Viisi vinkkiä vetylaitoksen turvallisuuden varmistamiseen

1. Valitse oikeanlaiset paineistetut varastosäiliöt vedylle

Vetyä voidaan varastoida kaasuna tai nesteenä. Kaasulle tarvitaan korkeapainesäiliöitä (100 – 1 000 bar tai 1 400 – 14 500 psi), kun taas neste vaatii kryogeenisiä lämpötiloja. Tässä artikkelissa keskitytään paineistettuun vetykaasuun.

Jotta vetylaitoksen turvallisuus olisi parhaalla tasolla, on tärkeää käyttää asianmukaisista materiaaleista valmistettuja säiliöitä.

Paineistetun vedyn varastoimiseen on käytettävä jotakin neljästä painesäiliötyypistä vedyn määrän ja paineen mukaan.

Tyyppi I
Nämä metallisäiliöt on yleensä valmistettu teräksestä tai alumiinista. Ne kestävät arviolta enintään 175 baarin (alumiini) ja 200 baarin (teräs) paineen. Tyypin 1 säiliöt ovat edullisia, mutta painavat paljon, koska ne ovat kauttaaltaan metallia. Niitä käytetään vedyn säilytykseen nestemäisessä ja kaasumaisessa muodossa.

Tyyppi II
Nämä metallisäiliöt on valmistettu alumiinista, mutta säiliön ympärillä on lisäksi lasikuitu-/aramidi- tai hiilikuituvahviste. Materiaalista riippuen ne kestävät jopa 299 baarin enimmäispaineen.
Tyypin II säiliöt painavat vähemmän ja ovat vahvempia mutta myös kalliimpia.

Tyyppi III
Nämä säiliöt koostuvat komposiittimateriaaleista, ja niiden sisus on metallia. Ne kestävät vieläkin suurempia paineita. Esimerkiksi alumiini-/aramidisäiliö kestää 438 baarin paineen ja alumiini-/hiilikomposiittisäiliö kestää jopa 700 baarin paineen. Ominaisuuksiensa vuoksi ne ovat myös kalliimpia.

Tyyppi IV
Näissä säiliöissä ei ole metallia. Ne on valmistettu kokonaan hiilikuidusta, ja niissä on polymeerisisus. Vaikka ne painavat vähemmän kuin muut mallit, ne kestävät 700 baarin enimmäispainetta. Haittapuolena on se, että hiilikuidun runsas käyttö tekee niistä myös kalliimpia.

2. Valitse oikeat materiaalit

Vety vaikuttaa haitallisesti kaikkien materiaalien mekaanisiin ominaisuuksiin. Se voi esimerkiksi haurastuttaa metallia, mikä puolestaan voi johtaa vetolujuuden, taipuisuuden ja murtumakestävyyden alenemiseen ja nopeuttaa väsymissärön kasvua.

Heikentymisen aste riippuu materiaalista, vedyn paineesta ja lämpötilasta sekä mekaanisesta kuormituksesta. Tämä tarkoittaa, että jotkin materiaalit ovat parempia kuin toiset.

Ihanteellisessa tapauksessa varmistetaan testaamalla, että materiaalit toimivat tehokkaasti odotetuissa käyttöoloissa.
Jos näin ei voida tehdä, tässä on joitakin yleisesti käytettyjä materiaaleja:

Austeniittinen ruostumaton teräs
Alumiiniseokset
Niukkaseosteiset ferriittiset teräkset
Ferriittiset hiilimangaaniteräkset
Kupariseokset

Seuraavia materiaaleja on vältettävä:

Suuren lujuuden ferriittiset ja martensiittiset teräkset
Harmaat, taottavat ja taipuisat valuraudat
Nikkeliseokset
Titaaniseokset

3. Valitse vetyvarastosäiliöille optimaalinen sijainti

Vetylaitoksen turvallisuuden kannalta on tärkeää valita oikeanlainen varastosäiliö sekä optimaalinen sijoituspaikka.

Pieniä vetysäiliöitä voi säilyttää sisätiloissa, mutta sitä ei suositella suurille määrille.
Ulkovarastointi on turvallisempaa ja myös vaadittua suurten vetymäärien säilytyksessä, sillä tällöin kaasu pääsee haihtumaan helposti mahdollisissa vuototilanteissa.

Seuraavassa on joitakin paineistetun vedyn optimaalisen säilytyspaikan ominaisuuksia.

– Hyvä ilmanvaihto estää vedyn kasaantumisen

– Turvallisen välimatkan päässä rakenteista ja tuuletusaukoista

– Suojattu ajoneuvoliikenteeltä ja putoavilta esineiltä

– Ei suoraa auringonvaloa eikä ympäristön lämpötila yli 52 °C (~126 °F)

– Suojattu luvattomalta pääsyltä

Paineistetun vedyn optimaalisen säilytyspaikan viisi ominaisuutta.

Hyvä ilmanvaihto estää vedyn kasaantumisen
Turvallisen välimatkan päässä rakenteista ja tuuletusaukoista
Suojattu ajoneuvoliikenteeltä ja putoavilta esineiltä
Ei suoraa auringonvaloa eikä ympäristön lämpötila yli 52 °C (~126 °F)
Suojattu luvattomalta pääsyltä

4. Estä vetykaasun kasaantuminen säiliöön tai tilaan

Kuten edellä on mainittu, ilmanvaihto on erittäin tärkeä asia vetyä käsiteltäessä.
Se varmistaa, että kaasu haihtuu nopeasti eikä voi muodostaa mahdollisesti syttyvää seosta ilmassa olevan hapen kanssa.

Vety on niin kevyttä, että se kasaantuu varmasti lähelle tilan kattoa.
Tämä on otettava huomioon laitoksia suunniteltaessa.
Tämä tarkoittaa, että tilassa on oltava asianmukaiset korkean tilan ilmanvaihto-, tunnistus- ja hallintatoimet.

Koska vetyvuotoa ei voi koskaan sulkea täysin pois, on tärkeää asentaa myös liekki- ja/tai kaasunilmaisimet sekä palonsammutusjärjestelmä.

Kun vetyä vapautuu ilmaan, kaasu alkaa nousta välittömästi nopeudella 10 m/s. Vetypitoisuuden on siis oltava havaittavissa tilan korkeimmassa kohdassa. Myös tilan ilmanvaihto on järjestettävä oikein: ilma on poistettava tilan korkeimmasta kohdasta. Jos tunnistin asennetaan tilassa alempaan kohtaan, tunnistimen yläpuolella oleva tila täyttyy ensin vedyllä ennen kuin kaasu havaitaan. Sama pätee myös ilmanvaihtoon: Jos ilmaa tuodaan sisään ylhäältä ja poistetaan alempaa, vety ei poistu. Ilmanvaihtovirtauksen on kuljettava alhaalta ylös.

Normaalin käytön aikana ilmanvaihdon ei tarvitse olla erityisen tehokasta. Vain silloin, kun tilan yläosassa havaitaan kaasua, on tilasta välittömästi poistettava valtava määrä ilmaa (kaasuseosta). Uusiin rakennuksiin, joissa valmistetaan ja täytetään vetykuorma-autoja, voidaan asentaa kaasuanturi lähelle sisäkattoa (yli 10 metrin korkeuteen). Kun kaasua havaitaan, katto aukeaa.

5. Estä vetyvuodot

Vuodot ovat suuri ongelma vetyä käyttävissä toiminnoissa, sillä tämä pieni elementti on vastuussa suuresta määrästä tapaturmia.

Yksi tapa estää vuotojen syntyminen on asentaa vuotohälyttimiä, joita huolletaan ja testataan säännöllisesti. Vuototestit ja venttiilien toimintatarkastukset on joka tapauksessa tehtävä säännöllisesti.

Suosittuja testaustapoja ovat saippuakuplaliuos ja käsikäyttöinen vetyilmaisin. Tavallisten testien lisäksi prosessinhoitajien on tarkistettava mahdolliset vuodot aina liitosten uudelleenkokoamisen yhteydessä. Lisäksi järjestelmän liitännät on tarkastettava korroosion, eroosion, halkeamien, pullistumien, rikkoutumisten tai minkä tahansa muun kulumisen varalta.