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足彩14场胜负彩18077期:航運業如何“氫”裝上陣

足彩14场胜负14013斯 www.fejais.com.cn 發布日期: 2019-05-23 來源:中國船檢

中國海事服務網

經過多年發展,純電動車的技術瓶頸日益凸顯,續航和充電速度成為制約其下一步發展的最大障礙。各方在努力突破瓶頸困境的同時,也在試圖尋找其他替代能源。這時,一直存在于我們身邊的“氫能”進入人們視野。據豐田數據顯示,氫燃料電池汽車可實現充氫3分鐘,續航超過500公里,甚至可超過柴油動力車。由此可見,新能源汽車市場定將在不久的將來迎來一場群雄逐“氫”的場面。同時,隨著氫燃料電池汽車的進一步推廣,無疑將會催生液氫運輸船的市場需求。

目前,業界主要采用高壓氣瓶對氫氣進行儲存運輸,該運輸方式技術成熟,但儲氫密度小、運輸效率低。相比于高壓儲氫,液氫儲氫密度高達71g/L,是氫能源儲存中純度最高、單位體積和質量下能量密度最大的儲氫形式,也是未來氫能大規模運輸所采用的主要方式。但是液氫運輸方式增加了氫氣液化深冷過程,對設備、工藝、能源的要求更高。那么,液氫散裝運輸船舶需要關注哪些風險控制措施呢?

據中國船級社武漢規范所工業技術部(研發部)主任范洪軍介紹,液氫具有易泄漏、氫脆、易燃、易爆、超低溫等危險。如能充分分析研究這些危險,并提出可行的危險控制措施,液氫將可以作為一種安全燃料使用。

易漏

氫氣的粘性低,滲透性較高,這導致氫氣不僅容易從焊縫、法蘭、密封墊圈等處發生泄漏,而且泄漏不易被發現控制較為困難。為此,可采用以下措施減少氫氣泄漏的可能性:

(1)儲罐、管道、設備等盡可能采用全焊透型焊接,并做氣體泄漏檢驗。

(2)采用雙層管等手段圍護泄漏。

(3)優化可燃氣體探頭的布置。

氫脆

由于氫的高滲透性導致氫易于溶于金屬合金中,氫在金屬合金中聚合為氫分子,造成應力集中,超過金屬的強度極限,在鋼內部形成細小的裂紋,進而導致裂紋擴展及垮塌。一般高強度的鋼、鈦合金、鋁合金易于產生氫脆。氫脆現象與金屬合金中的碳含量相關。純的非合金鋁具有較高的抗氫致脆斷能力,316等級的不銹鋼、銅鎳合金等可用于氫能源儲存和運輸領域,銅可用于低壓設備。

易燃易爆

氫氣的可燃極限范圍、爆轟極限范圍很寬泛,而且最小點燃能量非常低,這導致氫氣極易燃燒,微小的靜電火花液容易著火。因此儲存和使用氫氣的場所不僅要嚴禁煙火,還必須采取嚴格的防靜電措施。例如選用防爆型電氣設備,設備接地,排除熱表面等。

火災和爆炸

氫氣燃燒的火焰不僅溫度較高,而且在白天的可見度較低,難于通過感光探測。氫氣的燃燒速度較高,火焰的傳播速度較快,是天然氣火焰傳播速度的8倍,這導致火焰比較難于撲滅,而且在封閉空間內引發爆炸的可能性很大。為此,建議:

(1)在人員防護方面,為了避免氫氣火災的火焰影響和UV(紫外線)輻射,配備消防員裝備和防護設備。

(2)在滅火方面,在發生氫氣火災情況下,采用化學干粉滅火系統和二氧化碳滅火系統。對于氫氣火災,應考慮提高二氧化碳的量,建議二氧化碳設計量應為受?;た占渥芴寤?5%或以上。

超低溫

液氫需要在-253℃的環境下儲存和運輸,為此,液氫儲罐、管系、設備等除了需要抵抗氫脆外,尚需具有耐受超低溫的能力。除此之外,還要考慮溫度變化帶來的材料膨脹和收縮。

從貨物操作時的惰化角度來看,由于液氫為-253℃,在此溫度下絕大多數氣體會凝固成固體,不僅會堵塞閥門管道,液氫中混有固體氧氣還有爆炸的風險。為了避免惰性氣體被冷凝和凝固,可通過兩個步驟實現惰化操作。一是使用冷凝溫度更低的惰性氣體氦氣(冷凝溫度為-269℃)進行惰化;二是先使用氣態氫氣將系統升溫至-193℃以上,然后使用氮氣(冷凝溫度為-196℃)惰化。

未經絕熱?;さ囊呵夤艿樂芪У目掌岱⑸淠?,由于空氣中的氮氣和氧氣的冷凝溫度不同,會導致氧氣先冷凝,氮氣后冷凝(氧氣的冷凝溫度為-183℃,氮氣的冷凝溫度為-196℃),在溫度沒有降低到液氮的冷凝溫度之前,冷凝層的主要成分為液氧,形成富氧環境,易于形成可燃環境。為此,應做好管道的絕熱,避免空氣冷凝形成富氧環境。

當然,人員的低溫防護也是需要重點考慮的方面。

快速蒸發

氫氣的沸點和氣化潛熱均較低,蒸發速率較快,液氫氣化的體積膨脹是845倍,如果在某一固定體積內液氫完全氣化,則體積內的壓力會從0bar升高至1720bar。所以需要做好儲罐和管路的絕熱,并考慮一定的蓄壓能力。

正氫和仲氫轉化

在熱平衡狀態下,氫氣由75%的正氫(ortho-hydrogen)和25%的仲氫(para-hydrogen)組成,液化后,正氫不穩定,會轉化成更加穩定的仲氫,轉化過程釋放大量的熱量,導致液氫的蒸發率大幅提高,而沒有催化劑的轉化過程一般需要持續幾天的時間。因此在液化過程中,會通過催化劑使得成品液氫中的仲氫濃度達到95%左右,轉化基本上可以完成,所以對于商品液氫來講,可忽略這種效應帶來的蒸發率升高。

范洪軍表示,氫能源的利用和發展正如50多年前天然氣燃料的需求帶動了LNG運輸船的發明。LNG海上運輸的成功,可以使我們相信,通過國際工業界、政府、國際組織、船級社等各方的共同努力,液氫的海上運輸將成為現實。

此外,范洪軍還補充道,若使液氫產業鏈成為現實,我們還需關注制氫、氫的液化、液氫陸上運輸、液氫加注、液氫氣化利用等各個環節。

王思佳 編輯整理

編輯:寧波航運交易所(Ningbo Shipping Exchange,足彩14场胜负14013斯