According to the Off-Gas Generation and Use Status Report (2015), Off-gas from the steel industry is estimated to be 80 million tons per year in Korea. If this is purified, large amounts of hydrogen can be produced, so active research and development related to hydrogen purification facilities is underway. In this study, a quantitative risk assessment (QRA) was conducted by analyzing the components of a off-gas based hydrogen purification facility and investigating risk factors. The risk analysis results were determined to be at an acceptable level and will be used as basic data to improve the safety of facilities considering the risks of hydrogen.
In this study, a catalytic oxidation-heat recovery system was designed that can remove unreacted with a concentration of about 1% to 6% in the exhaust gas of hydrogen fuel cells and recover heat to ensure safety in the hydrogen economy. The safety system was devised by filling hydrogen oxidation catalysts at room temperature that can remove unreacted hydrogen without any energy source, and an exhaust-heat recovery device was integrated to efficiently recover the heat released from the oxidation reaction. Through CFD analysis, variations in pressure and fluid within the system were shown depending on the filling conditions of the hydrogen oxidation system. In addition, it was found that waste heat could be recovered by optimizing the temperature of the exhaust gas, flow rate, and pressure conditions within the heat recovery system and securing hot water above 40 ℃ by utilizing the exhaust gas oxidation heat source above 300 ℃. Through this study, it was possible to confirm the potential of utilizing hydrogen processes, which are applied in small to medium-sized systems such as hydrogen fuel cells, as a safety system by evaluating them at a pilot scale. Additionally, it could be a safety guideline for responding to unexpected hydrogen safety accidents through further pilot-scale studies.
Yun-Young Yang;Jae-Geun Jo;Woo-Il Park;Hyon Bin Na
Journal of the Korean Institute of Gas
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v.27
no.4
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pp.102-109
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2023
In realizing a hydrogen society, it is important to secure the safety of the hydrogen refueling station, which is the facility where consumers can easily meet hydrogen. The hydrogen refueling station consists of compressed gas facilities that store high-pressure hydrogen, and there is a risk that the high-pressure compressed gas facility will rupture due to a fire explosion due to hydrogen leakage in the facility or the influence of surrounding fires. Accordingly, the Korea Gas Safety Corporation is making every effort to find out risk factors from the installation stage, reflect them in the design, and secure safety through legal inspection. In this study, a TNT explosion demonstration test using a protection wall was conducted to confirm the safety effect of the protection wall installed at the hydrogen refueling station, and the empirical test results were compared and verified using FLACS-CFD, a CFD program. As a result of the empirical test and CFD analysis, it was confirmed that the effect of reducing the explosion over-pressure at the rear end of the protection wall decreased from 50% to up to 90% depending on the location, but the effect decreased when it exceeded a certain distance. The results of the empirical test and computer analysis for verifying the safety of the protection wall will be used in proposals for optimizing the protection wall standards in the future.
In order to improve safety for hydrogen network infrastructure, the ignition temperature by hot wire was investigated for different hydrogen compositions in pipelines. The result shows that minimum temperature for ignition decreased with decreasing hydrogen composition. The minimum temperature was confirmed at a hydrogen composition of approximately 10 vol.%. The one of the reasons is supposed that buoyancy force should generate the convection of gas mixture. It was also found that humidity had a little effect on ignition temperature, flame temperature.
In this study, to ensure the safety of the packaged hydrogen refueling system, the improvement plan was derived by using 3-dimensional CFD program (FLACS). We also confirmed the effectiveness of risk reduction and the suitability of safety standard. By ventilation performance evaluation according to the position of the vent, it demonstrated that the vent should be installed at the ceiling to safely ventilate without stagnation of the leaked gas. In case of ventilation system according to KGS standard, risk situation could be resolved after about 5 minutes in the worst leaked condition. The result showed that jet fire and explosion inside the packaged system could affect the surrounding facilities. This proves that the standard for installing flame detectors, emergency shut down system and protection wall is appropriate.
The registration rate of eco-friendly vehicles, such as hydrogen vehicles, is increasing rapidly, however, few first responders have experienced related accidents. Accident scenarios at hydrogen refueling stations and hydrogen vehicles on a road were investigated, and the relative importance of each scenario was analyzed using AHP analysis. Leakage, jet flame, and explosion that occurred inside and outside the hydrogen refueling station were reviewed, and the hydrogen gas explosion in the compartment showed the highest importance value. In case of the hydrogen vehicle, traffic accident statistics and actual accidents were used. It was analyzed that the hydrogen vessel explosion on the road due to the failure of TPRD and the leakage in the underground parking area were difficult to respond. The developed accident scenarios are expected to be used for first responder training.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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