德國加氫站爆炸事故引發(fā)站用壓縮機(jī)技術(shù)路線之爭
6月25日,德國奧格斯堡物流區(qū)發(fā)生了一起加氫站爆炸事故并隨后引起火災(zāi)。
該加氫站于大約于事發(fā)前一周前正式剛投入使用,由位于慕尼黑近郊的格雷茨里德的Tyczka Hydrogen公司設(shè)計(jì)并建造,這也是該公司的首座加氫站。
對于爆炸原因,相關(guān)報(bào)道指向站用壓縮機(jī)。
據(jù)了解,該加氫站的壓縮機(jī)采用的是Maximator Hydrogen壓縮機(jī),可以判斷其使用的壓縮機(jī)機(jī)型是液驅(qū)式壓縮機(jī),引發(fā)了行業(yè)內(nèi)對事故原因和不同類型的壓縮機(jī)安全性的討論。
眾所周知,加氫站用壓縮機(jī)一般是隔膜式壓縮機(jī)和液驅(qū)式壓縮機(jī)兩種,兩種壓縮機(jī)各有優(yōu)劣,各有市場,互為瑜亮。
既然是瑜亮之爭,我們在這里就沒必要選邊站,市場自然會做出選擇,但是加氫站的安全性是個(gè)大于天的話題,我們這里還是嘗試做些討論。
01
事故原因行業(yè)分析
以下是我們跟行業(yè)從業(yè)者交流的情況
1、中鼎恒盛董事長羅克欽(隔膜式壓縮機(jī)代表性企業(yè))
這個(gè)事情,一要要看壓縮機(jī)的類型是哪種,控制系統(tǒng)的配置有哪些;二要看壓縮機(jī)損壞的位置在什么位置?三,隔膜壓縮機(jī)的密封性非常好,是不可能出現(xiàn)爆炸事故的,即使操作不當(dāng)也不會出現(xiàn),除非氫氣進(jìn)入壓縮機(jī)前混入了氧氣或者空氣。
2、青島康普銳斯董事長尹智(液驅(qū)壓縮機(jī)代表性企業(yè))
加氫站的核心裝備中,壓縮機(jī)是唯一的高壓動設(shè)備,造成安全事故的概率相對于其他設(shè)備還是比較高的,因此,壓縮機(jī)的安全設(shè)計(jì)對整站安全至關(guān)重要.壓縮機(jī)泄漏檢測、防護(hù),壓力保護(hù),自身安全控制邏輯任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能引起加氫站安全事故的發(fā)生。目前對于壓縮機(jī)的安全問題,缺乏相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn),還需行業(yè)內(nèi)人士共同努力。
3、某企業(yè)加氫站運(yùn)營技術(shù)管理人員
對于德國加氫站爆炸原因,主要要看設(shè)備具體設(shè)計(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)防控措施,按國外加氫站運(yùn)營管理模式均是無人值守的,那站建成不久就出問題,建成后設(shè)備故障隱患未第一時(shí)間發(fā)現(xiàn),大概率是壓縮機(jī)撬內(nèi)氫泄漏引發(fā)的事故,這與該站建成后驗(yàn)收關(guān)鍵點(diǎn)把控,以及該站現(xiàn)有的泄漏監(jiān)控措施不到位有關(guān)(這里面有技防手段,泄漏濃度傳感,電氣防爆性能以及緊急排風(fēng)等,也有人防手段未落實(shí),定期巡檢、設(shè)備維護(hù)檢查等)
4、特嗨氫能檢測(保定)有限公司安全總監(jiān)孫輝
加氫站安全事故大多數(shù)是因?yàn)槊芊馐г斐蓺錃庑孤,在泄漏過程中因?yàn)殪o電或其他點(diǎn)火源,導(dǎo)致起火,如引燃時(shí)氣體積聚較多,氫氣延遲點(diǎn)燃將出現(xiàn)爆炸。根據(jù)相關(guān)報(bào)道本次燃爆事故的誘因?yàn)闅錃鈮嚎s機(jī)故障。壓縮機(jī)屬于加氫站的關(guān)鍵設(shè)備,增壓過程中容易出現(xiàn)密封失效,導(dǎo)致氫氣泄漏燃爆。
針對本次加氫站事故,除了壓縮機(jī)的安全性問題,特嗨氫能檢測更多關(guān)注的是加氫站安全驗(yàn)收與安全運(yùn)營的問題。
從相關(guān)的報(bào)道了解到德國加氫站事故企業(yè)是一家專業(yè)的氣體公司,關(guān)于氣體管理和供應(yīng)肯定是經(jīng)驗(yàn)豐富,但是該加氫站是他首座運(yùn)營的加氫站,報(bào)道提到在運(yùn)營一周左右發(fā)生了問題,由此可以推測,該公司對加氫站運(yùn)營缺乏經(jīng)驗(yàn),同時(shí)本次在試運(yùn)行期間的事故,也暴露出該加氫站安全驗(yàn)收的不足,未能對加氫站進(jìn)行系統(tǒng)的檢查與評估。
為了避免加氫站爆炸事故的發(fā)生,特嗨氫能檢測主要從安全驗(yàn)收和隱患排查的角度去進(jìn)行分析,通過安全驗(yàn)收對加氫站安全性和可靠性把控,利用加氫站運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn),排查加氫站的存在的安全隱患,例如挪威2019年加氫站爆炸,其主要原因是高壓儲氫瓶發(fā)生泄漏,導(dǎo)致的燃爆。如果在日常隱患排查中發(fā)現(xiàn)儲氫瓶存在的安全隱患,就能有效避免事故發(fā)展。因此加氫站需要重視安全驗(yàn)收,并且有效開展隱患排查,才能降低事故發(fā)生的可能性。
02
三種技術(shù)路線壓縮機(jī)優(yōu)劣勢分析
回歸到技術(shù)本源,我們對加氫站用壓縮機(jī)做些底層技術(shù)分析。
加氫站用壓縮機(jī)主要有隔膜式壓縮機(jī)、液驅(qū)式壓縮機(jī)以及離子壓縮機(jī),現(xiàn)階段,三種技術(shù)路線中隔膜式壓縮機(jī)和液驅(qū)式壓縮機(jī)應(yīng)用最多,兩者的應(yīng)用比例大概為7:3,離子壓縮機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用案例最少,主要是林德在部分項(xiàng)目中進(jìn)行示范應(yīng)用。
(1)液驅(qū)式壓縮機(jī)
液驅(qū)式壓縮機(jī)是由液壓油作為驅(qū)動介質(zhì),通過驅(qū)動側(cè)活塞帶動氣體加壓活塞運(yùn)動實(shí)現(xiàn)氣體的吸入和推出,氣體側(cè)缸筒上安裝了單向閥,當(dāng)活塞回程時(shí)氣體壓力打開吸入側(cè)單向閥,輸出側(cè)單向閥處于關(guān)閉狀態(tài),實(shí)現(xiàn)吸氣。當(dāng)活塞推程時(shí),吸入側(cè)單向閥關(guān)閉,輸出側(cè)單向閥打開實(shí)現(xiàn)氣體輸出。壓縮機(jī)為雙頭,活塞一個(gè)往復(fù)循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)2次加壓,加壓效率高。其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、積累了大量的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)、壓力范圍大,同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工作過程中氣體和潤滑油不接觸,保證了氫氣中混入“碳”,避免下游應(yīng)用中膜電極與“碳”反應(yīng)出現(xiàn)故障。但其受自身結(jié)構(gòu)限制,僅適用于中小排量和高壓的工況。
圖1液驅(qū)式壓縮機(jī)實(shí)物圖
圖2液驅(qū)式壓縮機(jī)原理圖
(2)隔膜式壓縮機(jī)
隔膜式壓縮機(jī)的工作原理是由電動機(jī)驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動,曲軸推動連桿,由連桿推動活塞做往復(fù)運(yùn)動,從而活塞利用液壓油對隔膜進(jìn)行驅(qū)動,隔膜沿周邊由兩限制板夾緊并組成氣缸,隔膜由液壓驅(qū)動在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)對氣體的壓縮和輸送。其與液驅(qū)式壓縮機(jī)的不同點(diǎn)主要是活塞和氣體之間加入了液油和隔膜,增加了密封性好,進(jìn)一步降低了“碳”與氣的接觸,潔凈度極高。
圖3隔膜式壓縮機(jī)實(shí)物圖
圖4隔膜式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)圖
(3)離子壓縮機(jī)
離子壓縮機(jī)是一種用于氫燃料電池汽車加氫站氫氣增壓的新型壓縮機(jī)技術(shù)和成套產(chǎn)品裝置。它的主要構(gòu)成部件包括用于壓縮氫氣的氣缸、一個(gè)多頭高壓液體泵、液體換向與管路系統(tǒng)、離子液分離回收裝置;其核心技術(shù)特征在于使用了一種具有特殊物理化學(xué)性質(zhì)的液體(離子液)充注到氣缸中,并在液壓活塞驅(qū)動下進(jìn)行氣體的壓縮。離子液由高壓液體泵驅(qū)動進(jìn)入氣缸并循環(huán)使用,幾乎不可壓縮,也不溶解和污染氫氣,還具有良好的潤滑和冷卻特性,很好地解決了傳統(tǒng)活塞壓縮機(jī)高壓下密封與潤滑的難題,并具有良好的寬工況適應(yīng)能力和高效的壓縮過程,還適于設(shè)計(jì)成大排量機(jī)型。
加氫站氫氣壓縮機(jī)對比
03
結(jié)論
德國加氫站爆炸事故后,是否影響行業(yè)對加氫站用壓縮機(jī)的技術(shù)路徑選擇,現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)尚早。
但毋庸置疑的是,加氫站的安全關(guān)系著整個(gè)氫能交通發(fā)展,從加氫站的設(shè)備、建設(shè)、驗(yàn)收和運(yùn)營的整個(gè)生命周期時(shí)刻都要將安全放置在第一位,設(shè)備環(huán)節(jié)需要對安全設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格把控,確保設(shè)備產(chǎn)品使用安全;建設(shè)環(huán)節(jié)需要把控好每一環(huán)節(jié)的施工,需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行安裝,并對每一環(huán)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)收;驗(yàn)收環(huán)節(jié)需對整個(gè)加氫站進(jìn)行綜合評估,確保其能夠安全無誤的投入到運(yùn)營之中;運(yùn)營環(huán)節(jié)則需要制定定期的巡檢、設(shè)備的維修和更換,消除運(yùn)營過程中的所有安全隱患。
原文標(biāo)題 : 德國加氫站爆炸事故引發(fā)站用壓縮機(jī)技術(shù)路線之爭
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