简述我国实施新能源战略过程中的消防安全问题

【摘 要】我国当前实施的新能源战略是落实科学发展观、实现可持续发展的重要途径。然而在实施该战略的过程中，消防安全问题并没有得到足够的重视。本文就针对目前新能源战略实施过程中存在的诸多消防安全问题进行分析，提出了新能源技术发展过程中的消防安全对策。

【关键词】新能源；消防安全；问题；对策

1 我国新能源发展过程中的消防安全问题

1.1 新能源本质消防安全问题

氢能、燃料电池以及“可燃冰”本质特含着特定的消防安全问题。（1）氢能具有强泄漏性、扩散性、燃烧性与爆炸性。氢气密度最小，从高压储气罐中大量泄漏，扩散速度达1308m/s，是天然气扩散速的3倍。氢气发生泄漏后在空气中向各个方向快速扩散，其扩散系数是天然气的3.8倍，是丙烷的6.1倍，是汽油气的12倍。氢气的燃烧速度是天然气和汽油的7倍，在密闭空间内，氢气浓度超过13%时，遇到火源就会发生爆燃甚至爆炸。此外，氢气燃烧火焰在白天不易被发现，火灾危险性极大[3]。（2）燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，它可以直接将贮存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能，可充分提高能源利用效率。目前燃料电池主要使用的氢燃料，危险性较高。同时，燃料电池结构设计中存在消防安全问题。燃料电池堆中的质子交换膜的厚度直接影响燃料电池的导电性能，质子交换膜太薄，可降低膜电阻，使燃料电池性能提高，但会引起质子交换膜的机械强度降低，可能会造成膜的破坏和燃料泄漏；燃料电池工作时，燃料气体会带入CO以及硫化物等污染物，这些都会降低电池性能和稳定性，甚至导致膜电极失效，电池无法工作，造成气体泄漏。阴阳两极板材料受反应过程及燃料、介质的影响，其腐蚀性、高温老化问题也非常重要，容易造成氢气泄漏。燃料电池组，在提供高电压和大电流时，如果出现短路，就有可能引起燃料着火甚至爆炸。（3）“可燃冰”是一种新型洁净能源，是天然气和水在一定温度、压力条件下相互作用所形成的无色透明固体。它外形似冰，点火可燃烧，常温下可分解出天然气，又被称为“气冰”或“固体瓦斯”，是一种清洁高效、使用方便的新能源。“可燃冰”可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多，被誉为2l世纪能为人类提供电力的新型洁净能源。“可燃冰”的主要成分是甲烷，属于易燃易爆燃料，火灾危险性大。

1.2 新能源开采开发过程中的消防安全问题

“可燃冰”、洁净煤技术等新能源开采和开发过程存在着相应的消防安全问题。（1）“可燃冰”在几十百帕压强或几百米深的海水压强和低温条件下很稳定，如果在开采过程中，一旦“可燃冰”条件发生变化，甲烷气体被释放出来，就会大量泄漏在空气中，将会造成的更为严重的大气温室效应。此外，“可燃冰”通常作为海底沉积物的胶结物存在，它对沉积物的强度起着关键作用，“可燃冰”的形成和分解能够直接影响沉积物的强度和分布状态，甚至诱发海底滑坡等地质灾害事故的发生。目前仍然缺乏成熟的“可燃冰”勘探和开发技术，一旦“可燃冰”释放出的甲烷气体发生井喷，就会造成海水汽化，甚至发生海啸事故。（2）洁净煤技术发展中的煤液化汽化以及煤层气开采过程中的消防安全问题。煤炭液化技术包括直接液化和间接液化，是将固体的煤炭转化为液体燃料、化工原料或化工产品的先进技术。通过煤炭液化技术，将不易燃烧的煤转化成易燃烧、且燃烧值高的气体或液体燃料，这些燃料一旦遇到火源，就有可能造成特大火灾事故，这从根本上增加了消防安全风险；煤炭气化是指煤炭在特定设备内，在一定温度和压力下使煤炭中的有机物与气化剂发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体的过程。在气化过程中，气化炉长时间处在高温高压作用下，设备有可能出现裂痕，甚至炸裂，导致生产出的易燃易爆气体大量泄漏，存在严重的消防安全问题；煤层气开发技术是指将煤层气从煤层中抽出、回收并加以利用的技术。煤层气是煤矿开采过程产生的具有严重安全威胁的有害气体，容易导致瓦斯、煤尘爆炸事故发生。

1.3 新能源储运过程中的消防安全问题

以氢能和“可燃冰”为例讨论新能源储运过程中的消防安全问题。（1）氢能的贮运消防安全危险。高压储氢罐如果高温暴晒、处于火源附近或者受到猛烈撞击，都有可能使高压储氢容器内部压力过大，造成设备强度不足而发生爆炸。高压充装氢气时，气体之间的相互摩擦会产生大量的热，促使材质温度上升，长时间频繁充装有可能导致设备出现裂纹，影响设备承载压力。如果在这一过程中没有掌握好操作和密封问题，就有可能导致储氢设备出现危险，引起气体泄漏甚至爆炸。（2）“可燃冰”输运中的消防安全危险。对于“可燃冰”的开采，无论采取何种方案，都必须在海底的多孔介质中布设气体输送管道，高效收集甲烷气体。长距离输送管道网络的各输气管道腐蚀、阀门、接口损坏出现破损，没有得到及时检测修复，可能会引起管道气体大量泄漏，遇到明火造成火灾，引起燃烧爆炸。

2 新能源技术发展过程中的消防安全对策

2.1 增强新能源消防安全技术研究

重视新能源消防安全科学研究工作，结合并利用多学科、多技术，强化新能源开发开采储运设备安全性结构优化设计，通过工艺改造和技术创新，增强新能源设备安全性能。安装压力传感器来监测新能源储罐和管道中的气体压力，安装设备超压保护装置，一旦充装或储运中超过压力极限，设备可以自动控制调节甚至关闭管道，释放超压气体，保护系统安全；强化新能源储运设备焊接部位的承载能力，不断提高焊接技术，减少焊接接头，结合设备要求和设计参数，选用优质板材，提高焊接部位的力学性能；加强新能源输运设备减震保护措施，防止因震动使设备的阀门受到一定的影响，确保运输安全。在煤液化及气化过程中，管道设计应考虑高温高压对管道以及气体泄漏可能性影响，设置双阀门，以防止气体泄漏。加强对煤层气加压输送安全性，采用煤层气提纯技术提高煤层气的安全性，使煤层气中甲烷含量高于爆炸上限；通过加入惰性气体，降低煤层气输运温度，减小其爆炸极限范围。

2.2 增强新能源使用过程中消防安全

新能源使用过程中应制定严格安全操作规程，如氢气气瓶首次使用应进行抽真空处理，避免形成氢气空气混合气的风险；储氢高压气瓶不能受到强烈冲击；使用真空绝热的不锈钢储气罐，防止液氢挥发泄漏；燃料电池车辆的氢燃料加注问题必须考虑到去除静电的问题；必须检测燃料电池车辆加氢喷嘴的气密性和充氢管路的气压值，实时检测车辆贮氢罐内的工作温度和压力数据，并实时传达给加氢站，避免燃料加注过程因发热而升压，确保加氢过程的精准受控和安全。加强对储存罐、运输管道定期检查，防止出现裂痕，造成危险。根据煤炭液化以及气化过程中火灾危险性质，对具有火灾、爆炸危险的反应单元，要采用局部通风或全面通风，降低易燃气体、蒸气以及粉尘的浓度。

加强新能源使用过程中消防安全管理体制建设以及消防安全灭火救援队伍建设以及装备建设，建立新能源消防安全预警机制和应急救援指挥技术信息系统。

2.3 加大新能源安全相关法规、标准的制定

建立新能源安全技术规范和标准是实现新能源顺利生产、储运以及使用的重要保障，保证我国新能源战略顺利实施。制定新能源系统的设计安装、试验与评价安全标准及规范；制定和规范新能源储运设备标准，包括运输管道的选址要求、设计规模、周围环境、设置消防用水和消防通道规范；制定新能源长距离运输管道的消防设施的配备标准；制定新能源储罐结构、材料、容量、气体温度、承载压力的标准；根据新能源运输方式不同，制定海运、陆运以及空运安全通用基础标准；加强新能源安全监督检查，建立生产利用安全动态评估制度。开展新能源经常性的安全分析、评估，促进企业加大安全投入，提高安全生产水平。

参考文献：

[1]任芳.新能源和可再生能源[J].制冷与空调，2004，4（5）：11-16.

[2]汝小芳，赵媛.新能源开发与我国能源的可持续发展[J].能源研究与应用，2003，（4）：4-6.

[3]郑津洋，开方明，刘仲强，陈瑞，陈长聘.高压氢气储运设备及其风险评价[J].工厂动力，2005，（2）：25-31.

[4]陆洋，徐晔，徐宏林.燃料电池在车辆中应用的技术难关[J].节能，2006，（4）：6-10.