今天我们来一起学习下：3型和4型复合气瓶充装过程中内部温度变化的研究

车辆加氢起源于多年前，1807 年出现了第一辆有记录的氢能汽车[1].最近，氢气作为汽车和公共汽车的燃料越来越受欢迎，并已扩展到轮船、火车和飞机。事实上，截至 2022 年 9 月，加州有 50 多个加氢站和 14,000 多辆汽车。如今，汽车中的大部分加氢都是在传统的汽油和柴油加氢站进行的。如今，所有公共加氢站都分配气态氢 （GH2），但是，由于需求量较大，带有液态氢 （LH2） 储存的加氢站正在兴起。该最佳实践涵盖了 GH2 和 LH2 供应系统的安全方面，以及以 350 barg（35 MPa，5076.3 psig）至 700 barg（70 MPa，10152.6 psig）的气态氢分配和输送到车辆。其中引用了许多其他 H2Tools 最佳实践。LH2 分配不在本最佳实践的范围内。气态加氢站由储存容器组成，这些储存容器由现场生产的氢气供应，通过管式拖车输送和/或从管道接收。这种低压气态氢在高于最大车辆压力（350 或 700 barg）的压力下被压缩和储存。当车辆到达加氢时，高压气体复流器或压缩机通过加氢机将氢气加注到车辆中。为了提高填充率，通常使用冷却器在将高压气体分配到车辆之前对其进行预冷。在储存 LH2 的加氢站，低温液体储存在 -423 °F/-253 °C 的绝缘罐中。 从这里开始，存在两种选择：1） 低压液体在蒸发器中转化为气体并随后压缩，或 2） 在通过蒸发器将液体转化为气体之前，使用低温泵提高液体压力。无论哪种方式，最终产品都是相同的：高压气态氢被分配到车辆压力。无论工位类型如何，车辆分配过程都是相同的。GH2 的危害包括火灾、爆炸和窒息。氢火焰是看不见的，无味的。由于其极低的温度 （-423 °F/-253 °C），存在其他 LH2 危害。LH2 必须管理的安全隐患包括低温灼伤、在冷表面上形成富氧液态空气、凝固气体或液体、滞留液态氢产生的超压、低温泵送（空气吸入 LH2 系统）、热膨胀和雾气。这些通用危害在参考的 H2tools 最佳实践中进行了讨论。加氢站为减轻这些危害而采用的方法是：机械完整性安全的安装位置通风检波系统控制防止着火发泄净化个人防护装备 （PPE）训练应急1. 机械完整性是防止氢气释放的主要也是最重要的方法。这是通过选择兼容的材料和组件、使用减少泄漏的连接方法（最好是焊接的）、支持用于反作用力的管道和泄压装置、压力测试以及设备的定期维护（例如泄漏检查和软管检查和更换）来实现的。应在存储系统和车站管道上使用泄压装置。系统应设计为扩展/收缩。如果不考虑热膨胀差异，将导致设备故障。因此，真空夹套管道、膨胀节和加长阀盖阀门都可以在 LH2 站找到。GH2 系统冷水机组周围的热膨胀也会导致故障。规范和标准规定了对组件保持其机械完整性的具体要求。例如，分配器软管必须包括一个软管拉断装置，以便在车辆拉开的情况下将分配系统与车辆隔离。2. 安全的安装位置包括安全后退距离（可能带有防火屏障墙），以最大限度地减少释放对人员和财产的影响。将系统放置在繁忙的加油站中具有挑战性，不仅需要审查周围环境，还需要了解汽油储罐的位置以及与运输罐车的交互。必须保护加氢站免受运输油罐车或其他车辆造成的冲击损坏。填充连接和拖车位置应作为安全分析的一部分考虑。由于氢气具有浮力，因此为防风雨而设计的顶篷不应捕获氢气，而应允许其分散并上升到安全位置。在 LH2 站，液体输送和非绝缘液体管道不应位于沥青表面。富氧液态空气会在未绝缘的管道上形成，并在与易燃油基沥青接触时产生严重的火灾风险。3. 通风是任何氢气应用的关键安全要求。在室外加氢站，来自环境空气的被动通风自然会稀释少量的氢气泄漏。应仔细设计墙壁、屏障保护和架空结构，以免阻碍被动空气流动，从而无意中造成积聚风险，例如天气冠层。重要的是要认识到，通风不会阻止在大泄漏或排污情况下形成易燃混合物。4. 在释放的初始阶段检测氢气泄漏对于安全至关重要。这是通过预防性维护期间的泄漏检查、检漏仪和氢气检测仪来实现的。系统固有的泄漏检测方法可能包括压力或流量监测。事实上，许多氢气加注机在加注作期间使用保压功能，通过监测压降来检查泄漏。固定安装（固定）的氢气检测仪仅在三维空间中的单个点检测氢气。因此，位于室外的固定式氢气检测器的功能可能无法得到保证。加氢站的最佳实践是将固定探测器直接安装在可能的泄漏位置上方，例如 H2加油机（NFPA 2 要求）和气体管理柜。也可以使用声波检漏仪。人员在接近加压系统或在加压系统周围工作时也可以佩戴便携式氢气检测仪。由于氢气火焰难以看到，因此还建议使用火焰探测器来监测氢气供应系统和加氢机。5. 系统控制是一种重要的工程工具，可在检测到异常或按下紧急停止按钮时自动进行故障保护。储存系统和输送管的氢气隔离是确保加氢系统安全的主要方法。如果氢气的流动停止，氢气的燃烧会迅速熄灭。系统控制可能负责自动切断所有非关键电气元件（例如压缩机）的电源，并打开阀门以安全地排放管道中被困的体积（由工艺危害分析确定）。紧急停止按钮应放置在加注系统周围的多个位置，包括交付/卸载和分配区域。许多系统由加氢站作员远程监控。6. 通过在潜在氢环境中安全的区域使用电气设备，可以最大限度地降低点火和电气设计的可能性。所有设备都必须连接和接地，以减少变化累积和静电放电。车辆通常通过轮胎接地到混凝土垫或通过接地线接地。所有电气设备都必须根据适用的规范和标准进行评级和/或本质安全。7. 将氢气排放到任何设计作的安全位置，确保任何排放的氢气不会危及人员或财产。在加氢站，通风烟囱在较高的海拔处释放氢气，氢气可以在这些地方上升和分散。所有体积的氢气都应该能够通过指定的排气管排出，即使在封闭组件发生故障或堵塞的情况下也是如此。除非另有特殊设计，否则低压气体应与高压气体分开排放。冷 GH2 蒸气（来自 LH2 罐）必须在比 GH2 更高的海拔处排出。液氢透气膜旨在防止低温泵送，并允许氢气加热并以冷气体而不是液体的形式释放。雾是由氢释放或当水从周围空气中凝结时产生的冷表面。雾是不可避免的，但通过在空气中释放冷蒸气并选址系统来减轻相关风险，因此形成的任何雾都不会对周围区域造成危害。8. 如果需要对储罐等大容量部件进行维护，则可能需要在加氢站进行吹扫。由于 LH2 的低温，只能使用氦气作为 LH2 系统的吹扫气体。9. 在 GH2 火灾发生时，应要求提供防火服 （FRC） 等个人防护装备，以确保人身安全。低温防护服用于与 LH2 冷管道的任何相互作用。在没有适当的个人防护装备的情况下，切勿触摸寒冷的表面。特定作（例如卸载 LH2）也可能需要面罩。10. 对运营和维护人员、现场作员和应急响应人员的培训对于安全运营、维护和应急响应至关重要。关键是要进行适当的维护程序培训，包括吹扫技术，以确保空气/氢气混合物最小化。11. 应急响应首先要制定应急响应指南，以便在车站发生不太可能的紧急情况时使用。这通常与当地应急响应人员和运营人员协调和演练。紧急停止按钮位置的适当标志也是必要的，以方便在紧急情况下安全进入。本内容来源：https://h2tools.org/，更多内容建议访问原文来源：气瓶设计的小工程师