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。
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。
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。
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。
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。
重要有毒物质泄漏扩散模型研究
本文针对有毒化学品(气、液)突发性泄漏,运用现场实验数据以及物理模拟和数学模拟方法建立了HLY泄漏扩散模型。该模型可用于预测泄漏后毒物的浓度时空公布和人员伤害程度,经客观评价具有较高准确度,可完整移植建立各类毒物重大危险源的事故预案和管理系统,也是建立监控系统的基础技术依据。
油气管道事故统计分析与安全运行对策
郎需庆;赵志勇;宫宏;刘全桢;近40年国内外油气长输管道事故统计分析结果表明:外部影响、腐蚀、材料缺陷等是油气管道发生失效的主要原因。提出了基于我国国情的油气管道安全保障措施:建立健全法规、制定管道完整性管理计划、加强有关科研及应用等。
HAZOP分析核心技术
赵文芳,姜春明,姜巍巍,张卫华介绍了危险与可操作性(HAZOP)分析的核心内容,即如何划分分析节点,如何确定有意义的偏差,及分析偏差的原因、后果、安全保护措施时,应遵从哪些原则,从哪些方面去考虑。以进一步了解HAZOP分析的技术内涵,掌握HAZOP分析的技巧,更好的为安全生产服务。
氢能产业发展现状及未来展望
赵玉晴;蒋文明;刘杨;针对氢能具有近乎零排放、易储藏运输及燃烧热值高等特点,在能源革命中被认为是最具发展潜力的清洁能源,对世界各国氢能源行业政策进行了动态分析。从制氢技术原理、优缺点和国内外发展现状等方面阐述了氢能产业链的情况,包括上游氢气制取、中游氢气储运和下游氢气应用的发展状况。结合调研情况,提出了目前氢能产业链中具有发展前景的技术方案,并给出了未来研究展望。
基于工程伦理的化工企业事故致因分析与防范措施
金友平;单克;谷凯;鉴于近年来化工企业事故时有发生,以某化工企业典型事故为例,从工程伦理角度对事故致因进行了剖析,提出化工企业应重视企业技术伦理、平衡企业利益伦理、增强企业责任伦理意识,以及处理好周围环境伦理共4项防范措施。研究结果可为化工企业从工程伦理角度分析和预防事故的发生提供指导。
国内外CCUS项目现状分析及展望
姜睿;气候变化问题已成为人类面临的共同性问题,随着全球以二氧化碳为代表的温室气体排放进一步增加,对生态系统造成巨大威胁。如何有效解决二氧化碳排放问题引发广泛关注,这其中,二氧化碳捕集、利用、封存(CCUS)成为不可或缺的关键性技术之一。截至目前,多个国家和地区建设了不同规模的CCUS项目,本文梳理了国内外CCUS项目现状和有关政策,并对我国发展CCUS产业给出了建议。
化学实验室安全事故统计分析
张晓华;针对当前化学实验室事故多发态势,收集、分析了2001—2022年初的93起化学品实验室事故。从事故趋势、事故类型、事故发生阶段、人员受伤部位对化学实验室事故总体情况进行了分析,重点从事故原因分析引发事故的化学品类别、设备原因、操作原因、环境缺陷、事故发生的阶段等,为改进实验室安全管理提供经验和参考。从政府监管、高校和科研院所两个层面分析管理原因,并提出高校和科研院所提升实验室安全的技术和管理措施建议。
