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危险气体应急处置指南【氢气篇】

发布者:杭桐科技               发布日期:2025 / 08 / 19

引言

气体储罐火灾事故具有瞬时爆燃、立体蔓延和连锁爆炸等典型特征,尤其氢气等轻质气体泄漏后易形成大面积爆炸性混合云团,其热辐射强度可达常规燃料的3倍以上。为提升此类事故的处置效能,本文将以氢气为例,系统解析其事故机理与标准化处置流程,为高风险环境下的应急救援提供技术支撑。

 

常温常压下,氢气是一种极易燃烧,无色透明、无臭无味的气体。有机物氢化及作火箭燃料。

 

01

| 理化性质

 

外观与性状:无色透明、无臭无味的气体

引燃温度:400 ℃

爆炸极限:4.0%~75.6%

溶解性:难溶于水

熔点:-259.2 ℃

沸点:-252.77 ℃

密度:0.0899 kg/m3

燃烧热:143 MJ/kg

 

02

| 危害信息

 

1.危险性类别

氢气属于危险化学品中的第2 类第 2.1 项易燃气体,火灾种类为甲类。

2.火灾与爆炸危险性

易燃易爆的气体,和氟、氯、氧、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险,其中,氢与氟的混合物在低温和黑暗环境就能发生自发性爆炸,与氯的混合比为1:1 时,在光照下也可爆炸。液氢外溢并突然大面积蒸发还会造成环境缺氧,并有可能和空气一起形成爆炸混合物,引发燃烧爆炸事故。

3.健康危害

氢气虽无毒,但若空气中氢含量增高,将引起缺氧性窒息。

 

03

| 事故类型特点

 

  1. 泄漏事故

扩散迅速,危害范围大,易发生着火爆炸事故,处置难度大。

  1. 着火事故

由于氢气气体比空气轻,从设备中泄漏不会积聚在地面;氢气具有一定的扩散性,能随空气流动扩散至很远,形成大面积的燃烧或爆炸;氢气燃烧发热量大,火焰温度很高。氢气火灾具有火势猛、面积大、速度快的特点。

  1. 爆炸事故

氢气着火与爆炸同时发生、破坏性大、火焰温度高,辐射热强、易形成二次爆炸、火灾初发面积大(注:二次爆炸分为三种情况,第一种是容器物理性爆炸后,逸散气体遇火源再次产生化学爆炸;第二种是第一次化学爆炸火灾后,气体泄漏未能得到有效控制,遇火源而导致再次爆炸;第三种是发生爆炸后,若处于爆炸中心区域的火源未得到及时控制,会使邻近的储罐受热,继而发生爆炸)。

 

04

| 典型事故处置程序及措施

1-泄漏事故

①侦察检测

a.通过询问、侦察、检测、监测等方法,以测定风力和风向,掌握泄漏区域泄漏量和扩散方向。

b.查明事故区域遇险人数、位置和营救路线。

c.查明毗邻装置、泄漏部位、泄漏速度,以及紧急切断阀等情况。

d.了解事故单位已采取的处置措施、内部消防设施配备及运行、先期疏散抢救人员等情况。

e.查明拟警戒区内重点单位情况、人员数量、地理位置、电源、火源及道路交通情况掌握现场及周边的消防水源位置、储量及给水方式。

f.分析评估泄漏扩散范围和可能引发着火爆炸的危险因素及后果。

 

②疏散警戒

a.根据侦察和检测情况,划分警戒区,设立警戒标志。合理设置出入口,严格控制进入警戒区特别是重危区的人员、车辆、物资,进行安全检查,逐一登记。

b.疏散泄漏区域及扩散可能波及范围的一切无关人员。

c.在整个处置过程中,要不间断地进行动态检测,适时调整警戒范围。

③禁绝火源

联系相关部门切断事故区域内的强弱电源,熄灭火源,停止高热设备,落实防静电措施。进入警戒区人员严禁携带、使用非防爆通信、照明设备,严禁着化纤类服装和穿带金属物件的鞋,严禁携带、使用非防爆工具,禁止机动车辆(包括无防爆装置的救援车辆)和非机动车辆随意进入整戒区。

④安全防护

人员进入现场或警戒区,必须佩戴正压式呼吸器及各种防护器具。进入重、中危区的救援人员必须实施二级以上防护,并采取雾状水掩护。

⑤技术支持

应急救援部门会同事故单位、石油化工等部门的专家、技术人员判断事故状况,提供技术支持,制定应急救援方案,并参加配合应急救援行动。

⑥应急处置

a.现场供水。制定供水方案,选定水源,选用可靠高效的供水车辆和装备,采取合理的供水方式和方法,保证消防用水量。

b.稀释防爆。启用事故单位喷淋泵等固定、半固定消防设施;设置水幕,驱散集聚流动的气体或液体,稀释气体浓度,防止气体向重要目标或危险源扩散并形成大量爆炸性混合气体;严禁使用直流水直接冲击罐体和泄漏部位,防止因强水流冲击造成静电积聚、放电引起爆炸。

c.关阀堵漏。生产装置或管道发生泄漏、阀门尚未损坏时,可协助技术人员或在技术人员的指导下,使用雾状水掩护,关闭阀门,制止泄漏;罐体、管道、阀门、法兰泄漏,采取相应堵漏方法实施堵漏,堵漏必须使用防爆工具。

d.主动点燃。实施主动点燃时,必须具备可靠的点燃条件。在经专家论证和工程技术人员的参与配合下,严格安全防范措施,谨慎果断实施。点燃条件。

一是在容器顶部受损泄漏,无法堵漏输转时;

二是遇有不点燃会带来严重后果,引火点燃使之形成稳定燃烧,或泄漏量已经减小的情况下,可主动实施点燃措施。若现场气体扩散已到达一定范围,点燃很可能造成爆燃或爆炸,产生巨大冲击波,危及其他储罐、救援力量及周围群众安全,造成难以预料后果的,严禁采取点燃措施。点燃准备。使用雾状水担任掩护和防护,确认危险区人员全部撤离,泄漏点周边经过检测,混合气浓度低于,爆炸下限的,可使用点火棒、信号弹、烟花爆竹、魔术弹等点火工具,并采用正确的点火方法。点燃时机。主动点燃泄漏火炬,一是在罐顶开口泄漏,一时无法实施堵漏,而气体泄漏的范围和浓度有限,同时又有雾状水稀释掩护以及各种防护措施准备就绪的情况下,用点火棒或安全的点火工具点燃。二是罐顶爆裂已经形成稳定燃烧,罐体被冷却保护后罐内气压减少,火焰被风吹灭或被冷却水流打灭,但还有气体扩散出来,如不再次点燃,仍能造成危害,此时在继续冷却的同时,应予果断点燃。

⑦洗消处理

a.在危险区出口处设置洗消站,用大量清水对从危险区出来的人员进行冲洗。

b.用水冲洗救援中使用的装备及被污染的衣物,消除其危害。

⑧现场清理

a.用喷雾水、蒸汽或惰性气体清扫现场内事故罐、管道。

b.清点人员,收集、整理器材装备。

c.撤除警戒,做好移交,安全归建。

 

2-着火事故

①第一时间了解灾情信息

a.第一出动的火场指挥员,应在行车途中与指挥中心保持联系,不断了解火场情况,并及时听取上级指示,做好到场前的战斗准备。

b.火场指挥员在向火场的行驶途中,应通过指挥中心及时与已经到达火场的辖区火场指挥员取得联系,或通过无线系统、图像数据传输系统、专家辅助决策系统了解火场信息。

c.重点了解火场发展趋势,同时要了解指挥中心调动力量情况,掌握已经到场的力量以及赶赴现场的力量,综合分析各种渠道获得的火场信息,预测火灾发展趋势和着火建(构)筑物、压力容器储罐、化工装置等部位的变化情况,及时确定扑救措施。

②安全防护

人员进入现场或警戒区,必须佩戴呼吸器及各种防护器具。进入重危区的救援人员必须实施二级以上防护,并采取雾状水掩护。

③现场侦检

a.环境信息: 风力、风向、周边环境、道路情况、电源、火源、现场及周边的消防水源位置、储量及给水方式。

b.事故基础信息:事故地点、危害气体浓度、火灾严重程度、邻近建(构)筑物受火势威胁、事故单位已采取的处置措施、内部消防设施配备及运行。

c.人员伤亡信息:事故区域遇险人数、位置、先期疏散抢救人员等情况。

d.其他有关信息。

④火场警戒的实施

a.设置警戒工作区域应急救援队伍到场后,由火场指挥员确定是否需要实施火场警戒。通常在事故现场的上风方向停放警戒车,警戒人员做好个体防护后,按确定好的警戒范围实施警戒,在警戒区上风方向的适当位置建立各相关工作区域,主要有着装区、器材放置区、警戒区出入口等。

b.迅速控制火场秩序。火场指挥员必须尽快控制火场秩序,管制交通,疏导车辆和围观人员,将他们疏散到警戒区域以外的安全地点。维持好现场秩序。

⑤应急处置

a.外围预先部署。到达火灾现场,指挥员在采取措施、组织力量控制火灾蔓延、防止爆炸的同时,必须组织到场力量在外围作强攻近战的部署,包括消防车占领水源铺设水带线路、确定进攻路线、调集增援力量等。

b.消灭外围火焰。人员救出后,第一出动力量用足够的枪炮控制外围火焰,待增援队到场后,要从外围向火场中心推进,消灭氢气罐体周围的所有火焰,若第一到场队伍冷却力量不足,要积极支援第一出动,加强冷却。

c.冷却抑爆。冷却时,充分利用固定水喷淋系统对燃烧或受到火势威胁的储罐实施冷却,当固定与半固定设施损坏时,现场要加大冷却强度,以防止水流瞬间汽化。同时高喷消防炮等远距离、大口径装备要合理运用,均匀射水。要重点冷却被火焰直接烧烤的罐壁表面和邻近罐壁,一般情况下,着火罐全部冷却,邻近罐冷却其面对着火罐一侧的表面积一半。

d.工艺处置。根据现场情况,及时掩护工艺人员对氢气进行关阀断料、输转等工艺处置。

e.分离冷却法。这种方法主要是扑救氢气瓶大量堆积的罐瓶厂(站)火灾时使用。要集中力量,四面包围,用雾状水冷却已着火或受火势威胁的气瓶,不能急于灭火。如地势开阔,可将未燃气瓶和已灭的气瓶关闭阀门,搬到安全地带,仍要加以冷却降温,防止形成第二火场。

f.干粉抑制法。主要是利用干粉能夺取燃烧中游离基的功能,起到干扰和抑制燃烧的作用。

g.关阀断气法。当确认阀门未被烧坏,可以逆火势方向,在雾状水的掩护下,接近关闭阀门,断绝气源。如火势过大,关阀人员难以接近阀门时,穿避火服并用雾状水掩护。

h.覆盖窒息法。只适用于压力小,火势不大的氢气火灾。将棉被浸湿后,在水幕的掩护下,将覆盖物盖在气罐的破漏处,将火熄灭,也可在灭火后用木楔子塞住出气口。i.旁通注入法。将卤代烷、惰性气体等灭火剂在喷口前的管道旁通处注入灭火。

⑥洗消处理

a.在危险区出口处设置洗消站,用大量清水对从危险区出来的人员进行冲洗。

b.用水冲洗救援中使用的装备及被污染的衣物,消除其危害。

⑦清理移交

a.用喷雾水、蒸汽或惰性气体清扫现场内事故罐、管道。

b.清点人员,收集、整理器材装备。

c.撤除警戒、做好移交,安全归建。

 

3-爆炸事故

①现场询情,制定处置方案

a.应急救援人员到现场后,要问清事故单位的有关工程技术人员和当事人,全面了解事故区域还存在哪些爆炸物品及其数量。事故点存放的是单一品种,还是多种爆炸物品。

b.根据掌握的现场情况,应立即成立技术组,研究行动处置方案。技术组应由发生事故单位的技术人员、专家及公安部门和应急救援机构人员组成。

②实施现场警戒与撤离

a.事故发生后,首先应维护现场秩序,划定警戒保护范围,安排专人做好警戒,防止无关人员进入危险区,以免引起不必要的伤亡。

b.清除着火源,关闭非防爆通信工具。

c.警戒范围内只允许极少数懂排爆技术的处置人员进入,无关人员不得滞留。

d.为减少爆炸事故危害,应适度扩大警戒范围,撤离相关职工群众。但撤离范围不宜过大,应科学判断,否则会引起群众不满,甚至导致社会恐慌。

③转移

a.对发生事故现场及附近未着火爆炸的物品在安全条件下应及时转移,防止火灾蔓延或爆炸物品的二次爆炸。

b.转移前要充分了解有关物品的位置、外包装、能否转移和触动、周围环境和可能影响范围等情况,在时间允许的条件下,应制定转移方案,明确相关人员分工器材准备、转移程序方法等。

 

4-运输事故

 

(1)现场询情

氢气储存量、泄漏量、泄漏时间、部位、形式、扩散范围等;泄漏事故周边居民、地形、电源、火源等;应急措施、工艺措施、现场人员处理意见等。

(2)个体防护

参加泄漏处理人员应充分了解氢气的化学性质和反应特征,要于高处和上风处进行处理,严禁单独行动,要有监护人。必要时要用雾状水掩护。要根据氢气的性质和毒物接触形式,选择适当的防护用品,防止事故处理过程中发生伤亡事故。

(3)侦察检测

搜寻现场是否有遇险人员;使用检测仪器测定氢气浓度及扩散范围;测定风向、风速及气象数据;确认在现场周围可能会引起火灾、爆炸的各种危险源;确定攻防路线、阵地;确定周边污染情况。

(4)疏散警戒

根据询情、侦检情况确定警戒区域;将警戒区域划分为重危区、中危区、轻危区和安全区并设置警戒标志,在安全区视情设立隔离带,合理设置出入口、严控进出人员、车辆、物资,并进行安全检查、逐一登记。

(5)禁绝火源和热源

为避免泄漏区发生爆炸等次生危害,应切断火源,停止一切非防爆的电气作业,包括手机、车辆和铁质金属器具。

(6)应急处置

①分离冷却法。这种方法主要是扑救运输氢气瓶火灾。要集中力量,四面包围,用雾状水冷却已着火或受火势威胁的气瓶,不能急于灭火。如地势开阔,可将未燃气瓶和已灭的气瓶关闭阀门,搬到安全地带,仍要加以冷却降温,防止形成第二火场。

②干粉抑制法。主要是利用干粉能夺取燃烧中游离基的功能,起到干扰和抑制燃烧的作用。

③关阀断气法。当确认阀门未被烧坏,可以逆火势方向,在雾状水的掩护下,接近关闭阀门,断绝气源。如火势过大,关阀人员难以接近阀门时,可穿灭火防护服、隔热服并用雾状水掩护。

④覆盖窒息法。只适用于压力小,火势不大的氢气火灾。将棉被浸湿后,在水幕的掩护下,将覆盖物盖在气罐的破漏处,将火熄灭,也可在灭火后用木楔子塞住出气口。

⑤旁通注入法。将卤代烷、惰性气体等灭火剂在喷口前的管道旁通处注入灭火。

⑥关阀堵漏。生产装置或管道发生泄漏、阀门尚未损坏时,可协助技术人员或在技术人员的指导下,使用雾状水掩护,关闭阀门,制止泄漏;罐体、管道、阀门、法兰泄漏,采取相应堵漏方法实施堵漏,堵漏必须使用防爆工具。

(7)洗消处理

在作战条件允许或战斗任务完成后,对遇险人员进行全面的洗消,开设洗消帐篷。同时对受染道路、地域及重要目标的洗消,对大面积的受染地面和不急需的装备、物资,采取洗消后进行无害处置。

(8)清理移交

用雾状水、惰性气体清扫现场内事故罐、管道等处,确保不留残液;清点人员、车辆及器材;撤除警戒、做好移交,安全归建。

 

急救措施

(1)人员吸入迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸、心跳停止,立即进行心肺复苏。就医。

(2)皮肤接触如发生冻伤,用温水(38~42℃)复温,忌用热水或辐射热,不要揉搓。就医。

 

 

05

| 注意事项

 

1.储存事故处置注意事项

(1)泄漏事故

①正确选择停车位置和进攻路线。消防车要选择从上风方向的入口、通道进入现场,停靠在上风方向的适当位置。进入危险区的车辆必须加装防火罩。使用上风方向的水源,从上风、侧上风向选择进攻路线,并设立救援阵地。指挥部应设置在安全区。

②行动中要严防引发爆炸。进入危险区作业人员一定要专业、精干,防护措施要到位,同时使用雾状水进行掩护。在雷电天气下,采取行动要谨慎。

③设立现场安全员,确定撤离信号,实施全程动态仪器检测。一旦现场气体浓度接近爆炸浓度极限,事态还未得到有效控制,险情加剧,危及救援人员安全时,要及时发出撤离信号。一线指挥员在紧急情况下可不经请示,果断下达紧急撤离命令。紧急撤离时不收器材,不开车辆,保证人员迅速、安全撤出危险区。

④合理组织供水,保证持续、充足的现场消防供水,对氢气储罐和泄漏区域连续冷却稀释。

⑤严禁作业人员在泄漏区域处滞留。

⑥做好医疗急救保障。配合医疗急救力量做好现场救护准备,一旦出现伤亡事故,立即实施救护。

⑦调集一定数量的消防车在泄漏区域集结待命。一旦发生着火爆炸事故,立即出动控制火势,消除险情。

(2)着火、爆炸事故

①合理停车、确保安全

a.车辆停放在爆炸物危害不到的安全地带,要靠近掩蔽物。

b.选择上风或侧上风方向停车,车头朝向便于撤退的方向。

c.车辆不能停放在地沟、下水井、覆工板上面和架空管线下面。

②安全防护、充分到位

a.必须做好个人安全防护,负责主攻的前沿人员要着防火隔热服

b.火场指挥员要注意观察风向、地形及火情,从上风或侧上风接近火场。

c.救援阵地要选择在靠近掩蔽物的位置,救援阵地及车辆尽可能避开地沟、覆工板下水井的上方和着火架空管线的下方。

d.在储罐着火时,要尽量避开封头位置,防止爆炸时封头飞出伤人。

③发现险情、果断撤退根据氢气储罐燃烧和对相邻储罐的威胁程度,为确保安全,必须设置安全员(火场观察哨)。当发现储罐的火焰由红变白、光些耀眼,燃烧处发出刺耳的啸叫声,罐体出现抖动等爆炸的危险征兆时,应发出撤退信号,一律徒手撤离。

④无法堵漏、严禁灭火在不能有效地制止氢气泄漏的情况下,严禁将正在燃烧的储罐、管线、槽车泄漏处的火势扑灭。如果扑灭,氢气将从储罐、槽车、管线等泄漏处继续泄漏,泄漏的氢气遇到点火源就会发生复燃复爆,造成更为严重的危害。

 

2.运输事故处置注意事项

(1)泄漏事故

①车辆、人员从上风方向驶入事发区域,视情做好熄火或加装防火罩准备,到场后第一时间推动实现交通管制和警戒疏散,视情划定警戒区域。

②进入重危区实施堵漏任务人员要做好个人安全防护,可灭火防护服,佩戴空气呼吸器,尽量减少与管线的不必要接触。

③已燃泄漏氢气,严禁用水直接射流,造成火焰和辐射范围人为扩大,堵漏时需避开爆破片等各类保险装置。

④充分发挥技术人员、专家的辅助决策作用,特别是当罐车与其他危险化学品运输车发生事故时,情况不明严禁盲目行动,且在处置过程中要加强通信,随时做好撤离准备。

(2)着火、爆炸事故

①除紧急工作如抢救人命、灭火堵漏外,不许无关人员进入危险区,对进入危险区工作的人员要加强防护,着隔热服。

②通知交通管理部门,依据警戒区域进行交通管制,无关车辆和人员禁止通行,切断电源,熄灭火种,停用加热设备,现场无线电通信设备必须防爆,否则不得使用。

③加强火场的通信联络,统一撤退信号。设立观察哨,严密监视火势情况和现场风向风力变化情况。

④禁止用直流水直接冲击罐体和泄漏部位,防止因强水流冲击而造成静电积聚、放电引起爆炸。

⑤当用水流扑灭火焰时,应首先找到泄漏口,清理现场和其他覆盖物后,将泄漏口暴露出来,便于施救。

⑥火势扑灭需要堵漏时必须使用防爆工具,设置水幕或蒸汽幕,驱散集聚、流动气体稀释气体浓度,防止形成爆炸性混合物。

⑦火势被消灭后,要认真彻底检查现场,阀门是否关好,残火是否彻底消灭,是否稀释清理到位,并留下一定的消防车和人员进行现场看守,以防复燃。

 

| 结语

随着氢能产业的高速发展(2025年全球市场规模预计突破2500亿美元),事故处置技术正面临从"经验驱动"向"数据驱动"的范式转变。本指南整合的智能侦检、相变冷却等前沿技术,既是对现行GB/T 34542-2024标准的实践延伸,更为构建"监测-预警-处置"的全链条防控体系提供了模块化解决方案。建议各单位结合本年度应急演练计划,重点强化无人机集群协作、抑爆剂精准投送等新型战法训练,让技术创新真正成为安全生产的压舱石。