Preview

Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Пожарная безопасность объектов инфраструктуры транспорта на водородном топливе

https://doi.org/10.22227/0869-7493.2022.31.02.41-51

Полный текст:

Аннотация

Введение. Статья содержит аналитический обзор отечественных и зарубежных публикаций, посвященных вопросам пожарной безопасности водородных автозаправочных станций (АЗС) и стоянок автомобилей на водородном топливе.

Общая характеристика пожарной опасности объектов инфраструктуры транспорта на водородном топливе. Дана общая характеристика специфики пожарной опасности объектов, использующих газообразный и сжиженный водород.

Водородные заправочные станции. Рассмотрены автозаправочные станции с использованием как газообразного, так и жидкого водорода. Показано, что для водородных АЗС наибольшую опасность представляет компрессорное оборудование, для которого значение потенциального риска на территории станции вблизи него превышает 10–4 год–1. Отмечено, что минимальное расстояние от указанного оборудования до окружающих объектов, не относящихся к станции, должно составлять 50 м.

Стоянки автомобилей на водородном топливе. Проанализирована специфика пожарной опасности стоянок для водородных автомобилей. Установлено, что при возникновении факельного горения при истечении водорода из сбросных клапанов топливных баков давление в гараже небольшого объема (индивидуальные гаражи) может достигать значения 55 кПа. Для струи водорода без образования факела указанное давление может достигать значения 10 кПа. Столь значительные давления при образовании факела вызваны высокой нормальной скоростью горения водорода, обусловливающей скорость тепловыделения во фронте пламени, существенно превышающую соответствующую величину для факелов углеводородных газов. Вследствие этого распространение требований, предъявляемых к помещениям для хранения автомобилей на углеводородном топливе, к гаражам для водородных автомобилей (как это регламентировано нормативным документом NFPA 2), может быть ошибочным.

Выводы. Результаты проведенного анализа могут быть использованы при разработке нормативных документов, регламентирующих требования пожарной безопасности объектов инфраструктуры транспорта на водородном топливе.

Об авторах

Д. М. Гордиенко
Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Россия

Гордиенко Денис Михайлович, д-р техн. наук, начальник института

РИНЦ ID: 301154; Scopus Author ID: 2073393280; Researcher ID: 301154

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12



Ю. Н. Шебеко
Всероссийский ордена «Знак Почета» научно-исследовательский институт противопожарной обороны Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий
Россия

Шебеко Юрий Николаевич, д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник

РИНЦ ID: 47042; Scopus Author ID: 7006511704

143903, Московская обл., г. Балашиха, мкр. ВНИИПО, 12



Список литературы

1. Шебеко Ю.Н. Нормативные документы, регламентирующие вопросы пожарной безопасности объектов инфраструктуры водородной энергетики // Пожарная безопасность. 2020. № 4. С. 36–42. DOI: 10.37657/vniipo.pb.2020.101.4.003

2. Шебеко Ю.Н. Пожарная безопасность водородных автозаправочных станций // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 4. С. 42–50. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.04.42-50

3. Поваляев А.Е., Колбасов А.Ф., Козлов В.Н. Безопасность водородного транспорта // Транспорт на альтернативном топливе. Спецвыпуск. 2021. С. 25–30.

4. Hansen O.R. Hydrogen infrastructure — Efficient risk assessment and design optimization approach to ensure safe and practical solutions // Process Safety and Environment Protection. 2020. Vol. 143. Pp. 164–176. DOI: 10.1016/j.psep.2020.06.028

5. Hansen O.R. Liquid hydrogen releases show dense gas behavior // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45. Pp. 1343–1358. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.09.060

6. Fridrich A., Breitung W., Stern G., Veser A., Kuznetsov M. Ignition and heat radiation of cryogenic hydrogen jets // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. Pp. 17589–17598. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.07.070

7. Макеев В.И. Безопасность объектов с использованием криогенных продуктов // Пожаровзрывобезопасность/ Fire and Explosion Safety. 1992. Т. 1. № 3. С. 34–45.

8. Болодьян И.А., Кестенбойм Х.С., Махвиладзе Г.М., Макеев В.И., Федотов А.П., Чугуев А.П. Взрывопожароопасность низкотемпературных облаков водорода в атмосфере // Горение гетерогенных и газовых систем : мат. 9-го Всесоюз. симп. по горению и взрыву. Черноголовка : Институт химической физики АН СССР, 1989. С. 15–17.

9. Yang F., Wang T., Deng X., Dang J., Huang Z., Hu S. et al. Review on hydrogen safety issues: Incident statistics, hydrogen diffusion, and detonation process // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. Pp. 31467–31488. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2021.07.005

10. Abohamzeh E., Salehi F., Sheikholeslami M., Abbassi R. Review of hydrogen safety during storage, transmission, and applications processes // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2021. Vol. 72. Pp. 104569. DOI: 10.1016/j.jlp.2021.104569

11. Pique S., Wienberger B., De-Dianous V., Debray B. Comparative study of regulations, codes and standards and practices on hydrogen fuelling stations // International Journal of Hydrogen Energy. 2017. Vol. 42. Issue 11. Pp. 7429–7439. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2016.02.158

12. Tsunemi K., Kihara T., Kato E., Kawamoto A., Saburi T. Quantitative risk assessment of the interior of a hydrogen refueling station considering safety barrier systems // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Pp. 23522–23531. DOI:10.1016/j.ijhydene.2019.07.027

13. Shirvill E.C., Roberts T.A., Royle M., Willoughby D.B., Sathiah P. Effects of congestion and confining walls on turbulent deflagrations in a hydrogen storage facility — Part 1: Experimental study // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. Pp. 7618–7642. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.02.135

14. Tanaka T., Azuma T., Evans J.A., Cronin P.M., Jonson D.M., Cleaver R.P. Experimental study on hydrogen explosions in a full-scale hydrogen filling station model // International Journal of Hydrogen Energy. 2007. Vol. 32. Pp. 2162–2170. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2007.04.019

15. Pan X., Li Z., Zhang C., Lv H., Liu S., Ma J. Safety study of wind-solar hybrid renewable hydrogen refueling station in China // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. Pp. 13315–13321.

16. Карпов В.Л. Пожаробезопасность регламентных и аварийных выбросов горючих газов. Часть 1. Предельные условия устойчивого горения и тушения диффузионных факелов в не- подвижной атмосфере // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 1998. Т. 7. № 3. С. 36–43.

17. Saffers J.-B., Molkov V.V. Towards hydrogen safety engineering for reacting and non-reacting hydrogen releases // Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 2013. Vol. 26. Pp. 344–350. DOI: 10.1016/j.jlp.2011.05.002

18. La Chance J., Houf W., Middleton B., Fluer L. Analysis support development of risk-informed separation distances for hydrogen codes and standards. SAND2009-0874. Albuquerque : Sandia National Laboratory, 2009. 121 p.

19. Pitts W.M., Yang J.C., Blais M., Joyce A. Dispersion and burning behavior of hydrogen released in a full-scale residential garage in the presence and absence of conventional automobiles // International Journal of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. Pp. 17457–17469. DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2012.03.074

20. Шебеко Ю.Н., Келлер В.Д., Еременко О.Я., Смолин И.М. Закономерности образования и горения локальных водородовоздушных смесей в большом объеме // Химическая промышленность. 1988. № 12. С. 728–731.

21. Brennan S., Hussein H.G., Makarov D., Shentsov V., Molkov V.V. Pressure effects of an ignited release from onboard storage in a garage with a single vent // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Pp. 8927–8934. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.07.130

22. Makarov D., Shentsov V., Kuznetsov M., Molkov V.V. Pressure peaking phenomenon: model validation against unignited release and jet fire experiments // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. Vol. 43. Pp. 9454–9469. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2018.03.162

23. Brennan S., Molkov V. Safety assessment of unignited hydrogen discharge from onboard storage in garages with low levels of natural ventilation // International Journal of Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38. Pp. 8159–8166. DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2012.08.036

24. Zhiyong Li, Yiying Luo. Comparison of hazard distances and accident duration between hydrogen vehicles and CNG vehicles // International Journal of Hydrogen Energy. 2019. Vol. 44. Pp. 8954–8959.

25. Bauwens C.R., Dorofeev S.B. CFD modeling and consequence analysis of an accidental hydrogen release in a large scale facility // International Journal of Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. Pp. 20447–20454.

26. Lack A.W., Gaathaug A.V., Vaagsaether K. Pressure peaking phenomena: Unignited hydrogen release in confined spaces — Large scale experiments // International Journal of Hydrogen Energy. 2020. Vol. 45. Pp. 32702–32712.

27. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М. : Наука, 1980. 478 с.

28. Зельдович Я.Б., Воеводский В.В. Тепловой взрыв и распространение пламени в газах. Алма-Ата : Казахский государственный университет. 2004. 210 с.

29. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения : справочник / под ред. А.Н. Баратова и А.Я. Корольченко. Т. 1, 2. М. : Химия, 1990.


Рецензия

Для цитирования:


Гордиенко Д.М., Шебеко Ю.Н. Пожарная безопасность объектов инфраструктуры транспорта на водородном топливе. Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2022;31(2):41-51. https://doi.org/10.22227/0869-7493.2022.31.02.41-51

For citation:


Gordienko D.M., Shebeko Yu.N. The fire safety of infrastructure facilities for hydrogen-powered vehicles. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2022;31(2):41-51. (In Russ.) https://doi.org/10.22227/0869-7493.2022.31.02.41-51

Просмотров: 109


ISSN 0869-7493 (Print)
ISSN 2587-6201 (Online)