氢能安全专栏

• 铝氢化物热稳定性研究进展

  闫佳琪;刘海峰;沈晓波;

  铝氢化物因其高理论储氢密度被视为固态储氢领域的重要候选材料。然而，在实际应用中，此类材料仍面临诸多挑战，包括放氢动力学迟缓、高热稳定性导致的放氢温度较高以及循环性能不佳等问题，这些问题严重制约了其商业化进程。对铝氢化物的放氢特性与机理进行了系统综述，并重点探讨了表面改性、掺杂改性和合成多元复合氢化物体系等热稳定性调控策略。整理发现，球磨和掺杂碳基材料实现纳米限域等纳米化措施可以改变材料表面、抑制晶粒聚集而有效提高放氢动力学性能；催化掺杂金属以及化合物可以通过形成无定形的原位活性物质显著改善储氢性能；而多元复合体系则通过重构反应路径与引入多相失稳效应，在改善动力学和热力学性能的同时，能够有效保证实际储氢容量。未来需要突破单一改性策略，着力发展多方位协同优化的路径，从而为铝氢化物从实验室研究走向规模化应用奠定坚实的理论与技术基础。

  2025年05期 v.25 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K]
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• 140 K低温高压氢气射流火焰特性研究

  赵隆池;聂世帅;蔡鹏;于安峰;沈晓波;

  氢气的高效储存是氢能产业全生命周期发展的关键。由于液态氢具有高密度特性，采用低温液态氢存储技术的加氢站已被证明将成为未来氢经济中的关键基础设施。在低温氢气泄漏过程中，因氢气未能充分扩散极易形成喷射火焰，严重威胁人员及财产安全，然而目前针对低温氢射流火焰特性的研究尚不充分，其燃烧机理仍需进一步探索。基于此，在140 K低温环境下，通过5种不同压力条件的实验分析了氢气喷射火焰的特性。结果表明，火焰长度受温度和质量流量的共同影响，低温下气体密度与比热容增大，会减缓火焰传播速度，而高动能气流则推动火焰纵向延伸，此时温度对火焰长度的主导作用减弱。火焰温度分布与压力呈强相关性。高压工况下，喷嘴近场温度可达1 600 K,且高温区沿射流方向衰减较慢。辐射热通量特性显示，高压喷射时火焰辐射强度峰值出现在距喷嘴约1 m处，这归因于高压射流形成的更大规模燃烧区及湍流混合强化效应，但辐射能量随距离呈指数衰减，表明燃烧反应集中发生于近喷嘴区域。本实验中的氢气射流火焰产生的声压级在无约束空间下不足以对人员造成永久伤害，氢能规模化应用需重点关注火焰稳定性与安全性优化。

  2025年05期 v.25 10-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K]
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• 障碍物和泄放开启时间耦合作用下氢气火焰传播特性数值模拟研究

  刘锐;

  工业安全与爆炸防护领域中障碍物和泄放开启时间的相互作用是影响爆炸泄压效率与灾害后果的关键因素。针对障碍物和泄放开启时间耦合作用下氢气火焰传播机理不清的问题，基于OpenFOAM平台，建立了泄爆数值模型求解算法，采用尺寸为70 mm×70 mm×500 mm的管道，障碍物位于管道中间位置，阻塞比分别为0、35.7%和64.3%,泄放开启时间为3,5,7,9 ms,网格尺寸5 mm,研究了管道内氢气火焰传播特性。结果表明：随着泄放开启时间的延长，管道内最大超压也随之增大；当管道内有障碍物时，障碍物会加速湍流燃烧，产生更大的峰值压力。在障碍物附近会形成多个涡旋结构，障碍物前方涡旋结构促使火焰向上方和下游传播；障碍物后方涡旋结构促使火焰加速向下和后方传播，障碍物附近出现明显的空腔。同时由于障碍物的存在，火焰流通面积减小，形成强烈的射流效应，阻塞比越大，射流效应越强，火焰加速越快。在涡旋结构和射流效应的共同作用下，火焰传播速度加快，超压增大。研究成果对管道内氢气泄爆设计具有重要指导意义。

  2025年05期 v.25 17-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1540K]
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• 加氢站氢气泄漏扩散分析及火气系统优化

  李均海;顾蒙;刘迪;王雅真;于安峰;凌晓东;

  针对当前加氢站探测器相关研究集中于探测器本体采集性能优化，而未量化探测器覆盖率的问题，采用计算流体动力学分析加氢站氢气泄漏扩散行为，并结合场景分析法、空间分析法，对某综合加氢站火灾和气体探测系统开展探测器布局研究，综合评估现有火灾和气体探测系统中探测器覆盖率。结果表明：站场内仍有部分泄漏点、目标区域不能被火灾和气体探测系统有效探测，其中，6个泄漏点的可燃气体探测器覆盖率分别为66.7%、50.0%、16.7%、83.3%、66.7%、66.7%,仅有1个满足要求，可增设超声探测器作为可燃气体探测器的有效补充，对全站进行覆盖；4个目标区域的火焰探测器覆盖率分别为18.1%、2.4%、0、66.9%,均未满足要求，通过将现有火焰探测器进行角度、位置调整并增设火焰探测器，可将火焰探测器覆盖率全部提升至80%以上，从而有效避免火灾事故进一步扩大。

  2025年05期 v.25 24-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1993K]
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• 基于超声检测的临氢设施氢损伤识别与评估方法研究

  秦艺;吴倩;于安峰;王宇辰;康泽天;刘欢;罗云;

  针对当前临氢设施损伤检测精度低、损伤检出阶段滞后、离线停运检测困难等问题，提出基于超声检测的临氢设施损伤识别与评估方法。首先通过电化学充氢方法制备含有不同程度氢损伤的X52管线钢试样，分析每组试样的金相组织形貌，之后开展超声检测实验，通过系统研究不同程度氢损伤的超声衰减特性和非线性响应特性，提取出能够反映氢损伤状态的超声信号参量，建立衰减系数α-非线性参量N-充氢时间T关系曲线。结果表明：衰减系数和非线性参量均与材料氢损伤程度存在明显的关联关系，该参量能够联合定量表征材料的氢损伤状态，为后续在役临氢设施安全评估提供方法参考。

  2025年05期 v.25 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K]
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• 加氢装置氢气泄漏喷射火行为及热灾害特征研究

  张广文;

  石化产业中，由于氢气的易泄漏性和可燃性，加氢装置面临氢气泄漏、火灾及爆炸等风险。目前的研究多集中在加氢装置泄漏方面，基于此，对加氢装置大口径恒压泄放氢气诱发的喷射火火焰长度、温度及热辐射分布进行实验研究。研究结果表明，喷嘴直径和泄漏压力显著影响火焰长度和热灾害场分布。较大的喷嘴直径导致火焰长度增加，温度分布也随之变化，形成较高的热辐射强度，在泄漏压力为1.0 MPa时，热辐射强度从喷嘴直径为4 mm时的6 kW/m~2左右增加到10 mm时的15 kW/m~2左右。在相同的喷嘴直径下，泄漏压力的增大导致热辐射增强，即喷嘴直径为10 mm时，其在泄漏压力为1.0 MPa的热辐射强度是泄漏压力0.2 MPa时的3倍左右。此外，绘制了氢气喷射火热辐射强度与归一化火焰长度的幂函数分布规律。研究成果可为加氢装置的安全管理、火灾防控和应急响应措施的制定提供科学依据，并进一步推动氢能技术的安全发展。

  2025年05期 v.25 40-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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风险与事故分析

• 地下储气库井筒泄漏失效风险分析

  张同国;王子栋;赵超杰;王锐;闫柯乐;靳彦欣;

  储气库在能源安全保障方面的作用日益凸显，但在长周期运行中注采井的环空带压问题突出，亟需准确识别与量化评价其安全风险。当前风险识别与评价以经验判识和定性分级为主，难以满足量化需求。为此，基于屏障理论，构建了适用于储气库井筒泄漏运行安全的风险判识和量化评价方法。首先，对井筒部件泄漏途径进行辨识，明确关键井屏障部件的初始状态评价流程及结合井口压力曲线的修正方法；同时，依据井口压力曲线和环空液面监测数据，提出环空带压风险识别方法。其次，构建定量评价流程，运用多种工具实现风险量化评定，确定关键安全屏障泄漏概率和泄漏后果计算方法。通过对国内某储气库中两口典型环空带压井的工程实践应用，验证了风险评价方法的有效性，并给出了高风险井的当前风险值、当前管控措施和后续管控建议。所建立的井筒泄漏评价体系，能够为储气库注采井长周期运行过程中的风险精准管控提供理论依据。

  2025年05期 v.25 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K]
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环境保护与治理

• 以高铁酸盐氧化调理技术实现钻井废弃泥浆减量化研究

  陈孝彦;

  海上油气田面临的环保标准日益严格，钻井废弃泥浆海上“零排放”已是大势所趋，实现钻井废弃泥浆减量化处置是目前海上油气勘探开发亟待解决的难题。基于这一现状，构建了以高铁酸盐(K_2FeO_4)为基础的氧化调理体系，分析了该技术对废弃钻井泥浆减量化的效果和调理机制。研究结果表明：“高铁酸盐-阳离子表面活性剂(FQN)”调理可以强化废弃钻井泥浆的脱水速率和脱水程度；当体系初始pH为10、K_2FeO_4投加量为14 g/L、FQN投加量为200 mg/L时，钻井废弃泥浆脱水压滤速度及含水率分别为25.76×10~(-5) m~3/(m~2·s)和42.2%,强结合水和弱结合水比例分别降至7.14%和4.86%。高铁酸盐通过产生活性物质(·OH、Fe(Ⅴ)和Fe(Ⅳ))降解钻井液中的添加剂并破坏黏土表面水化层，从而提升压滤速度，降低结合水含量。此外，FQN通过溶解黏土表面聚合物，改变结合水分布，同时依靠自身携带的正电荷中和体系电位，聚结黏土颗粒并形成输水通道，提升了压滤效果。该调理技术不仅实现了钻井废水在海上平台的再利用，还大大降低了钻井废弃泥浆陆运处置的成本。

  2025年05期 v.25 56-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1842K]
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• 储罐VOCs排放综合治理措施探讨

  李硕;李鑫;赵金刚;

  储罐呼吸气治理是石油行业关注的重点问题。国家陆续发布多项大气污染治理政策，要求炼化企业应该加强挥发性有机物(VOCs)无组织排放管控，加快推进企业能源绿色低碳转型。针对储罐有害气体排放超标问题，外浮顶储罐主要应从边缘密封、量油管以及浮盘附件等方面，分析排放超标原因，并采取措施加以综合治理。首先提出采用二次密封+油气隔离膜密封技术，检测结果显示该技术明显降低了排放浓度。其次通过在管体设有均匀分布孔洞的量油管上安装伸缩密封囊套，通过整体包覆量油管以实现罐内油气与外界隔离，并将自动通气阀阀罩与阀体间的接触面改为软密封形式，泄漏检测数据显示该改进明显提高了通气阀的密封性能。最后介绍了一种由纳米膜片和金属阀座构成的、具有缓冲性密封结构的新型防结晶阻火式呼吸阀，相较于硬质密封式呼吸阀，使用性能得到显著提升。结果表明，通过综合治理，外浮顶罐的VOCs排放情况可满足行业标准。

  2025年05期 v.25 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
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安全管理

• 油气储存企业安全生产委托管理模式体系构建与优化

  李成;

  聚焦油气储存企业安全生产委托管理模式下的安全监督考核体系，分析了该模式在代管体制机制、安全生产投入和责任落实等方面存在的问题，如代管体制机制中的信息流通不畅、制度对接不佳，安全生产投入资金分配不合理，关键安全设备更新滞后，安全生产责任界定模糊，推诿现象频发。构建了全面的安全监督考核体系，即通过优化管理体制，打破信息壁垒，促进制度融合；完善考核体系，明确考核指标与权重，增强考核的科学性与公正性；强化信息化建设，利用大数据、物联网实现实时监控与预警；加强协同监督，整合各方监督力量，形成监管合力。实践证明，该体系有效规范了委托管理流程，显著增强了安全责任的落实力度，提升了安全管理水平，为油气储存企业的安全管理提供了路径和实践经验。

  2025年05期 v.25 72-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 847K]
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• 化工企业实验室班组“安全+”体系构建的探索与实践

  顾裕丰;

  探索化工企业实验室安全标准化班组建设的新路径，用体系思维推进班组安全管理标准化、体系化、规范化，对保障企业高质量转型发展具有重大意义。剖析了化工企业实验室班组安全管理面临的紧迫性，针对压实安全生产责任制、管控安全管理风险及规范安全标准化建设等需求，提出了构建以“思政引领、标准管理和宣教培训”3个维度为主体的化工企业实验室班组“安全+”体系创新路径，通过思政教育增强安全意识、标准化管理实现操作规范性、多元化宣教提升安全技能，促使班组安全管理效能的有效提升。以期为化工企业实验室班组安全标准化建设提供新思路，建立可推广的班组安全管理机制，为同类实验室班组提供实践范例与框架支持。

  2025年05期 v.25 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 884K]
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• 国内外化学品危险性分类标准现状分析与探讨

  王婷;

  系统梳理了国外发达国家、地区和我国现行的化学品危险性分类标准，通过对比分析国内外分类标准的差异，总结了我国化学品危险性分类标准的特点及存在问题。国外发达国家、地区通过动态更新机制、多法规协同和精细化分类，实现全生命周期风险管控，同时结合本土需求强化其适应性。国内以联合国GHS标准为基础构建了法规配套体系，并通过《危险化学品目录》动态调整，但存在标准更新滞后、跨部门协调不足、企业参与度低等问题。为此，结合我国国情提出了加快标准更新、强化系统性协调性、提升企业参与度等合理化建议，旨在推动构建科学高效、符合我国国情的化学品危险性分类标准体系，保障我国危险化学品全生命周期的安全管理。

  2025年05期 v.25 82-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1177K]
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• 《安全、健康和环境》投稿须知

  <正>《安全、健康和环境》是由中国石油化工集团有限公司主管,中石化安全工程研究院有限公司主办的优秀科技期刊,先后被评为中国石油化工集团公司核心科技期刊、《化工领域高质量科技期刊分级目录》T3期刊、中国应用型核心期刊(CACJ)。刊物立足石油/天然气/化学工业HSE领域,主要报道安全环保新技术、科研新成果、重大事故案例分析、安全环保试验研究、职业健康等方面的研究论文。热忱欢迎相关技术专家、科研人员及在校师生为本刊撰稿。稿件基本要求如下:一、论文要求(1)本刊强调论文的原创性,严格遵守著作权法,提倡健康优良的学术风气,坚决杜绝剽窃抄袭行为。(2)文章尽量控制在5000～8000字,要求论点明确、论据可靠、层次清楚、重点突出。

  2025年05期 v.25 89页 [查看摘要][在线阅读][下载 823K]
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