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高压储氢风险控制技术研究

陈瑞  
【摘要】: 当今世界面临着日益严重的能源危机和环境污染问题,迫切要求人们开发新的洁净、经济能源。氢是能源革命的突破口,它的发展和利用必将带来能源结构的重大改变。安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键。高压储氢是最普通和最直接的储氢方式,已成为实际使用最广泛、现阶段可商用的储氢方式。为促进氢能的安全使用和推广,本文以国家高技术研究发展计划(863计划)课题“高压容器储氢技术和装备”(项目编号2006AA052143)、“加氢站关键技术及加氢系统”(项目编号2007AA052152)和美国运输部资助项目“Safety Issues Related to Transport and Storage of Hydrogen Fuels in NorthernClimates”(US DoT DTOS59-06-G-00048)为依托,开展了高压储氢风险控制技术的研究,主要工作和结果如下: 1)危险有害因素辨识。通过研究与氢气有关的事故案例,总结经验教训,结合相关法规,从氢气性质、设备、环境、操作和管理等五个方面对高压储氢容器的潜在风险进行了系统辨识。 2)金属材料常温高压氢脆研究。综合国内外的文献资料,介绍常温高压氢脆机理和环境氢脆常用研究方法,着重分析几种金属的抗氢脆性能,并提出若干关于我国压力容器常用材料抗氢脆性能研究的建议。 3)泄漏扩散与爆炸危险程度评价。基于FLUENT软件的物质传输与反应模块建立了高压储氢罐泄漏扩散的模型,分别考虑不同的泄漏位置、不同环境风速及有无障碍物,对高压储氢罐的泄漏扩散进行了数值模拟,并利用TNT当量法和TNO法对爆炸危险程度进行了评估。 4)风险控制对策。在上述危险有害因素辨识及相关定量计算的基础上,总结提出相应的风险控制对策,即贯彻本质安全设计理念,对容器结构进行合理优化,采用安全附件;合理选材;加强氢气泄漏及火源检测,防止燃烧爆炸;安全使用和规范管理等。


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