若在管道輸送過程中,氣體在某些區(qū)域無法及時點(diǎn)燃,未燃?xì)怏w就會積聚。積聚的未燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度后,一旦遇到合適的點(diǎn)火源,就可能引發(fā)劇烈的爆炸,對管道造成嚴(yán)重破壞,如管道破裂、移位等,導(dǎo)致燃?xì)庑孤?,進(jìn)一步引發(fā)火災(zāi)等二次事故。
設(shè)計(jì)與施工方面優(yōu)化管道設(shè)計(jì):在管道設(shè)計(jì)階段,充分考慮低溫環(huán)境和天然氣摻氫的影響,合理確定管道的走向、坡度和支撐方式等。例如,設(shè)置合理的坡度有利于排水,避免積水導(dǎo)致冰堵;合理設(shè)置支撐可以減少管道因溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力。
這會導(dǎo)致氣體在管道內(nèi)流動時的阻力增大,增加輸送能耗,降低管道的輸送能力。高溫環(huán)境氣體膨脹:高溫使混合氣體體積膨脹,密度減小。在一定的管道容積內(nèi),氣體膨脹可能會導(dǎo)致管道內(nèi)壓力升高,如果管道的耐壓能力不足,可能會存在安全隱患。
通過加熱保持管道溫度,防止氣體因低溫而出現(xiàn)問題,確保管道內(nèi)氣體的正常流動和物理性質(zhì)穩(wěn)定。氣體處理方面脫水干燥:對天然氣摻氫混合氣體進(jìn)行嚴(yán)格的脫水干燥處理,去除其中的水分,防止在低溫下形成冰堵或水合物堵塞管道,同時也能減少因水分存在而引發(fā)的腐蝕等問題。
通過遠(yuǎn)程監(jiān)控,管理人員可以隨時掌握存儲狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患,并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制。設(shè)置預(yù)警機(jī)制:根據(jù)氫氣存儲的安全標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際情況,設(shè)定合理的預(yù)警閾值。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)接近或達(dá)到預(yù)警閾值時,系統(tǒng)自動發(fā)出預(yù)警信息,提醒工作人員采取相應(yīng)措施,如檢查設(shè)備、調(diào)整存儲條件等。
采用非金屬復(fù)合管道:考慮使用非金屬復(fù)合管道,如纖維增強(qiáng)塑料管道等。這類管道具有良好的耐腐蝕性和抗氫滲透性能,且在低溫下不會出現(xiàn)氫脆問題,同時還具有重量輕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。保溫與加熱方面加強(qiáng)管道保溫。
降低污染物排放:氫氣燃燒產(chǎn)物只有水,幾乎不產(chǎn)生二氧化碳、氮氧化物等污染物。在燃?xì)庵袚饺胍欢ū壤臍錃?,可以降低燃燒過程中這些污染物的排放,有助于減少對環(huán)境的污染,實(shí)現(xiàn)更清潔的燃燒。提升能源安全性:氫氣可以通過多種途徑制取,如可再生能源電解水制氫等。
高摻氫比例:隨著摻氫比例增加,混合氣體的小點(diǎn)火能降低,理論上更容易被點(diǎn)燃。但在低溫環(huán)境下,由于分子運(yùn)動速度減慢和與氧氣的混合效率降低等因素,著火延遲時間可能會先增加后降低。燃燒速度方面低摻氫比例:
高摻氫比例:隨著摻氫比例的不斷提高,燃燒極限范圍會進(jìn)一步擴(kuò)大。意味著在低溫環(huán)境下,混合氣體在更寬的濃度范圍內(nèi)都能發(fā)生燃燒或爆炸,形成潛在爆炸性環(huán)境的區(qū)域范圍也相應(yīng)擴(kuò)大,危險程度增加。天然氣摻氫在低溫環(huán)境下燃燒可能產(chǎn)生的有害物質(zhì)主要包括以下幾種。