氢气充装过程中的火灾剖析

氢气汇流装置火灾剖析

   引言

　　化工原料药合成生产中大量使用氢气作为原料，氢气输送的过程大多通过汇流装置来完成，即将数个氢气钢瓶连在一起达到由高压到低压的输送目的。我厂氢气输送都应用了汇流装置，在实际生产中曾出现了数起火灾事故，威胁着安全生产。下面针对仓储处氢气汇流装置火灾事故，进行系统分析，找出原因，制定科学的对策，保证安全生产。 
  
事故案例

　　2001年8月16日10时至11时20分，沈阳东进环保产业股份公司将280瓶满瓶氢气在汇流排（装置）平台卸完，并将400瓶空瓶运走。汇流排（装置）大组长张某与当班操作者在平台下拔草，代班长沈某在平台上进行操作；12时，操作者汪某吃完饭后到平台上进行作业，由于西侧汇流排（装置）接近充完，汪某与张某将东侧汇流排（装置）安上满瓶（将夹具有与瓶嘴固定）；安完满瓶后，张某站在平台中部观看，汪某将西侧汇流排（装置）切换到东侧汇流排（装置），并对东侧汇流排（装置）20个满瓶从西向东（1号至20号）逐个打开瓶嘴，当打到13号时（时间大约在12时15分），突然“嘭”的一声响，氢气瓶嘴与夹具间起火，汪某喊“着火了”，张某与沈某冲上前去用干粉灭火器进行扑救，迟某跑到后边东港和丙炔醇公司气库处，与当班工人将通往气库的6个阀门全部关闭；但由于火焰温度非常高，不能靠近，便打报警电话；仓储处30多名同志得知消息后奔赴现场进行抢救，将火扑灭。消防队赶到后对氢气瓶进行了喷水降温措施。  气体汇流排

事故现场

　　1 汇流排东排有20个夹具，从西向东排列，第13、12号烧得严重，接管端部完全碳化，夹具熏黑，14号接管端部部分碳化，15号接管端部出现开裂。 

　　2 灭火后，拆下3个气瓶。平台下放有2个氢气钢瓶，其中1个瓶颈一侧熏黑，瓶嘴有烧痕，另1个的瓶嘴有烧痕，瓶内已经没有压力，平台上留有一空瓶，无明显烧痕。 

　　3 平台上的南侧是防火墙，在12、13号处，号码漆被熏黑。 

　　4 询问现场职工得知，起火时火焰喷向对面的防火墙，火焰从防火墙向四周延伸1m多远。 

原因分析
　　1 氢气理化性质 

　　氢气是易燃性气体，它的主要危险性表现在爆炸极限范围大，与空气混合，爆炸下限为4%，上限为74%。氢气的点火能量很小，只要0.019mJ。并且无色无味，比空气轻得多，不易被人发觉，易在设备、容器、建筑物的顶部积聚，遇火种、热源即易发生爆炸。 

　　2 起火原因分析 

　　在分析会上，操作者对所进行的操作确认无误，未发现任何异常问题，当打开第13号氢气钢瓶时就起火了。 

　　在分析中最关键的问题是：起火时，火喷向对面的防火墙，火焰从防火墙向四周延伸1m多远，这证明了13号气瓶与夹具间确有间隙，只有这样才能有氢气（可燃物）从此喷出，提供足够的着火物质。 

　　具有了氢气和助燃物氧气，着火的点火能从哪来呢？分析会上，各级管理人员和氢气厂家的专家一致认为有几种可能：①由于导静电的底板（铝板连接地极）上，存在氧化膜或有砂粒影响导电效果，致使静电放电打火引燃外泄氢气。②接地电阻的测试是符合标准的，如果不是静电放电打火，那就是12MPa高压氢气从夹具与瓶嘴间的缝隙高速喷出，产生局部高热引燃外泄氢气。 

　　经查实，事情的直接原因是：13号瓶与夹具有未良好固定，东排管路内1~20号连通，当从西向东逐个打开瓶嘴时，操作工汪某未能发现泄漏情况。当刚打开13号时，由于开瓶速度过快，气瓶高压氢气流速过快，同时，1~12号瓶子里12MPa的高压氢气也从这一个泄漏处高速流出，引起高热，高热引起瞬间爆鸣，继而引燃泄漏出来的氢气，引起着火。 

　　（注：高压氢气从夹具与瓶嘴间的缝隙高速喷出引起的高热会被气流快速带走，这种热量点燃氢气的可能性较小，最有可能是高速氢气流与空气摩擦产生高压静电，当带静电的氢所流喷到接地的其他气瓶或汇流排上时放电产生火花而引燃氢气。） 

安全对策
　　从本次氢气汇流装置火灾事故分析看，氢气的输送具有一定的危险性，要在安全生产的组织管理上和技术方面给予重视，就必须认真落实防火设计规范。 

　　1 本次操作时，缺乏二次复查是发生火灾的重要原因。在将满瓶与夹具全部固定完，应先打开一个气瓶，并逐个检查每个夹具是否泄漏，如出现泄漏及时处理，待没有泄漏后方能进行输送。 

　　2 汇流排操作区域无消火栓（无水源干线）。从灭火的角度分析，水的降温是非常必要的，应按国家标准《建筑设计防火规范》的规定，在保护范围内设置消火栓，配备水带和水枪。 

　　3 输送氢气的管道法兰盘、阀门等连接处，应采用金属线跨接，以便静电的导出。 

　　4 接地铝板进行定期冲洗和清扫，保持洁净，经常检查连接点的完好情况，保证静电有效导出，有条件应更换铜板，接点采用焊接方式，确保静电导出效果。 

　　5 设置必要的抢险用具（如：梯子、钩具等），以便有效抢险。 

　　6 应急抢险用护具（耐高温面罩、石棉手套和石棉布）必须配齐，工人会用，合理设置，拿取方便。 

　　7 汇流排、空瓶和满瓶间的距离不小于2m，应设防倒瓶的栅栏等。 

　　8 制定应急措施与灭火预案，对全体汇流排操作工进行经常性安全防火知识培训教育，提高安全意识和安全技能。 

　　9 现场配备足够的二氧化碳、“干粉”、“1211”等灭火器材，合理布置。 

　　10 在管理措施上加强巡回检查，确保操作工在操作过程不脱岗