安装氢气报警器和火焰探测器，确保氢气环境安全

    氢气环境安全，包括：安全生产、加工和使用氢气，特别地氢气气体燃料和液氢。在使用中，主要关心氢气的，是可燃性。在所有氢气可能泄漏的环境中，安装氢气泄漏检测报警器，和火焰报警器，来提前预警，防止事故发生。

    氢气拥有美国消防协会（NFPA）最高可燃性等级，为4。因为，它甚能与少量的普通空气混和，可燃；氢气气体和正常空气能点燃，氢气与空气中的氧气的反应，简单。然而，没有对氢气反应性或毒性的固有危险进行评级。储存和使用氢气，引起独特的挑战，因它易于泄漏，作为气体燃料，低能点火，与空气混合可燃的范围较宽、浮力、金属的脆化能力（需确保安全操作）。液氢引起额外挑战，因为它密度增加，需特别低的温度来保持液体状态。

一、概述氢气

    (1)40多年来，工业已大量使用氢气作为工业化学和空间爆破燃料。在此期间，工业已形成基础设施：生产、储存、运输、和安全使用氢气。

    (2)氢气气体是能量特别高的燃料。它以不可思议的速度燃烧，并产生不可思议的力量。但低于汽油的能量密度，它大多用在瞬间要求较大动力的应用中，如，火箭和航天，用它来作航天飞机动力。

    (3)液态氢气有时用作极浓缩的氢气燃料。

    (4)气态氢用作发电厂发电机的冷却剂。这因为它的高热导性和低“风”，所以，减少摩擦和湍流损失。

    (5)氢气也用作氨和甲醇等工业加工的原料。

二、氢代码和标准

    氢代码和标准(RCS)是氢燃料电池汽车、固定燃料电池应用和便携式燃料电池应用的代码和标准。除此以外，还有氢气安全标准代码，氢气安全处理代码和氢气储存代码。

固定燃料电池动力系统的安装标准（ 美国消防协会）。

    (1)指导原则

    目前，氢气安全指导的ANSI/AIAA标准是AIAA G-095-2004，指导氢气和氢气系统的安全。因为 美国国家航空和宇宙航行局（NASA）已是世界上氢气最大的用户，这由NASA的早期指导原则NSS 1740.16 (8719.16)进化而来。下面涉及由不同形态的氢气引起的危险，和怎样预防、减轻伤害。

    (2)引燃

    1.氢气-空气混和，能用非常低的能量输入来点燃，是引燃汽油-空气混和物的1/10。作为对照，无形火花或来自人体的静态火花能引燃。

    2.虽然氢气的自燃温度比多数碳氢化合物的更高，但氢气的低引燃能量使得氢气-空气混和物更可能引燃。大气压下，火花引燃的最低能量大约是0.02毫焦耳。

    (3)混和物

    1.可燃性极限，基于压力为14.7psia的空气(1个大气压倒101kPa)中氢气的体积百分比，是4.0-75.0。可燃性极限，基于在14.7 psia压力下氢气在氧气中的体积百分比，是4.0-94.0。

    2.可爆性极限，氢气在空气中的体积百分比，是18.3-59。

    3.管道或结构内或周围，燃烧，能产生湍流，会致爆燃演变成爆轰，甚至无法完全约束。

    （为了比较，汽油在空气中的暴燃极限是1.4–7.6%，乙炔的是2.5% - 82%）

    (4)泄漏检测：氢气报警器

    1.氢气泄漏能以很低的流量助燃，跟4微克/秒一样低的流量。

    2.氢气是无色的、无味的和乏味的，大多数人的感官不会助于检测氢气泄漏。通过比较，天然气也是无色、无味的、乏味的，但是工业添加了一个含含硫气味剂，称为硫醇，使得人们能感测到。目前，所有已知的气味污染燃料电池（氢气流行的应用）。然而，如果，氢气快速增加，室内氢气泄漏会简单地在天花板聚集，最后移到角落，远离嗅觉可能检测到的地方。因为这个和别的原因，工业经常使用氢气气体浓度检测报警器，来检测氢气泄漏，数十年来维持一个高安全记录。研究员们，正研究别的用于检测氢气的方法：追踪器，新嗅觉技术，先进的氢气传感器和别的仪器。

    (5)液氢与氢气报警器

    氢气动力汽车中的燃料能完全燃烧，给汽车带来很小的伤害，与汽油燃料导致汽车的后果，形成鲜明对比。

    冷凝固化大气，或制造过程中的微量空气，污染液氢，因此，形成一个不稳定的混和物。这个混和物可能 爆炸，产生类似于TNT和别的高爆材料的效果。

    液氢要求综合储存技术，如，特殊保温容器，专门处理所有低温物质。这类似于，但比液氧严重。甚至，绝热容器是难于保持这样一个低温，且氢气将渐渐泄漏掉。（通常，每天1%的液氢汽化）。液氢储存区，更需要氢气报警器，检测氢气浓度。

三、安装氢气报警器和火焰报警器，预防氢气事故

    (1)氢气聚集在屋顶与悬垂下，形成爆炸危害；任何建筑，含有潜在氢气源，应好好通风、安装全天候 火焰报警器，和氢气浓度检测报警器，且设计有一个屋顶，能从爆炸中结构的其余部分安全地吹离氢气。

    (2)氢气也进入管道，并能随之到达他们的目的地。氢气管道应定位在别的管道之上，以防这种事情发生。

    (3)氢气气体浓度检测报警器能快速检测氢气泄漏，来确保氢气能排出，且泄漏源也能跟踪到。像天然气，一种味剂能加入到氢气源内，以确保泄漏能通过嗅觉查觉到。

    (4)当氢气火焰难于用内眼看到时，就得用上UV/IR火焰报警器。

    (5)化学变色指示剂能加到硅胶带上，来检测氢气。但不如氢气报警器准确、快捷。

四、氢气大事故回顾

    氢气，大众报刊已描绘为相当危险的燃料，氢气事实上有较宽的混和爆炸/引燃范围（同除了乙炔以外的所有气体的空气混和）。氢气在点火前迅速上升并分散，且除了在封闭的、不通风的区域，不可能大量积存。

    在最近的事件中，马斯京根河煤矿在运送过程中，压缩氢气爆炸，造成重大损害，并1人死亡。更多涉及氢气的事故信息，请查看美国能源部氢气事件报告和经验教训页面。

在2011年，福岛核事故，三座反应堆建筑，因氢气爆炸，毁坏。裸露锆合金燃料棒很热，与释放的氢气流反应。装有惰性氮的容器，阻止氢气从容器中燃烧。然而，氢气从容器泄漏到反应堆建筑物，在那里与空气混和，并爆炸。为进一步防止爆炸，打开了剩余的反应堆建筑顶部的通风孔。

    以上，概述氢气，谈了氢代码和标准（指导原则、引燃、混和物、泄漏检测、液氢与氢气报警器）、预防氢气事故、氢气大事故。总之，安装氢气报警器和火焰探测器，确保氢气环境安全。



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