风光互补联合发电制氢系统的安全性分析与研究

发布时间：2017-05-22 16:13

  本文关键词：风光互补联合发电制氢系统的安全性分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,我国风能、太阳能等可再生能源发电大规模发展,在电力系统中所占的比重越来越大,但风能和太阳能具有间歇性、随机性、地区和时间的差异性,使得联合系统并网发电成为重点和难点,新的储能技术的研究成为关键。氢气作为一种绿色的“载能体”不但可以将可再生能源发出的电能储存起来,还可以作为“燃料”广泛的应用,由于氢气是易燃易爆气体,很轻比其他气体燃料更容易从小孔中泄漏,且扩散系数大,爆炸(爆轰)极限宽,起爆方式多,高压氢气或液氢泄漏很可能引起火灾和爆炸甚至爆轰,造成巨大的人员和财产损失。目前关于可燃气体泄漏扩散以及爆炸的研究主要集中在天然气、液化石油气、煤气等领域,关于氢气泄漏扩散以及爆炸的研究的较少,缺乏相关的理论和实验研究。当氢气发生泄漏可以诱导氢气爆炸,氢气的爆炸形式多样,无固定的灾害评估方法。在此背景下我校搭建了风光互补联合发电制氢系统实验,重点研究与探讨电解水制氢在联合系统运行时的储能特性及关键技术,为了确保实验的安全实施排出可能的安全隐患,本文对系统的安全性进行了分析与研究。本文从风光互补联合发电制氢系统安全性问题入手,对电解水制氢、氢气收集、氢气储运过程中可能存在的影响其安全运行的因素进行分析与研究;然后就储运过程泄漏、爆炸事故发生时泄漏量和爆炸超压的计算方法及其主要影响因素进行了探讨;最后结合实际实验系统情况介绍了相应的安全考虑,对氢气罐的安全壁厚进行了计算和校核,对事故发生时的安全距离进行了计算。最后得出结论:风光互补联合发电制氢系统在制氢、氢气收集、储运过程中均存在泄漏、爆炸等安全性问题;氢气储运过程中影响其泄漏的主要因素是初始压力、初始温度、泄漏口径、时间,影响其爆炸超压的主要因素是参与反应的氢气的量和距离爆炸中心的距离;工作压力为2MPa温度为常温容积为2m3的氢气罐的安全壁厚是9mm,爆炸时的安全距离为3.6m(只是在现有研究方法基础上的测算,并不能直接作为实际运行过程的安全距离把控依据)。
【关键词】：氢气 液氢 泄漏量 爆炸超压 风光互补联合发电制氢系统
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ116.2;TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究系统安全性的背景及意义10-16
• 1.1.1 课题研究的背景分析10-16
• 1.1.2 课题研究的意义16
• 1.2 目前存在的问题和难点16-17
• 1.3 研究现状17-18
• 1.3.1 国内外关于氢安全性的研究17
• 1.3.2 国内外关于氢气泄漏扩散的研究17-18
• 1.3.3 国内外关于氢气爆炸的研究18
• 1.4 本文的研究内容18-20
• 第2章 有关氢气安全性的分析与研究20-42
• 2.1 氢气的制取20-26
• 2.1.1 碱性电解槽电解水制氢过程21-22
• 2.1.2 碱性电解槽制氢原理22-23
• 2.1.3 制氢过程安全性分析23-26
• 2.2 氢气的收集26-31
• 2.2.1 收集过程26-28
• 2.2.2 压缩氢气收集过程安全性分析28-29
• 2.2.3 氢气液化过程安全性分析29-31
• 2.3 氢气的储存和运输31-36
• 2.3.1 压缩气体氢的存储与运输31-32
• 2.3.2 液态氢的储运与运输32
• 2.3.3 基于储氢材料的氢的储运与运输32-33
• 2.3.4 管道运输33-35
• 2.3.5 存储和运输过程中的安全防范措施35-36
• 2.4 氢气泄漏检测与堵漏36-37
• 2.4.1 泄漏检测36
• 2.4.2 堵漏36-37
• 2.5 氢气的安全技术措施37-40
• 2.6 本章小结40-42
• 第3章 有关氢气液氢泄漏量、爆炸超压计算方法的探讨42-68
• 3.1 氢气爆炸（爆轰）极限42-43
• 3.2 氢气、液氢泄漏量计算43-54
• 3.2.1 氢气运输管道泄漏量计算44-48
• 3.2.2 氢气容器泄漏量计算48-52
• 3.2.3 液氢泄漏量计算52-54
• 3.3 氢气、液氢物理爆炸超压的计算54-57
• 3.3.1 氢气物理爆炸54
• 3.3.2 沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）54-57
• 3.3.3 急剧相变RPT57
• 3.4 氢气、液氢化学爆炸超压的计算57-65
• 3.4.1 氢气的爆燃与爆轰57-59
• 3.4.2 氢气爆燃超压计算59-62
• 3.4.3 氢气爆轰超压计算62-64
• 3.4.4 氢气不同爆炸形式危害比较64-65
• 3.5 对氢气爆炸影响因素的几点探讨65-67
• 3.6 本章小结67-68
• 第4章 风光互补联合发电制氢实验系统安全性68-86
• 4.1 实验系统设计68-72
• 4.1.1 光伏板理论发电量的计算68-71
• 4.1.2 风机理论电量的计算71-72
• 4.2 联合系统方案拟定72-83
• 4.2.1 制氢系统设备选择依据72-73
• 4.2.2 制氢安全考虑73-79
• 4.2.3 收集过程安全考虑79
• 4.2.4 存储过程安全考虑79-83
• 4.3 安全距离测算83-85
• 4.3.1 2m~3氢气罐泄漏安全距离测算83-84
• 4.3.2 氢气罐不同泄漏量下安全距离测算84-85
• 4.5 本章小结85-86
• 第5章 结论和展望86-88
• 5.1 本文主要研究结论86
• 5.2 展望86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-96
• 作者简介96
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果96-97

【参考文献】

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本文编号：386200