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火电厂氢气安全知识讲座 编写 检修部汽机化学班 一 氢气的理化性质 1 氢气的物理性质氢气 H2 是一种易燃易爆的气体 属于危险化学品 在标准状态下 一个标准大气压 760mmHg 氢气是一种无色 无味 无毒的气体 无腐蚀性 有很强的渗透性 常温下可透过橡皮和乳胶管 氢气的密度为0 09kg m3 比空气轻 氢气不溶于水 不溶于乙醇 乙醚 一 氢气的理化性质 2 氢气的化学性质 1 可燃性氢气极易燃烧 纯净的氢气在空气里安静地燃烧 产生淡蓝色的火焰 放出热量 由于氢气无色无味 燃烧时火焰是透明的 因此其存在不易被感官发现 氢气 氧气混合燃烧火焰温度为2100 2500 氢气的爆炸极限为4 2 74 氢气和氟 氯 氧 一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险 其中 氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸 与氯的混合比为1 1时 在光照下也可爆炸 2 还原性氢气具有很强的还原性 利用其还原性 氢气被广泛的应用于钢铁企业不锈钢冷轧和碳钢冷轧卷板退火时的保护气体 氢气不但对带钢具有防氧化的作用 而且对带钢上的铁锈具有还原作用 这样就实现了带钢的光亮退火 3 氢气作为冷却剂的性质氢气具有密度小 热传导率高 较空气大6倍 的特点 所以发电机采用氢冷却可提高发电机效率 使发电机尺寸减小 冷却器的表面减小 通风损耗减小 发电机运行噪声降低等 因此现代大型发电机广泛采用氢气进行冷却 一 氢气的理化性质 二 氢气用作发电机冷却介质的危险性 用氢气做发电机的冷却介质 虽具有上述优点 但氢气是易燃易爆气体 存在遇到火种或热源着火 爆炸的危险 1 氢气比空气轻 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 氢气的爆炸范围广 氢气的自燃点为560 与空气混合可形成爆炸性混合物 其爆炸范围为4 2 74 与氧气混合的爆炸范围为4 5 95 在爆炸范围之内 遇到明火或高于560 以上高温即发生爆炸 3 氢气的引爆能量低 最小引爆能量为0 019mJ 约相当于一枚钉书钉从1m向处自内落下的能量 或者熄灭的烟灰所具有的能量 如此微小的能量就足以将氢气爆炸性混合物点燃 引起燃烧爆炸 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 三 氢气系统发生燃烧 爆炸的具体原因 1 氢气系统的管道 阀门 法兰或者接头处泄漏 2 发电机壳内有大量的油和水 3 发电机内氢气纯度降低 湿度增大 4 在置换氢气的过程中 由于误操作或误判断 5 发电机密封瓦损坏 6 发电机密封油系统异常 四 防止氢气着火 爆炸的措施 1 管理方面 1 氢气瓶严禁与氧气瓶 氯气瓶等及易燃易爆物品同车运输 2 任何人进入氢站 必须经过值班班长的许可 按照规定做好登记手续后方可进入 禁止与工作无关的人进入氢站内 3 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 经安监 武装保卫部 总工程师批准方可执行 尽可能不在氢站及氢气设备周围动火 4 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 氢气系统中氢气中氧的体积分数不得超过0 5 氢气系统应设有氧含量小于3 的惰性气体置换吹扫设施 5 氢气系统设备运行时 禁止敲击 带压维修和紧固 不得超压 禁止处于负压状态 1 管理方面 6 工作人员在进入氢站前 必须检查服装 鞋以及工器具是否符合防火防爆规定 并必须要求其交出随身所带火种 如火柴 火机等 7 氢罐距围墙应不小于10m 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 8 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 9 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 四 防止氢气着火 爆炸的措施 1 管理方面 10 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 11 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 12 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 13 一旦氢气着火应采取下列措施 切断气源 冷却 隔离 防止火灾扩大 保持氢气系统正压状态 以防回火 氢火焰不易察觉 救护人员防止外露皮肤烧伤 四 防止氢气着火 爆炸的措施 2 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 当发电机置换为空气运行时 应将补氢管路隔断开 防止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 四 防止氢气着火 爆炸的措施 2 检修方面 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 8 氢冷发电机的轴封应严密 当机内充满氢气时 轴封油不准中断 油压应大于氢压 以防空气进入发电机外壳内或氢气充满汽轮机的油系统中而引起爆炸 主油箱上的排烟机应保持经常运行 如排烟机故障时 应采取措施使油箱内不积存氢气 9 为了防止因阀门不严密发生漏氢气或漏空气而引起爆炸 当发电机为氢气冷却运行时 补充空气的管路应隔断 并加严密的堵板 当发电机为空气冷却运行时 补充氢气的管路也应隔断 并加装严密的堵板 10 氢冷发电机的排氢管应接至室外 排氢管的排氢能力应与汽轮机破坏真空停机的惰走时间想配合 11 制氢室内和其它装有氢气的设备附近 均应严禁烟火 禁止放置易爆易燃物品 并应设 严禁烟火 的标示牌 储氢罐周围 一般在10m以内 应设有围栏 在制氢室中和发电机的附近 应备有必要的消防设备 四 防止氢气着火 爆炸的措施 2 检修方面 12 排出带有压力的氢气 氧气或向储氢罐 发电机输送氢气时 应均匀缓慢地打开设备上的阀门和节气门 使气体缓慢地放出或输送 禁止剧烈地排送 以防因磨擦引起自燃 13 制氢室着火时 应立即停止电气设备运行 切断电源 排除系统压力 并用二氧化碳灭火器灭火 因漏氢而着火时 应用二氧化碳灭火 并用石棉布密封漏氢处不使氢气逸出 或采用其它方法断绝气源 14 制氢室和机组的供氢站应采用防爆型电气装置 并采用木制门窗 门应向外开 室外还应装防雷装置 所有电气设备的运行维护以及检修工作中的安全注意事项 应遵守 国家电网公司电力安全工作规程 变电站和发电厂电气部分 试行 的有关规定 15 氢气管道应设置分析取样口 吹扫口 其位置应能满足氢气管道内气体取样 吹扫 置换要求 最高点应设置排放管 并在管口处设阻火器 四 防止氢气着火 爆炸的措施 五 防止发电机进油 发电机密封油系统可有效地密封发电机中的氢气 但当误操作或操作不当时 可能造成密封油进入发电机内 直接影响定子线圈绝缘性能 严重时可使绝缘击穿 出现匝间或相间短路 导致停机事故的发生 发电机密封油系统进油原因主要有 1 密封油回油扩大槽满油 2 密封瓦间隙不当 3 油氢差压过高 导致密封油漏入发电机 防范措施 1 保证密封油浮子油箱油位正常 回油扩大槽油水检漏器报警正常 2 加强密封油氢气差压监视 保证差压在正常范围 防止差压调节阀故障 特别是充排氢过程中应加强监视 3 严格按照规程及操作票操作 严防误操作发生 4 保证安装检修工艺质量 1 氢气排放管应采用金属材料 不得使用塑料管或橡皮管 2 氢气排放管应设阻火器 阻火器应设在管口处 3 氢气排放口垂直设置 当排放含饱和水蒸气的氢气 产生两相流 时 在排放管内应引入一定量的惰性气体或设置静电消除装置 保证排放安全 4 室内排放管的出口应高出屋顶2m以上 室外设备的排放管应高于附近有人员作业的最高设备2m以上 5 排放管应设静电接地 并在避雷保护范围之内 6 排放管应有防止空气回流的措施 7 排放管应有防止雨雪侵入 水气凝集 冻结和外来异物堵塞的措施 六 氢气的排放 1 氢气发生大量泄漏或积聚时 应采取以下措施 应及时切断气源 并迅速撤离泄漏污染区人员至上风处 对泄漏污染区进行通风 对已泄漏的氢气进行稀释 若不能及时切断时 应采用蒸汽进行稀释 防止氢气积聚形成爆炸性气体混合物 若泄漏发生在室内 宜使用吸风系统或将泄漏的气瓶移至室外 以避免泄漏的氢气四处扩散 2 氢气发生泄漏并着火时应采取以下措施 应及时切断气源 若不能立即切断气源 不得熄灭正在燃烧的气体 并用水强制冷却着火设备 此外 氢气系统应保持正压状态 防止氢气系统回火发生 采取措施防止火灾扩大 如采用大量消防水雾喷射其他引燃物质和相邻设备 如可能 可将燃烧设备从火场移至空旷处 氢火焰肉眼不易察觉 消防人员应佩戴自给式呼吸器 穿防静电服进入现场 注意防止外露皮肤烧伤 七 消防与紧急情况处理 七 消防与紧急情况处理 3 消防安全措施 供氢站应按规定 在保护范围内设置消火栓 配备水带和水枪 并应根据需要配备干粉 二氧化碳等轻便灭火器材或氮气 蒸汽灭火系统 4 高浓度氢气会使人窒息 应及时将窒息人员移至良好通风处 进行人工呼吸 并迅速就医 事故案例一 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 事故案例二 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 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 事故案例三 某厂1台200MW汽轮发电机组大修结束 氢气系统严密性检查合格后充氢 锅炉点火启动 汽轮机转速已升至3000r min 大修后各项机 电 炉专业动态试验也已全部结束 正准备并网的过程中 发电机内部突然发出剧烈沉闷的爆炸声 同时汽轮机组各主汽门 调汽门因发电机后支持轴承温度高导致主机保护动作而关闭 发电机内氢气压力迅速下降 由200kPa降至50kPa 现场检查时发现 由3部分组成的发电机静子壳体 其两两结合面间发生严重的漏气现象 在确证发电机漏气后 立即将周围的照明 电线等可能产生火花的物械全部进行隔离 同时对发电机进行紧急排氢 在机组惰走至零后 启动盘车 未能转动 人为手动盘车也无法盘动 对发电机解体 发现发电机内3块铝端盖全部损坏 且重重地塌落在转子上 导致转子不能盘动 且发电机内所有的挡风板全部变形损坏 氢气冷却器密封橡胶垫撕裂 两侧冷却器本体中部均严重变形 在发电机三相出线端处 在发电机气体系统中位置为最底部 有明显的爆炸痕迹 抢修中将发电机静子壳体重新顶起定位 两两部分间加入了衬垫 对所有的挡风板进行了修整 对所有的静子线圈也逐一试验检查 确证无损坏现象 对3块破裂损坏的铝制端盖重新铸造 对变形的氢冷器本体及衬垫重新进行了修整及更换 全部抢修工作持续了18d 这次事故损失相当惨重 事故案例三 全面分析事故原因后认为 首先是发电机内局部氢气纯度不合格 其局部氢气浓度已落入氢气爆炸限度范围内 氢纯度仪表所监测到的纯度值虽已合格 但其毕竟是局部范围内的氢样 而在发电机充氢置换过程中速度过快 少量的空气未能彻底排出并在局部混杂于氢气中 且该混合气体比重相对较大 沉落在气体总空间底部 发电机出线端 形成了爆炸的主因 之后在发电机并网时 励磁系统加励 在其转子表面必然产生电晕火花 形成引爆条件 最终导致发电机内氢气发生爆炸 谢谢大家