1g分子氢离解为氢原子需吸收104卡的热能，这就是氢气“无火不燃、无火不爆”的特性。实验证明：在氢气与空气的爆炸极限范围内（4.0-75.6%），最小引燃能量为0.011mJ；氢与氧混合时，在爆炸极限范围内（4.5-94%），最小引燃能量为0.0012mJ；这相当于一枚订书针从1m高出自由落下的能量。人的服装产生的静电也可能超过它。

5. 二、二十五项反措的相关规定 1.5 防止氢气系统爆炸着火1.5.1 严格执行《电业安全工作规程(热力和机械部分)》中“氢冷设备和制氢、储氢装置运行与维护”的有关规定。1.5.2 氢冷系统和制氢设备中的氢气纯度和含氧量必须符合《氢气使用安全技术规程》(GB 4962-2008)。1.5.3 在氢站或氢气系统附近进行明火作业时，应有严格的管理制度。明火作业的地点所测量空气含氢量应在允许范围内，并经批准后才能进行明火作业。1.5.4 制氢场所应按规定配备足够的消防器材，并按时检查和试验。1.5.5 密封油系统平衡阀、压差阀必须保证动作灵活、可靠，密封瓦间隙必须调整合格。1.5.6 空、氢侧备用密封油泵应定期进行联动试验。

6. 二、二十五项反措的相关规定 11.2 防止定子绕组相间短路 11.2.3 氢冷发电机应配置漏氢监测装置，监测定子绕组内冷水箱、定子出线箱（封闭母线）、密封油系统等处的氢气含量。以便及早发现定子内冷水系统泄漏和防止发生氢爆。有条件的应加装绝缘过热报警和定子绕组绝缘局部放电监测装置。 11.6 防止漏氢 11.6.1 大修后气密试验不合格的氢冷发电机严禁投入运行。 11.6.2 为防止氢冷发电机的氢气漏入封闭母线发生氢爆事故，在发电机出线箱与封闭母线连接处应装设隔氢装置，并在适当地点设置排气孔。还应加装漏氢监测报警装置，当氢气含量超过1%时，应停机找漏。

7. 11.6.3 应监测氢冷发电机油系统、主油箱内、内冷水箱等处的氢气体积含量，防止发生氢爆（氢气爆炸条件：在空气中体积含量在4％～75％、起爆能量0.02mJ），在上述地点应安装漏氢在线监测装置，并有防氢爆措施。当内冷水箱内的含氢量达到2%时应报警，漏氢量的增加除可能发生氢爆外，漏氢的原因可能是因引水管破裂、密封接头松动、定子线棒绝缘磨损等故障引起，为防止扩大为定子绕组绝缘事故，一旦发现内冷水系统漏入大量氢气，若含氢量超过10%，或确认机内已经进水，应立即停机处理 二、二十五项反措的相关规定

8. 三、氢气爆炸着火事故案例 案例1：1993年11月，清河电厂发生6号机组氢爆着火事故。在6号机组运行中，由于发电机氢中含氧量大，需要对空排污，而运行人员违章操作打开了对室内排污门，且排污门开的较大，导致排污时大量氢气充满直流密封油泵开关箱内和发电机、汽机盘车下部。又因氢密封油压低，且备用交流密封油泵没有联动成功，联动直流密封油泵，在联动直流密封油泵时励磁开关打火，引起开关箱内氢气爆炸，进而引燃了积存在附近的氢气，造成机组被迫停运。

9. 三、氢气爆炸着火事故案例 案例2：1984年6月28日，荆门热电厂发生氢气爆炸造成2人死亡、1人受伤的事故。1984年6月25日，荆门热电厂5号机组因主油泵推力瓦磨损被迫停机检修，因需要明火作业，发电机退氢。6月27日，在检修人员对5号发电机内部接线套管是否流胶进行检查，并清擦发电机内部渗油时，感觉在发电机内发闷，因未找到轴流风机通风，改用家用台式电风扇通风。6月28日，当检修人员将电风扇放人发电机人孔门内并开停几次寻找合适放置位置时，发生氢气爆炸。事故原因是由于在发电机检修时，制氢站到发电机内部的氢管道未采取彻底的隔离措施，而该管道两道阀门又不严密，使发电机内氢气达到爆炸浓度，而检修工作中使用的日用电风扇的按键，在启停特别是换档时，产生电火花，从而造成了发电机内发生氢气爆炸。

10. 要求： 在氢冷系统和制氢设备运行时，按照有关规程对氢气纯度和含氧量进行分析化验，氢纯度和含氧量必须符合规定的标准是：氢冷系统中氢气纯度需不低于96％，含氧量不应超过2％；制氢设备中，气体含氢量不应低于99．5％，含氧量不应超过0．5％。如不能达到标准应立即进行处理，直到合格处理。 三、氢气爆炸着火事故案例

11. 四、我厂氢系统简介 我厂发电机为北京汽轮电机有限责任公司制造的T255-460型三相、星形、两极、隐极式转子同步发电机。发电机冷却方式为水－氢－氢，即定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁心及其构件氢气表面冷却。发电机内部氢气为密封循环通风系统，机座顶部两端有两组共四个卧式氢气冷却器。密封油系统为单环流密封瓦结构，双侧回油。全厂建一座独立的供氢站，共设置6组氢气集装格，每组20瓶，每瓶V=40L，P=15MPa。每2组氢气钢瓶组连接到一根母管上后接入汇流排架。母管上设置止回阀。汇流排架及供补氢模块共有2套。用于氢气经汇流排架首次减压后向充供氢装置充灌以及往发电机补氢。汇流排架及供补氢模块上的氢气经过减压后，压力控制在0.7～0.9MPa（现要求为0.6～0.7MPa）。合并为一根母管，该母管上安装有一套在线氢气纯度检测仪和一套在线氢气露点检测仪，有就地液晶数据显示并带远传信号。

12. 四、我厂氢系统简介 供氢站

13. 四、我厂氢系统简介 • 我厂密封油系统发电机采用氢气冷却，为防止运行中氢气沿转子轴向外漏，引起火灾或爆炸，机组配置了密封油系统，向转轴与端盖交接处的密封瓦循环供应高于氢压的密封油。本机组的密封油路只有一路，分别进入汽轮机侧和励磁机侧的密封瓦，经中间油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢气侧，形成了油膜起到了密封润滑作用，然后分两路（氢侧、空气侧）回油。运行方式：正常运行、故障运行、闭式运行、紧急运行故障运行注意：检查发电机内氢气纯度，若氢气纯度降低，则应采用氢气置换。

14. 四、我厂氢系统简介 密封油集装

15. 四、我厂氢系统简介 单环流密封瓦

16. 漏氢监测报警装置 四、我厂氢系统简介

17. 四、我厂氢系统简介

18. 四、我厂氢系统简介 厂房内供氢总门 CO2汇流排

19. 五、如何预防氢气爆炸着火 • 运行方面(1) 发电机在运行中，应保证密封油压在规定范围内。要防止因密封油箱油位不正常(如自动补排油失灵)致使氢气窜入油系统和主油箱，使密封油系统工作失常及氢气自密封瓦处大量泄漏；要保持油系统排烟风机和发电机密封油系统防爆风机工作正常，及时排出漏入油系统的氢气。(2) 发电机气体置换要严格按规程规定进行，及时化验，及时、正确排除死角内的气体。(3) 定期试验备用交直流密封油泵，保证其在异常情况下能及时、正常投入运行。(4) 操作氢气系统阀门应均匀缓慢，禁止剧烈地排送，以防因磨擦引起自燃。(5) 坚持氢系统定期排污制度，按规定时间对制氢设备及发电机氢冷系统的氢气纯度进行检测，保证其在规定范围内。

20. 五、如何预防氢气爆炸着火 • 检修方面(1) 提高检修工艺，防止制氢设备、管道、阀门、发电机密封瓦等设备泄露；氢系统要特别注意防止使用伪劣产品；若发现氢压不正常下降，应及时查明原因，予以消除。(2) 发电机为氢气运行时，应将补空气管路隔断，并加严密的堵板；当发电机置换为空气运行时，应将补氢管路隔断开，加装严密的堵板，防止阀门不严窜入空气或漏入氢气。(3) 拆卸氢系统法兰堵板时，应缓慢对称拆卸堵板螺栓，防止氢气剧烈排放、摩擦引起自燃。(4) 氢气系统工作或检查时应使用铜制工具，以防发生火花；使用钢制工具时应涂上黄油；手、脚和衣服不应沾上油脂；禁止穿化纤衣服，鞋底禁止钉钉子。(5) 有焊接工作时，禁止在氢管道上打火，要防止裸露的焊线与氢管道接触，造成打火。(6) 制氢罐应定期进行金属检验，安全阀应定期校验正常。(7) 认真落实各项技术措施，防止发电机封闭母线内漏入氢气，造成氢气聚集而引起着火爆炸。

21. 五、如何预防氢气爆炸着火 • 管理方面(1) 严格动火工作票制度。在发电机和氢管道周围及制氢站内动火，必须办理动火工作票，严格履行审批手续和监护制度，待各项安全措施(如：隔断系统，加装严密堵板，气体置换，通风，含氢量测定在允许范围内，备齐灭火器材、湿石棉布等)落实，工作票办理完毕后，方可动火。(2) 严格制氢站进出制度，进出人员要登记，无关人员不得入内；储氢罐距围墙应不小于10 m，围墙及输氢管道处应设“严禁烟火”标志，周围禁止堆放易燃易爆物品；制氢站应采用木制门窗，门应向外开；制氢室顶部应有通风装置，以防氢气聚集。(3) 在制氢站及氢系统周围应采用防爆型电气装置，制氢站防雷装置应定期检测合格。

22. 五、如何预防氢气爆炸着火 • 管理方面(4) 发电机、制氢站及氢管道周围应备有数量足够的CO2灭火器；对有关人员要进行氢防火防爆知识教育和灭火技能培训。(5) 氢系统查漏时，应使用测氢仪或肥皂水，严禁使用明火；氢管道、阀门或设备冻结时，应采用蒸汽或热水解冻，禁止用明火解冻；对暂时无法消除的漏氢点，应设明显的警告标志。(6) 对管道沟内的氢管道应定期进行检查和防腐，防止沟内积水腐蚀氢管道。(7) 认真进行发电机风压试验，细致查找漏氢点，直至符合标准要求；氢系统的压力表、温度表、报警仪等安全、测量装置应定期校验，保证其测量准确、动作正确。只要扎扎实实做好以上工作，发电厂氢系统着火、爆炸事故是完全可以防止的