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關(guān)于氫作為船舶燃料的安全性簡單科普~

來源：江蘇氫港新能源科技有限公司 2023年06月30日 10:02

氫作為船舶的燃料會在安全方面有哪些困擾和關(guān)心以及關(guān)注點(diǎn)，以及需要管理的方式呢？

1、氫安全嗎？

氫的可燃性范圍很廣(4-75%)——比甲烷(5-15%)要寬得多，這是它的主要危險(xiǎn)。氫氣的火花或其他點(diǎn)火源的能量比所有其他氣態(tài)碳?xì)浠衔锶剂仙偈?，比MGO（重柴油）少一千倍。點(diǎn)火很容易。氫氣也可以被靜電點(diǎn)燃。它燃燒的火焰幾乎是無色的，只有在夜間/黑暗的地方才能看到?；鹧娴臒彷椛溥h(yuǎn)低于碳?xì)浠衔锘鹧妗?/p>

氫是無毒的。它總是比空氣輕，所以不會形成大而致密的氣體云(除非被困在結(jié)構(gòu)中)，因此氫泄漏點(diǎn)周圍的可燃性危險(xiǎn)水平相當(dāng)有限。由于在泄漏點(diǎn)形成的高壓射流產(chǎn)生的動(dòng)量，CH2（壓縮狀態(tài)下的氣氫）比LH2（液氫）具有更大的危險(xiǎn)范圍。噴氣機(jī)/火炬火災(zāi)是氫作為燃料對第三方產(chǎn)生影響的設(shè)計(jì)事件，例如在加注氫或在港口作業(yè)時(shí)。

泄漏的LH2（液氫）非常冷，可以液化空氣中的氧和氮。液氧可以促進(jìn)其他通常難以點(diǎn)燃的材料的可燃性。例如，瀝青路面自燃也是有可能的。與液化天然氣一樣，LH2也會迅速造成周邊材料的脆性斷裂。

氫氣的爆炸潛力比甲烷大。這是由于:

• 可燃性范圍更廣(是甲烷的7倍)。

• 點(diǎn)火能量更低(甲烷的1 /10)。

• 燃燒距離更短以啟動(dòng)爆炸-自供電爆炸。(甲烷只能爆燃，這意味著它需要外界的幫助，比如堵塞才能爆炸)。

• 氫氣產(chǎn)生的更高爆炸壓力。

與類似的基于甲烷的系統(tǒng)相比，氣態(tài)氫的安全相關(guān)特性的負(fù)面影響大于正面影響。船舶的設(shè)計(jì)將需要仔細(xì)注意這一點(diǎn)。

2、氫泄漏管理

氫是最小的化學(xué)分子，在以下幾個(gè)方面影響它的特性：

• 它具有非常低的粘度，使其能夠通過小空間移動(dòng)并產(chǎn)生泄漏通道-通過焊接，法蘭，密封件，墊圈等發(fā)生泄漏-因此正確的材料選擇和操作程序至關(guān)重要。

• 它可以溶解在金屬中，既可以有效地通過金屬泄漏，又可以通過破壞金屬的晶體結(jié)構(gòu)來腐蝕金屬，導(dǎo)致金屬變?nèi)醪⒆罱K失效(氫脆)。

這些效應(yīng)的大小取決于氫所具有的能量，因此內(nèi)能極低的低溫LH2系統(tǒng)釋放的氫要比“溫暖”的CH2（氣態(tài)氫）系統(tǒng)少得多。LH2系統(tǒng)的泄漏管理在概念上與LNG類似。

然而，對于CH2或熱的、汽化的LH2，氫泄漏永遠(yuǎn)不會被消除，只能最小化。旋轉(zhuǎn)設(shè)備尤其難以密封。最重要的標(biāo)準(zhǔn)是在哪里接受泄漏，泄漏的規(guī)模如何，以及在哪里可以消除泄漏。

岸上的泄漏可以從儲罐、管道和設(shè)備中自由擴(kuò)散。在一艘船上，許多這樣的系統(tǒng)將在船體內(nèi)，自由通風(fēng)和氫氣的分散將是不可能的。強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的性能對氫氣的成功使用至關(guān)重要。但人們?nèi)匀粨?dān)心這些系統(tǒng)中靜電的積聚，以及是否可以避免或控制這種情況。船級社正在努力解決這些問題，目前更傾向于對氫氣可能聚集的空間進(jìn)行惰性處理。

應(yīng)盡量采用焊接管道和部件。第二級防止泄漏屏障，如真空護(hù)套是隔熱所必須的，但也允許檢測和監(jiān)測泄漏。對于熱氫，可能需要管中管系統(tǒng)。可在特定位置（例如法蘭）進(jìn)行氣體濃度和火焰檢測。當(dāng)然，管理重點(diǎn)還是需要放在通風(fēng)上。

3、安全系統(tǒng)

與其他碳?xì)浠衔锶剂弦粯?，甲烷系統(tǒng)也使用氮?dú)?。惰性LH2系統(tǒng)只能直接使用氦氣，因?yàn)橹苯邮褂玫獨(dú)鈺?dǎo)致氮?dú)饽滩⒍氯艿?儲罐。因此，對氦氣的需求將大幅增加，而氦氣成本已經(jīng)很高。另一種方法是用熱氫氣凈化LH2。當(dāng)溫度在-195℃以上時(shí)，可以使用氮?dú)狻?/section>

4、安全管理

氫氣的可燃性風(fēng)險(xiǎn)與其他燃料不同，并且高于其他燃料，這是一個(gè)需要克服的挑戰(zhàn)。將船舶設(shè)計(jì)成與燃油船相同的水平并不符合成本效益。

目前，風(fēng)險(xiǎn)評估只能在定性的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確地進(jìn)行。由于缺乏用于定量風(fēng)險(xiǎn)評估(QRA)類型分析(通常用于許可)的氫數(shù)據(jù)，這不利于這種類型的分析，因此從其他行業(yè)獲取氫設(shè)備和系統(tǒng)故障的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)非常重要。

氫氣是海洋工業(yè)的一種新型燃料，因此需要發(fā)展安全意識和管理實(shí)踐，并將其發(fā)展到與陸地工業(yè)已經(jīng)接受的安全意識和管理實(shí)踐相似的水平，在陸地工業(yè)中，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，例如歐洲的ATEX（防爆認(rèn)證）和ADR（歐盟ADR認(rèn)證簡介: ADR(Autorisation Dangerous Road)是道路危險(xiǎn)品運(yùn)輸許可的簡稱,），都有很好的記錄。這將是氫氣在航運(yùn)中的挑戰(zhàn)，需要更多的關(guān)心和關(guān)注。

5、應(yīng)急響應(yīng)

氫氣的主要問題是由泄漏點(diǎn)著火引起的火災(zāi)和爆炸。如果未點(diǎn)燃，氣態(tài)氫將迅速上升到大氣中或遷移到容器的點(diǎn)。

像所有的液化氣一樣，氫火不太可能被撲滅。處理的程序應(yīng)該是隔離氫氣供應(yīng)，讓火自行燃燒并熄滅，同時(shí)使用大量的水保護(hù)周圍的設(shè)備，使得管道和系統(tǒng)免受熱輻射和任何火焰撞擊。

氫氣排放系統(tǒng)和桅桿也可能發(fā)生火災(zāi)。

大多數(shù)在桅桿的頂部，但它們也可以在管道內(nèi)。因此，管道應(yīng)設(shè)計(jì)為可爆燃（低能量密度的爆炸），使管道內(nèi)部容物保持封閉。(這也是液化天然氣噴口的一個(gè)問題，但沒有被行業(yè)廣泛接受。)為了避免爆炸，氫氣需要從密閉空間中移除，并通過通風(fēng)系統(tǒng)釋放到大氣中。

LH2儲罐或管道的真空絕熱喪失可能導(dǎo)致表面溫度過低，導(dǎo)致空氣開始液化；氧在-183°C凝結(jié)，氮在-196°C凝結(jié)。純氧(包括液態(tài)氧)顯著地促進(jìn)了通常易燃物質(zhì)的可燃性，如蠟、油脂、碳?xì)浠衔锕腆w/污垢、衣物和潤滑油。甚至有些鋼也會在氧氣環(huán)境中燃燒。任何物質(zhì)的火災(zāi)在氧氣環(huán)境中都會更猛烈。許多“軟”材料，如塑料、環(huán)氧樹脂和橡膠在這種溫度下會變脆，所以當(dāng)密封失效時(shí)可能會導(dǎo)致額外的泄漏。

文章來源：氫眼所見
注：已獲得轉(zhuǎn)載權(quán)

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