摘要：源作为典型的清洁能源在社会中的应用越来越广泛，但是由于氢元素本身化学性质的原因，氢能源又有较高的爆炸和火灾危险性，做好氢能源企业的消防安全工作可以保障社会发展需要，确保人民安全生产生活，本文从氢能源的火灾危险性入手，通过事故树分析法分析了火灾风险，最后提出了相应的对策和措施，对氢能源的生产和监管单位有一定的借鉴价值和参考意义。
关键词：氢能源； 消防； 火灾危险性
可再生能源具有环境危害小、资源分布广、可重复循环使用等特点，已经进入到了千家万户。其中，氢能是社会公认的清洁能源，是宇宙中含量最丰富的资源，具有热量高、无污染、分布广等特点，世界上多个国家已经出台了氢能的发展规划，并且在氢能的生产制备上的研究取得了一定进展。
在我国，目前氢能主要被运用在汽车、电池、航空航天等领域。氢能源是一种二次能源，通过一定的方法利用其他能源制取而来。由于氢能源和氧气作用燃烧后的主要产物为水，因此，氢能源被誉为“21世纪最具发展潜力的清洁能源”。但是，我们必须认识到氢具有较强的化学活泼性，与空气和火源接触后极易发生爆照，而且爆炸能量高、预混时间短、灾害损失大。因此，做好氢能源各环节的消防安全工作，预防火灾的发生极为重要。
1 氢能源的火灾危险性概述
1.1 氢元素本身的火灾危险
氢是一种活泼元素，在常温常压下为气态，具有可燃性，纯净的氢气在空气中燃烧会产生蓝色火焰，燃点较低。同时，氢气具有较强的爆炸性，氢气在氧气中的比例到达4.5%—45%时，或者氢气在空气中比例达到4%—74.2%时就能发生爆炸。正因氢气具有高反应能量，将氢气液化后常用作航天飞机的燃料。在《建筑设计防火规范》（GB50016—2018）中，无论是氢气的生产厂房还是储存库房，均被划分为甲类火灾危险性物质。
1.2 生产环节的火灾危险
氢元素虽然在自然界中含量巨大，但是应用到民用生产生活中的氢能源都是通过化学制取而來。我们常用的制取氢的方法有化石燃料制氢、水电解制氢、生物质制氢和太阳能制氢。其中，最为常见也是效果最好的制氢方法是化石燃料制氢。目前，全球氢产量大约每年在5000万吨左右，其中96%的商业用氢是由煤、石油、天然气等不可再生的传统能源制备而成的。而且，通过化石燃料制氢成本低廉、方法成熟。采用化石燃料制氢的主要方法有甲烷重整、天然气热解、煤气化、重油部分氧化四种。
针对氢能源生产环节的火灾危险性来说，首先四种方法所使用的原材料均是可燃、易燃物质，按照生产物质的火灾危险性划分标准划分，甲烷、天然气和重油属于甲类火灾危险物质，煤属于丙类火灾危险性物质，这些物质无论是生产还是储存都具有一定的火灾危险性。其次，在生产过程中，氢能源的制取需要经过的流程较多，所使用的设施也比较复杂，在加工制备过程中需要经过由气态到液态再到气态的多种状态转化，一旦管道或容器日常维护保养不到位容易发生泄漏事故，加之工厂中的环境温度较高，极易引发爆炸。最后，在回收过程中，氢能源的制取所使用的化学反应除了会产生氢气外，还会产生一些附加产物，例如一氧化碳、二氧化碳等。这些产物往往是通过火炬点燃的方式销毁，需要动火作业，具有一定的火灾风险。
1.3 储存环节的火灾危险性
氢气的储存方式有四种，分别为压缩储存、液化储存、金属氧化物储存和碳质吸附储存。其中，技术较为成熟、使用较为广泛的储存方式为压缩储存和液化储存。压缩储存是将氢气直接以气态的形式压缩进入钢瓶进行储存，这种储存方式使得氢气的压力过于集中于钢瓶的一点，超过刚的强度承受极限，最后形成小裂纹，又称氢脆。氢脆一旦形成会使得钢瓶的储存安全性能降低，更严重的会最终导致氢气的泄漏，最后造成火灾的发生。因此，通过压缩储存氢气的方式虽然经济简单，但是火灾危险性大。液化储存的方式将氢气在零下253度的临界温度下进行液化储存，此方法相较压缩储存来说不会有过于集中的压力，不会产生氢脆，但是液化储存必须随时都属于低温环境中，一旦周围保温层破坏使得环境温度升高，会导致储存容器内部的液化氢快速气化，瞬间产生强大的压力，发生爆炸。总而言之，在氢能源的储存环节中无论是通过压缩储存还是液化储存都有极高的火灾危险和爆炸的可能性，需要引起高度重视。
1.4 运输环节的火灾危险性
氢能源的运输主要是通过将氢气压缩或者液化后通过槽罐车进行运输，其火灾危险主要表现在两方面。一方面是车辆上储存氢的储罐或相应的阀门设施是否保证完好有用，不会在道路行驶过程中发生泄漏。另一方面是道路交通安全方面，驾驶员在行驶过程中有没有按照道路交通的相关规章规定和行驶规则驾驶车辆，氢能源在运输环节的火灾危险大多是次生风险。往往是由交通事故造成的槽罐车内氢气泄漏，最后引发火灾。
2 基于事故树分析法的火灾危险性分析
事故树分析法是系统安全工程中常用的分析法之一，是一种由事故树演绎推理事故过程和原因的分析方法。通过定性和定量分析，可以找出事故发生的主要原因，为之后事故的预防提供参考。轨迹交叉理论中事故的发生是由两种因素共同作用完成的，分别是人的不安全行为和物的不安全状态，当两种因素在一个过程或环节中共同作用时，事故就会发生。
通过前文对氢能源各个环节的火灾危险性概述，通过定性分析的方法可以绘出氢能源的事故树图。
在事故树分析法中，当所有基本事件都不发生时，事故就不会发生，这些不发生的基本事件的集合叫做径集，在事故树中不包含其他径集的径集叫做最小径集，如果去掉径集中的任意一个基本事件，事故就不会发生，所以最小径集是事故不发生的充分必要条件。依据事故树分析法进行火灾预防时，只要集中控制住最小径集的任意一个径集，事故就不会发生。在氢能源的事故树中，最小径集共有四组，分别为（X1 X2 X3 X4）、（X5 X6 X7）、（X8 X9 X10）、（X11 X12）。通过事故树分析法找到预防事故发生的主要因素，可以为之后更为准确的展开火灾预防工作打下基础、提供思路。
3 氢能源的火灾预防措施
3.1 坚决贯彻落实消防安全责任制
对于氢能源的生产厂家来说，无论是消防安全责任人，还是消防安全管理人，还是企业的员工，都有义务和责任接受消防安全培训，只有在“人”的层面主动重视消防安全工作，坚决落实消防安全责任，企业的消防安全氛围才可能形成，火灾事故就不会发生。因此，氢能源企业的消防安全责任人应按照国务院颁布的《消防安全责任制实施办法》中的相关规定，认真贯彻落实法律和规章制度要求的各项责任，组织制定企业的消防安全管理规定，统筹和计划消防安全的经费，从上层领导开始重视消防安全工作。消防安全管理人应当主抓单位消防安全的落实工作，按照公安部61号令中的相关要求定期组织开展防火检查和防火巡查，确保厂区内的消防设施完整好用，定期开展消防安全培训教育和消防演练，使所有员工认识到火灾的危险性和法律赋予自己的安全责任。
3.2 提升氢能源安全工程消防技术水平
氢能源在常温常压下是气体状态，属于C类火灾，在超低温状态下成液体状态，属于B类火灾。在对B、C类火灾进行扑救时只能选用气体灭火剂进行扑救。我国目前常用的气体灭火剂有二氧化碳灭火剂和IG541灭火剂，这两种灭火器都存在储存容量小、灭火效率低等问题。
可以预想到的是，伴随着科学技术的不断发展和进步，氢能源这种可再生能源会被广泛运用到各个领域当中，一些储存容量大的加氢站也会不断建设，仅仅依靠现有的传统灭火剂很难应对未来的新能源火灾，一旦大规模的氢能源生产厂房发生火灾，目前常用的气体灭火装置难免会出现“杯水车薪”的局面。同时，在火灾探测方面也存在同样的问题。所以，相关的灭火剂生产厂家和消防科研机构应将研发的重点放在大规模的氢能源灭火剂和气体火灾探测器的研发上来。
3.3 加大氢能源安全相关法规、标准的制定
目前，我国无论是在法律法规、部门规章还是标准上，都缺乏对氢能源的相应规定。各个生产企业在生产过程中都是处于各自为战的状态下，具有极大的安全隐患。相关部门应该积极推动制定氢能源的国家标准或者是行业标准，从氢能源的厂房选址、制备规程、储存、运输和消防设施等环节规范企业的生产行为，消防部门应制定氢能源厂房和库房的设计防火规范，规定其内部消防设施的设置、固定消防设施的选择和布置、原材料的中间材料储存数量、建筑防火防爆等内容。监管单位应制定氢能源企业日常安全检查内容，建立企业的安全评估体系，通过定时的安全评估和检查提升企业的安全生产水准。
作者简介：
刘松（1986-），男，天津宝坻人，天津消防救援总队北辰支队助理工程师，一级消防指挥员，研究方向：灭火救援与应急管理。
许文杰（1993-），男，山西太原人，山西省消防救援总队太原支队助理工程师，在读硕士研究生，研究方向：应急管理。
参考文献：
[1] 郭其云，董希琳，段耀勇，吴立志.我国能源结构调整过程中的消防安全对策研究，中国软科学[J]，2007，193（01）：113-116.
[2] 陈清泰.中國能源发展面临严峻形势，经济透视[J]，2004.
