Приложение Н (справочное). Водород

Приложение Н
(справочное)

Водород

Н.1 Диапазон воспламеняемости водорода в воздухе составляет от 4 % до 77 % объема. Водород также обычно содержится в смесях горючих газов, например в процессе нефтепереработки. Для газовых смесей подгруппу оборудования следует рассматривать как IIC или IIB + Н2, где газовая смесь включает 30 % или более водорода по объему, если не указаны другие конкретные данные. Значение температурного класса следует принимать за значение самой низкой температуры самовоспламенения для любого газа, превышающего 3 % в смеси.

Примечание - ГОСТ 31610.20-1 содержит руководство по определению газовых смесей, включая водород, таких как коксовый газ и промышленный метан для соответствующих подгрупп оборудования.

Н.2 Температура самовоспламенения водорода составляет 560 °С. Хотя очень высокие температуры необходимы для воспламенения смеси водорода с воздухом, следует принять меры предосторожности, чтобы утечки водорода не соприкасались с горячими поверхностями.

Н.3 Скорость диффузии газа за счет силы тяги пропорциональна его плотности относительно воздуха. Водород - это газ легче воздуха, который быстро рассеивается, поднимаясь снизу вверх. Однако по мере того, как газ диффундирует, объемная плотность данного объема будет стремиться приблизиться к свойствам воздуха. Поскольку концентрация водорода уменьшается, так что объемная плотность приближается к воздуху. При уменьшении концентрации водорода, когда объемная плотность приближается к воздуху, водород с низкой концентрацией будет стремиться перемещаться вместе с воздухом.

Н.4 Утечки водорода большого объема могут накапливаться в надземных помещениях. Утечка водорода может образовывать газовые карманы в нишах, пиках крыш и мансардных окнах, которые обычно плохо проветриваются. И наоборот, относительно небольшие отверстия в таких пространствах позволяют водороду высвобождаться и могут быть достаточными для предотвращения скопления водорода из-за уменьшения объема за счет удаления водорода.

Н.5 Утечки водорода обычно приводят к образованию струйного шлейфа по направлению от точки утечки. Как только импульс реактивной струи рассеивается, шлейф поднимается более вертикально и, как правило, распространяется в хорошо проветриваемом помещении без последствий.

Н.6 Разлив жидкого водорода, давление насыщения которого обычно составляет 4 бара, может внезапно подвергнуться воздействию низкотемпературной концентрации в резервуаре по сравнению с атмосферным давлением. Данное вещество мгновенно закипит или значительная часть жидкости превратится в низкотемпературный пар, в результате чего оставшееся содержимое разольется. Жидкий водород кипит при 20 К при 1 атмосфере, и содержимое вещество при воздействии температуры окружающей среды будет иметь достаточно тепла, чтобы быстро испарить жидкий водород. Открытая площадь поверхности разлива жидкого водорода влияет на скорость, с которой содержимое превращается в пар и нагревается. При температуре кипения водорода холодный водородный пар тяжелее воздуха, пока он не нагреется. Когда холодные пары смешиваются с воздухом, воздух может охлаждаться ниже температуры конденсации, вызывая конденсацию и образование видимого облака.

После пребывания у земли и достаточного нагревания видимое облако пара может образовывать шлейф при движении наверх.

Н.7 Фронты пламени, наблюдаемые при использовании смесей водорода с воздухом, горят хуже, когда они горят в горизонтальном направлении и тем более в нисходящем направлении.

При выделении большого количества водорода может образоваться шлейф с увеличивающейся концентрацией водорода по направлению к центральной линии шлейфа. Области с более низкой концентрацией водородно-воздушных смесей требуют большей энергии инициирования для воспламенения, чем области с более высокой концентрацией к центру шлейфа. Движение и водяной пар в шлейфе также приведут к большей энергии инициирования по сравнению со смесью того же состава, то есть сухой и без движения.

Таким образом, по мере того, как водородный шлейф поднимается, внешние области шлейфа (области, вероятно, столкнутся с источником воспламенения) с меньшей вероятностью воспламенятся по сравнению с почти стехиометрическими смесями. Если возгорание происходит во внешней части шлейфа, только газ в непосредственной близости к источнику возгорания будет склонен к возгоранию, и есть вероятность возникновения пламени. Распространение или дефлаграция в облаке уменьшается. Поэтому, если происходит быстрое перемешивание водородного шлейфа с образованием почти стехиометрической смеси с воздухом на всем протяжении облака, обычные факторы, влияющие на перемешивание (диффузия, сила тяги, ветер и турбулентность) в утечке, не приведут к полному сгоранию шлейфа.

Н.8 Для снижения утечек водорода следует предусмотреть быстрый подъем газа на открытом воздухе вдали от конструкций, чтобы помочь предотвратить потенциальное воспламенение во время утечки. В помещении может быть предусмотрена дополнительная вентиляция и/или достаточное пространство для разбавления и рассеивания утечки. Если применяются газоанализаторы для контроля измерения, датчики должны быть размещены над точками утечек и/или возле потолка, вытяжного вентилятора или выходного канала. Требуется регулярная калибровка датчиков, и датчик следует калибровать только с использованием водорода в качестве калибровочного газа.

Н.9 Водородный газ имеет несколько последствий для безопасности и здоровья персонала, которые следует учитывать при установке объекта. Газообразный водород может вызвать дефицит кислорода. Повышенное содержание водорода в воздушной смеси может быть безопасным для дыхания в течение коротких периодов времени, но среда будет выше нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР), что приведет к образованию потенциально взрывоопасной газовой