王昭武

（国电太原第一热电厂，山西 太原 030021）

1 氢气质量分析的重要性

分析氢气中杂质含量在氢气生产过程中占有很重要的地位，它不仅关系到气体的质量，而且关系到氢气生产甚至整个工厂的安全。运行中氢冷发电机的氢气质量分析结果是否正确，直接影响到发电机的安全发电和经济指标；置换过程中的氢气质量分析也尤为重要，发生误差会有爆炸混合气体的存在，在检修过程中，就有可能发生爆炸，严重威胁设备和人身安全。为此，只有严格进行氢气生产过程中氢气纯度及发电机氢气纯度的分析监督，才能绝对保证氢气生产过程及发电机设备的安全运行。

2 氢气的着火和燃烧及爆炸

2.1 氢气着火

任何物质都有一个着火点，氢气在空气中的着火点温度是585℃，但需要给它一个能量才能着火，这个能量仅为20 μJ，非常容易着火。化学纤维所产生的静电火花的能量，都比20 μJ大好几倍，经常意想不到的情况下就可能引起氢气的燃烧，而且压力和温度高时更容易着火。

2.2 氢气的燃烧

氢气的燃烧是着火反应的继续，是在不可能引起爆轰、爆炸现象的安全条件下进行的，纯氢气燃烧呈蓝色火焰，只是点火初期的瞬间有轻微的爆鸣声。

2.3 氢气的爆炸

通常所说的氢气爆炸是爆燃、爆轰的合并现象。氢气的爆燃是氢气燃烧的瞬间，由于扩散范围内的连锁反应，燃烧供给的氢气不继续，爆燃时有轰鸣声，燃烧时火焰速度很快。

氢气爆轰是爆燃的进一步扩大，首先是氢气的量要比爆燃充足，其次是环境应使冲击波有反射的条件，在恒定体积中产生爆轰压力可猛增20倍，如氢气系统运行中某些玻璃监测仪器往往在爆轰中炸得粉碎。

氢气爆炸时要比爆轰更大，氢气与空气、氧气混合状态的存在是危险的，尤其是在绝对密闭状态下更危险，见图1和图2。发电机和储氢罐都是相对密闭的容器。

图1 不同温度下氢气在空气中的爆炸界限

图2 不同压力下氢气和空气混合后的爆炸界限

3 氢气纯度的测定

氢气纯度不合格会发生事故，通常控制氢气纯度的方法是化验。化验监督必须准确、及时、认真对待。

3.1 氢气纯度测定的规定

a）运行中的电解水系统，在启动初期应每隔3h测定一次。

b）装有氢分析仪表的电解系统，运行初期也是每3 h测定一次氢纯度，并与仪表所指示数据进行校正。校正是用奥氏分析仪作依据。运行正常后每24 h需校正一次。

c）运行正常的发电机组，每天都必须进行氢纯度的化验，并且在发电机补氢前后，应各做一次氢纯度分析化验。

d）储氢罐每月应做一次氢纯度分析化验。

3.2 置换气体纯度分析

置换气体是指二氧化碳和氮气。氢气系统检修，发电机大修时要进行排氢工作，即将氢气置换成二氧化碳或氮气，然后再置换成空气，检修完毕后再倒过来置换成空气，即充氢。每置换一种气体都必须测定置换后气体纯度，以保证作业中各气体都在安全范围内。

4 遇到着火时处理方法

氢冷发电机内部着火，只要故障电流切断很快，火势将不会蔓延和扩大，这是由于在发电机内部氢气纯度很高时，氢气不会助燃，也不会自燃爆炸。但值得注意的是，在氢冷发电机外部漏出的氢气与空气混合，当氢气浓度下降到5%～75%范围时，火星就可以引起着火和爆炸，因此是十分危险的。一旦由此引起着火和爆炸，应迅速关闭来氢管道和阀门，并用二氧化碳灭火器或1211灭火剂灭火。如果起火原因是由于发电机的密封不严，漏氢所造成，则应迅速降低发电机内部氢压，保持氢压运行并进行灭火。如果火势不减，可向发电机内迅速送入二氧化碳直至火势熄灭。

5 结束语

按照氢冷系统的安全要求，对发电机启动过程加强监视和调整，保证氢气参数符合国家要求，任何情况下，保持发电机内氢压为正值，防止漏氢或空气进入发电机内，保持氢气纯度在96%以上、气体混合物中的含氧量不超过2%、发电机组附近5 m范围含氢量不超过3%，是保证氢冷发电机不发生着火和爆炸的关键。