氫氣站設(shè)計規(guī)范_第1頁
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文檔簡介

-.z.總則1.0.1本條是本標準的宗旨。鑒于氫氣是可燃氣體,且著火、爆炸范圍寬,下限低,氫氣站的平安生產(chǎn)十分重要。各種制氫方法均需消耗一定數(shù)量的能量,有的制氫方法需消耗比擬多的一次能源或二次能源,如水電解制氫需消耗較多的電能,因此,應十分注意降低能量消耗,節(jié)約能源。氫氣目前主要廣泛應用于冶金、電子、化工、電力、輕工、玻璃等行業(yè),用作保護氣體、復原氣體、原料氣體等,由于在生產(chǎn)過程中的作用不同,對氫氣的質(zhì)量要求也各不一樣,應充分滿足生產(chǎn)對氫氣質(zhì)量的要求。氫能被譽為21世紀的"清潔能源〞,隨著科學技術(shù)的開展,氫能的應用將會逐步得到推廣。因此,氫氣站、供氫站設(shè)計,必須認真貫徹各項方針政策,切實采取防火、防爆平安技術(shù)措施;認真分析比擬,采用先進、合理的氫氣生產(chǎn)流程和設(shè)備;認真執(zhí)行本標準的各項規(guī)定,使設(shè)計做到平安可靠,節(jié)約能源,保護環(huán)境,滿足生產(chǎn)要求,到達技術(shù)先進,經(jīng)濟上合理。1近年來,國內(nèi)工業(yè)氫氣制取方法主要有:水電解制氫、含氫氣體為原料的變壓吸附法提純氫氣、甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫以及各種副產(chǎn)氫氣的回收利用等。各種制氫方法因工作原理、工藝流程、單體設(shè)備的不同,各具特色和不同的優(yōu)勢,各地區(qū)、行業(yè)和企業(yè)應根據(jù)自身的實際情況和具體條件,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬后合理選擇氫氣制取方法。如**××鋼鐵公司,在一期工程時,采用水電解制氫方法,裝設(shè)2臺氫氣產(chǎn)量為200Nm3/h的水電解制氫裝置,由于生產(chǎn)開展的需要,氫氣需求量大幅度增加,該公司在擴建工程中采用于利用公司內(nèi)焦化廠的副產(chǎn)焦爐煤氣(含氫氣50%~60%)為原料氣的變壓吸附提純氫氣系統(tǒng),氫氣產(chǎn)量為2000Nm3/h、氫氣純度大于99.99%。變壓吸附提純氫氣技不及裝置已在我國石化、冶金、電子等行業(yè)推廣應用,取得了良好的能源效益、經(jīng)濟效益。甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫也在國內(nèi)外得到積極應用,據(jù)了解國內(nèi)有多家制造單位已商品化生產(chǎn),僅、**就有多套500Nm3/h左右的甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)正在運行中。各種制氫方法以不同的規(guī)模在各行業(yè)設(shè)計、建造、運行,積累了豐富的經(jīng)歷,制氫以及氫氣純化、壓縮、灌裝技術(shù)日臻完善。據(jù)了解,國內(nèi)設(shè)計、制造、運行中的產(chǎn)氫量15萬Nm3/h的變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)、產(chǎn)氫量350Nm3/h的水電解制氫系統(tǒng)等正在良好地運轉(zhuǎn)中。實踐證明,采用各種制氫方法的氫氣站在我國已有成熟的設(shè)計、建造和運營經(jīng)歷,為此本標準應該適應這種實際情況和需求,從只適用于水電解制氫的氫氧站擴大為適用于各種制氫方法的氫氣站,并按此要求將各章、節(jié)和條文作相應的修改和補充。2本條所指的供氫站是不含氫氣發(fā)生設(shè)備,以氫氣鋼瓶或氫氣長管鋼瓶拖車或管道輸送供給氫氣的建筑物、構(gòu)筑物的統(tǒng)稱。本條所指的氫氣,應符合現(xiàn)行國家標準"工業(yè)氫"、"純氫、高純氫和超純氫"中規(guī)定的各項技術(shù)指標及要求。據(jù)調(diào)查,目前國內(nèi)電子、冶金、石化、電力、機械、輕工等行業(yè)使用的氫氣,除了工廠自建氫氣站外,瓶裝或鄰近工廠用管道輸送供給的氫氣,均符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。國家標準的主要技術(shù)指標如表1。供氫站根據(jù)氫氣來源、規(guī)模、技術(shù)參數(shù)的不同,可包括:氫氣匯流排間、實瓶間、空瓶間、氫氣純化間、氫氣加壓間等。1.0.3本條規(guī)定的依據(jù)為:1氫氣的主要特性。(1)主要特征數(shù)據(jù):比重:20℃時(空氣=1)為0.06953;燃燒溫度;在空氣中為574℃,在氧氣中為560℃;燃燒界限:在空氣中為4%~75%(體積),在氧氣中為4.5%~94%(體積);爆轟界限:在空氣中為18.3%~59%(體積),在氧氣中為15%~90%(體積);不燃范圍:空氣-氫-二氧化碳中O2<8%,空氣—氫—氧中O2<5%;最大點火能量(大氣壓力):在空氣中為0.000019J,在氧氣中為0.000007J;最高燃燒溫度(氫氣與空氣的體積比為0.462)為2129℃。(2)氫氣無色無嗅,人們不能憑感覺發(fā)現(xiàn)。(3)氫氣比空氣輕,呈上升趨勢。(4)當氫氣與空氣或氧氣混合時,形成一種混合比范圍很寬的易燃易爆混合物。(5)點燃爆炸混合物所需能量低,僅為汽油—空氣混合物點火能的1/10。一個看不見的小火花就能引燃。(6)氫氣易擴散,約比空氣擴散快3.8倍。(7)氫氣易泄漏,由于分子量小和粘度低,氫氣的泄漏約為空氣的2倍。2按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定,氫氣站、供氫站屬于甲類生產(chǎn)。3按照"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"中的有關(guān)條款規(guī)定,確定氫氣站、供氫站內(nèi)有爆炸危險區(qū)域為1區(qū)或2區(qū)的主要依據(jù)是:(1)有爆炸危險的制氫間、氫氣純化間、氫氣壓縮機間等的空間都不大,設(shè)備布置間距最大僅4m,因此本標準規(guī)定,建筑物內(nèi)部的爆炸危險區(qū)域范圍,一般以房間為單位。(2)標準規(guī)定,"1區(qū):在正常運行時可能出現(xiàn)爆炸性氣體混合物的環(huán)境;〞并在注中明確:"正常運行是指正常的開車、運轉(zhuǎn)、停車,易燃物質(zhì)產(chǎn)品的裝卸,密閉容器蓋的開閉,平安閥、排放閥以及所有工廠設(shè)備都在其設(shè)計參數(shù)范圍內(nèi)工作的狀態(tài)。〞氫氣站內(nèi)有爆炸危險的房間內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備在開車、停車時,均有可能出現(xiàn)爆炸性混合氣體環(huán)境。(3)對"第一級釋放源〞的規(guī)定是:"預計正常運行時周期或偶爾釋放的釋放源……在正常運行時會釋放易燃物質(zhì)的泵、壓縮機和閥門等的密封處……〞鑒于目前閥門等附件的密封性能難以保證易于泄漏的氫氣不外泄,所以,氫氣站有爆炸危險房間內(nèi),在正常運行時,存在著周期或偶爾釋放的釋放源,即屬于第一級釋放源。(4)根據(jù)規(guī)定,釋放源級別和通風方式與爆炸危險區(qū)域劃分和范圍之間的關(guān)系是:在自然通風和一般機械通風的情況下,第一級釋放源可劃為1區(qū);當通風良好時,應降低爆炸危險區(qū)域等級;局部機械通風,在降低爆炸性氣體混合物濃度方面比自然通風和一般機械通風更為有效時,可采用局部機械通風使等級降低。根據(jù)對各種類型氫氣站的調(diào)查了解,有爆炸危險房間內(nèi)均設(shè)置自然通風和一般的機械通風,未設(shè)局部通風。因此,在氫氣站的制氫間、氫氣純化間、氫氣壓縮機間、氫氣灌裝間等房間內(nèi)爆炸危險物質(zhì)的釋放屬于第一級釋放源,其爆炸危險區(qū)域的劃分應定為1區(qū)。(5)按照"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"中的有關(guān)條款的規(guī)定和對現(xiàn)有氫氣站的調(diào)查了解,本次標準修訂中,將有爆炸危險為l區(qū)的各類房間的相鄰區(qū)域、空間和氫氣排氣口周圍空間等規(guī)定為2區(qū)有爆炸危險場所。氫氣站室外制氫設(shè)備、氫氣罐的周圍空間和氫氣放空管周圍空間規(guī)定為2區(qū)有爆炸危險場所。(6)本標準附錄A是根據(jù)前面的表達和現(xiàn)行國家標準"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"中的有關(guān)規(guī)定,對氫氣站爆炸危險區(qū)域的等級范圍劃分作了規(guī)定,并附圖說明。1.0.4與本標準有關(guān)的標準、標準主要有:"建筑設(shè)計防火標準"、"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"、"供配電系統(tǒng)設(shè)計標準"、"電力工程電纜設(shè)計標準"、"建筑物防雷設(shè)計標準"、"氣瓶平安監(jiān)察規(guī)程"、"10kV及以下變電所設(shè)計標準"、"低壓配電設(shè)計標準"、"工礦企業(yè)總平面設(shè)計標準"、"氧氣站設(shè)計標準"、"氫氣使用平安技術(shù)規(guī)程"、"壓縮空氣站設(shè)計標準"、"工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準"等。3總平面布置3.0.1本條規(guī)定是在工廠總平面布置時,確定氫氣站、供氫站、氫氣罐及其附屬構(gòu)筑物等的位置的根本原則。確定這些原則的目的,是為了確保平安生產(chǎn),保障國家財產(chǎn)和人身平安。1根據(jù)現(xiàn)行國家標準"工礦企業(yè)總平面設(shè)計標準"規(guī)定:"煤氣站和天然氣配氣站宜布置在主要用戶的常年最小風向頻率的下風側(cè),并應遠離有明火或散發(fā)火花的地點〞,"乙炔站應位于明火或散發(fā)火花地點常年最小風向頻率的下風側(cè)〞。氫氣與煤氣、天然氣、乙炔均屬可燃氣體。為確保工廠的生產(chǎn)平安,所以作本條規(guī)定。2按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"規(guī)定:"有爆炸危險的甲、乙類廠房宜獨立設(shè)置〞。對運行中的各類制氫方法的氫氣站的調(diào)查了解,根本上為獨立建筑;另對電力部門作為發(fā)電機氫冷用氫,裝設(shè)的水電解槽的小型氫氧站的調(diào)查,也都采用獨立建筑,因此,本條的規(guī)定是必要的,也是根本符合實際情況的。3"工礦企業(yè)總平面設(shè)計標準"中規(guī)定:"易燃、易爆、危險品生產(chǎn)設(shè)施,應布置在企業(yè)的偏僻地帶〞。"火力發(fā)電廠總圖布置及交通運輸設(shè)計規(guī)定"中規(guī)定:"生產(chǎn)過程中有爆炸危險的建筑物、構(gòu)筑物……一般布置在廠區(qū)的邊緣地段〞。氫氣站、供氫站、氫氣罐可能發(fā)生燃燒和爆炸,為了盡量減少事故的發(fā)生以及防止發(fā)生爆炸等事故造成較大的人身傷亡及經(jīng)濟損失,因此規(guī)定不宜布置在人員密集地段和主要交通要道鄰近處。4氫氣站屬于有爆炸和火災危險的場所,是企業(yè)的重要能源供給站之一。有的單位假設(shè)中斷供氫將會造成較大的經(jīng)濟損失或工廠停產(chǎn)。因此,應作為工廠的重要平安保衛(wèi)場所。據(jù)調(diào)查,設(shè)有圍墻者占有較大比例,有的單位在建立過程中未設(shè)圍墻,投產(chǎn)運行后,為防止事故的發(fā)生,確保平安生產(chǎn),后增設(shè)了圍墻。為此,制定本條規(guī)定。3.0.2~3.0.4為明確氫氣站、供氫站、氫氣罐與建筑物、構(gòu)筑物的防火間距,將現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"中的有關(guān)規(guī)定具體化。表3.0.2的注2規(guī)定:固定容積的氫氣罐,總?cè)莘e按其水容量(m3)和工作壓力(絕對壓力)的乘積計算。氫氣罐總?cè)莘e計算時,工作壓力的單位為(kg/cm2),如*氫氣罐的水容量為4m3、工作壓力為1.5MPa(絕對壓力),則氫氣罐總?cè)莘e≈4×15≈60m3。3.0.5在氫氣站設(shè)計中,有時受占地面積和具體用地條件的限制,使氫氣站的站區(qū)布置較為困難;有時為了氫氣供給方便,與用氫車間毗連布置。為此,在遵守現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的前提下,且符合本條各款的規(guī)定時,允許氫氣站與其他車間呈L形、П形、Ш形毗連布置。1按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定,甲類生產(chǎn)類別、單層廠房、二級耐火等級時,防火分區(qū)的最大允許占地面積為3000m2??紤]到氫氣的爆炸著火范圍寬,點火能低,爆炸威力大,為了保證氫氣生產(chǎn)的平安和一旦發(fā)生事故后減少損失,本條規(guī)定毗連的氫氣站站房面積不應超過1000m2,為防火分區(qū)最大允許占地面積的1/3。2氫氣生產(chǎn)過程中,有氫氣泄漏的可能,為確保平安生產(chǎn),氫氣站不得同明火或散發(fā)火花的生產(chǎn)車間、場所布置在同一建筑物內(nèi),如:熱處理車間、焊接車間、鍛壓車間、汽車庫、鍋爐房等。與氫氣站毗連的其他車間的建筑耐火等級,應與氫氣站一致,不應低于二級。3據(jù)對國內(nèi)已經(jīng)建成投產(chǎn)的氫氣站的調(diào)查,一些單位為了減少占地面積,方便運行和管理,降低根本建立投資,在符合現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定的前提下,經(jīng)有關(guān)部門的審查批準,將氫氣站與冷凍站、壓縮空氣站、氮氧站等動力站或其他車間以L形、П形、Ш形毗連布置。3.0.6制定本條的依據(jù)是:1按現(xiàn)行國家標準"氫氣使用平安技術(shù)規(guī)程"中規(guī)定:當氫氣實瓶數(shù)量不超過60瓶時,可與耐火等級不低于二級的用氫廠房毗連;2美國防火標準NFPA51中規(guī)定:在建筑物內(nèi)儲存的燃氣氣瓶,除正在使用或連接后準備使用者外,乙炔及非液化氣體的儲存量不應超過2500立方英尺(約70m3);3根據(jù)對一些用氫量較小的用氫單位的調(diào)查,許多單位在用氫車間設(shè)有氫氣匯流排和儲存少量氫氣鋼瓶,其布置方式是設(shè)在廠房端部或靠外墻或與用氫車間毗連的專用房間內(nèi)。當使用氫氣的工廠采用鄰近工廠管道輸送氫氣供給時,是按供給氫氣和使用氫氣的技術(shù)參數(shù),在供氫站內(nèi)設(shè)置必要的增壓、儲存、純化裝置。假設(shè)供氫站的占地面積不超過500m2時,為了方便管理,減少占地面積,可與耐火等級不低于二級的用氫車間或其他非明火作業(yè)的丁、戊類車間毗連。由于此類供氫站內(nèi)設(shè)備布置較緊湊,廠房不高,一般通風條件較制氫間差,為從嚴控制,本條規(guī)定毗連布置的站房面積不得超過500m2,比本標準第3.0.5條減少1/2。據(jù)調(diào)查,國內(nèi)此類供氫站運行中采取如下做法:***廠使用鄰近的*化肥廠用管道輸送的氫氣,在廠內(nèi)的用氫車間內(nèi)設(shè)有穩(wěn)壓裝置和氫氣壓縮機;***廠從鄰近氯堿廠用管道輸送氫氣,在廠內(nèi)用氫車間設(shè)有增壓、凈化裝置的供氫站;*廠從鄰近工廠用管道輸送的氫氣,在廠內(nèi)設(shè)有氫氣純化裝置等的供氫站。這些供氫站的占地面積均未超過500m2。3總平面布置3.0.1本條規(guī)定是在工廠總平面布置時,確定氫氣站、供氫站、氫氣罐及其附屬構(gòu)筑物等的位置的根本原則。確定這些原則的目的,是為了確保平安生產(chǎn),保障國家財產(chǎn)和人身平安。1根據(jù)現(xiàn)行國家標準"工礦企業(yè)總平面設(shè)計標準"規(guī)定:"煤氣站和天然氣配氣站宜布置在主要用戶的常年最小風向頻率的下風側(cè),并應遠離有明火或散發(fā)火花的地點〞,"乙炔站應位于明火或散發(fā)火花地點常年最小風向頻率的下風側(cè)〞。氫氣與煤氣、天然氣、乙炔均屬可燃氣體。為確保工廠的生產(chǎn)平安,所以作本條規(guī)定。2按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"規(guī)定:"有爆炸危險的甲、乙類廠房宜獨立設(shè)置〞。對運行中的各類制氫方法的氫氣站的調(diào)查了解,根本上為獨立建筑;另對電力部門作為發(fā)電機氫冷用氫,裝設(shè)的水電解槽的小型氫氧站的調(diào)查,也都采用獨立建筑,因此,本條的規(guī)定是必要的,也是根本符合實際情況的。3"工礦企業(yè)總平面設(shè)計標準"中規(guī)定:"易燃、易爆、危險品生產(chǎn)設(shè)施,應布置在企業(yè)的偏僻地帶〞。"火力發(fā)電廠總圖布置及交通運輸設(shè)計規(guī)定"中規(guī)定:"生產(chǎn)過程中有爆炸危險的建筑物、構(gòu)筑物……一般布置在廠區(qū)的邊緣地段〞。氫氣站、供氫站、氫氣罐可能發(fā)生燃燒和爆炸,為了盡量減少事故的發(fā)生以及防止發(fā)生爆炸等事故造成較大的人身傷亡及經(jīng)濟損失,因此規(guī)定不宜布置在人員密集地段和主要交通要道鄰近處。4氫氣站屬于有爆炸和火災危險的場所,是企業(yè)的重要能源供給站之一。有的單位假設(shè)中斷供氫將會造成較大的經(jīng)濟損失或工廠停產(chǎn)。因此,應作為工廠的重要平安保衛(wèi)場所。據(jù)調(diào)查,設(shè)有圍墻者占有較大比例,有的單位在建立過程中未設(shè)圍墻,投產(chǎn)運行后,為防止事故的發(fā)生,確保平安生產(chǎn),后增設(shè)了圍墻。為此,制定本條規(guī)定。3.0.2~3.0.4為明確氫氣站、供氫站、氫氣罐與建筑物、構(gòu)筑物的防火間距,將現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"中的有關(guān)規(guī)定具體化。表3.0.2的注2規(guī)定:固定容積的氫氣罐,總?cè)莘e按其水容量(m3)和工作壓力(絕對壓力)的乘積計算。氫氣罐總?cè)莘e計算時,工作壓力的單位為(kg/cm2),如*氫氣罐的水容量為4m3、工作壓力為1.5MPa(絕對壓力),則氫氣罐總?cè)莘e≈4×15≈60m3。3.0.5在氫氣站設(shè)計中,有時受占地面積和具體用地條件的限制,使氫氣站的站區(qū)布置較為困難;有時為了氫氣供給方便,與用氫車間毗連布置。為此,在遵守現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的前提下,且符合本條各款的規(guī)定時,允許氫氣站與其他車間呈L形、П形、Ш形毗連布置。1按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定,甲類生產(chǎn)類別、單層廠房、二級耐火等級時,防火分區(qū)的最大允許占地面積為3000m2。考慮到氫氣的爆炸著火范圍寬,點火能低,爆炸威力大,為了保證氫氣生產(chǎn)的平安和一旦發(fā)生事故后減少損失,本條規(guī)定毗連的氫氣站站房面積不應超過1000m2,為防火分區(qū)最大允許占地面積的1/3。2氫氣生產(chǎn)過程中,有氫氣泄漏的可能,為確保平安生產(chǎn),氫氣站不得同明火或散發(fā)火花的生產(chǎn)車間、場所布置在同一建筑物內(nèi),如:熱處理車間、焊接車間、鍛壓車間、汽車庫、鍋爐房等。與氫氣站毗連的其他車間的建筑耐火等級,應與氫氣站一致,不應低于二級。3據(jù)對國內(nèi)已經(jīng)建成投產(chǎn)的氫氣站的調(diào)查,一些單位為了減少占地面積,方便運行和管理,降低根本建立投資,在符合現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定的前提下,經(jīng)有關(guān)部門的審查批準,將氫氣站與冷凍站、壓縮空氣站、氮氧站等動力站或其他車間以L形、П形、Ш形毗連布置。3.0.6制定本條的依據(jù)是:1按現(xiàn)行國家標準"氫氣使用平安技術(shù)規(guī)程"中規(guī)定:當氫氣實瓶數(shù)量不超過60瓶時,可與耐火等級不低于二級的用氫廠房毗連;2美國防火標準NFPA51中規(guī)定:在建筑物內(nèi)儲存的燃氣氣瓶,除正在使用或連接后準備使用者外,乙炔及非液化氣體的儲存量不應超過2500立方英尺(約70m3);3根據(jù)對一些用氫量較小的用氫單位的調(diào)查,許多單位在用氫車間設(shè)有氫氣匯流排和儲存少量氫氣鋼瓶,其布置方式是設(shè)在廠房端部或靠外墻或與用氫車間毗連的專用房間內(nèi)。當使用氫氣的工廠采用鄰近工廠管道輸送氫氣供給時,是按供給氫氣和使用氫氣的技術(shù)參數(shù),在供氫站內(nèi)設(shè)置必要的增壓、儲存、純化裝置。假設(shè)供氫站的占地面積不超過500m2時,為了方便管理,減少占地面積,可與耐火等級不低于二級的用氫車間或其他非明火作業(yè)的丁、戊類車間毗連。由于此類供氫站內(nèi)設(shè)備布置較緊湊,廠房不高,一般通風條件較制氫間差,為從嚴控制,本條規(guī)定毗連布置的站房面積不得超過500m2,比本標準第3.0.5條減少1/2。據(jù)調(diào)查,國內(nèi)此類供氫站運行中采取如下做法:***廠使用鄰近的*化肥廠用管道輸送的氫氣,在廠內(nèi)的用氫車間內(nèi)設(shè)有穩(wěn)壓裝置和氫氣壓縮機;***廠從鄰近氯堿廠用管道輸送氫氣,在廠內(nèi)用氫車間設(shè)有增壓、凈化裝置的供氫站;*廠從鄰近工廠用管道輸送的氫氣,在廠內(nèi)設(shè)有氫氣純化裝置等的供氫站。這些供氫站的占地面積均未超過500m24工藝系統(tǒng)4.0.1本條規(guī)定了確定氫氣站制氫系統(tǒng)類型的主要因素。1氫氣廣泛用于電子、冶金、電力、建材、石油化工等行業(yè),由于用途不同,要求供給的氫氣純度、壓力等技術(shù)參數(shù)均不一樣,表2是各行業(yè)使用氫氣的主要技術(shù)參數(shù)。2各行各業(yè)使用氫氣的企業(yè),由于產(chǎn)品品種、產(chǎn)能規(guī)模的不同和電力供給、含氫原料氣供給的差異,需要經(jīng)過比擬選擇適宜的制氫方法和適用的制氫工藝系統(tǒng),所以本條提供了確定制氫工藝系統(tǒng)類型的根本因素,供氫氣站設(shè)計人員參照執(zhí)行。如:*用氫企業(yè)地處水力發(fā)電十分豐富的地區(qū)或者當?shù)仉娋W(wǎng)谷段電價低廉,而該單位的氫氣用量不大,假設(shè)自建氫氣站時,可選用比小時用氫量大的壓力型水電解制氫系統(tǒng),在電網(wǎng)谷段生產(chǎn)氫氣儲存在壓力氫氣罐內(nèi),利用水電價廉或峰谷電價差,降低氫氣本錢,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬可在較短時間回收所增加的建立投資時,宜選用工作壓力大于1.6MPa的壓力型水電解制氫裝置。同上一例,假設(shè)該用氫企業(yè)鄰近處有豐富、低廉的副產(chǎn)氫氣(焦爐煤氣、氯堿廠副產(chǎn)氫等)時,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬,也可采用變壓吸附法提純氫獲得所需的氫氣。目前國內(nèi)商業(yè)化的制氫系統(tǒng)主要有兩大類,一是水電解制氫系統(tǒng),這是采用水電解法制取氫氣、氧氣。此類系統(tǒng)按操作壓力劃分為常壓型、壓力型,按產(chǎn)品氫氣純度劃分為普氣型、純氣型。目前水電解制氫系統(tǒng)氫產(chǎn)量最大為350Nm3/h,但制氣能力可達500Nm3/h。水電解制氫系統(tǒng)具有氫氣純度高、維護操作方便,但電能消耗較大;二是變壓吸附法(簡稱PSA法)提純氫系統(tǒng),這類系統(tǒng)因原料氣的不同,其提純氫系統(tǒng)有不同的設(shè)備配置。PSA提純氫系統(tǒng)有普氣型、純氣型,國產(chǎn)PSA提純氫系統(tǒng)的最大處理能力達20萬~30萬Nm3/h。只要需用氫氣的企業(yè)、地區(qū)有適宜的原料氣,如煤制合成氣、天然氣、煤層氣、焦爐煤氣、氯堿廠副產(chǎn)氫氣、石油煉廠含氫氣體和甲醇轉(zhuǎn)化氣等,且氫氣用量較大,均以采用PSA提純氫系統(tǒng)為宜。鑒于上述兩大類制氫系統(tǒng)的特點,本條規(guī)定:氫氣站的制氫系統(tǒng)類型的選擇,應按氫氣站的規(guī)模;當?shù)氐馁Y源或含氫原料氣狀況;產(chǎn)品氫的純度、雜質(zhì)含量和壓力等要求。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬后確定。4.0.2本條是水電解制氫系統(tǒng)應設(shè)有的裝置要求。1水電解制氫過程中,目前還主要采用石棉隔膜布將氫電解小室和氧電解小室分別制取的氫氣、氧氣分隔,使水電解制氫裝置不會發(fā)生氫氣、氧氣相互摻混形成爆鳴氣。但石棉布必須浸泡在電解液中,呈現(xiàn)濕潤狀態(tài)方能起到分隔氫氣、氧氣的作用。因此,在水電解制氫裝置運行中,必須確保氫、氧側(cè)(陰極、陽極側(cè))的壓力差不能過大,假設(shè)超過*一設(shè)定值后,就會造成*一電解小室或多個電解小室的"干槽〞現(xiàn)象,從而使氫氣、氧氣互相摻混,降低氫氣或氧氣的純度,嚴重時形成爆炸混合氣。這是十分危險的,極易引起事故的發(fā)生。所以本款規(guī)定:應設(shè)置壓力調(diào)節(jié)裝置,以確保氫氣、氧氣之間的壓差設(shè)定值。氫、氧氣之間的壓差值的規(guī)定,與水電解制氫裝置的氣道與隔膜框的構(gòu)造尺寸有關(guān)。我們在調(diào)查統(tǒng)計國內(nèi)外商品化生產(chǎn)的水電解槽有關(guān)構(gòu)造尺寸的根底上,在本款中規(guī)定水電解槽出口氫氣、氧氣之間的壓差值宜小于0.5kPa。此值均小于現(xiàn)有水電解槽氣道至隔膜框上石棉布的距離,并有一定的富裕度。2鑒于水電解制氫裝置在開車、停車或發(fā)生事故時,都應將純度不合格的氣體或置換氣體排入大氣,只有在經(jīng)過取樣分析,氣體純度符合規(guī)定后,才能把氣體送入氣體總管。為此,本款規(guī)定:每套水電解制氫裝置的氫氣、氧氣出氣管與氫氣、氧氣總管之間,應設(shè)置放空管、切斷閥和取樣分析閥。3本款規(guī)定:在水電解制氫系統(tǒng)中,應設(shè)有原料水制備裝置,包括原料水箱、原料水泵等。水電解制氫的原料水系統(tǒng)與其工作壓力有關(guān),常壓水電解制氫系統(tǒng)的原料水都是定期用原料水泵注入高位水箱,再由高位水箱定期或連續(xù)地流入水電解槽,補充原料水;壓力型水電解制氫系統(tǒng)的原料水是定期或連續(xù)(手動或自動)地用原料水泵直接注入或注入平**箱,在平**箱內(nèi)接有氣體平衡管,使平**箱內(nèi)的壓力與制氫系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力一致,確保原料水順利流入水電解槽。致于原料水箱中的原料水從何處引入,則與各企業(yè)的具體條件有關(guān),各行各業(yè)的用氫企業(yè)差異較大,所以本標準對原料水來源不作規(guī)定。但是無論是何種情況、何種水電解制氫裝置,均需設(shè)有原料水箱、原料水泵,而原料水泵出口壓力只與水電解制氫系統(tǒng)的工作壓力有關(guān),為此本條對原料水供給只作根本內(nèi)容的規(guī)定。4水電解制氫系統(tǒng)所需堿液(電解液)都是在氫氣站內(nèi)進展配制;在水電解槽檢修時,為減少消耗和改善環(huán)境,都是將水電解槽中的堿液回收后重復使用,因此,本款規(guī)定:水電解制氫系統(tǒng)應設(shè)有堿液配制、回收裝置。水電解槽運行時,電解液(堿液)在水電解槽、別離器、冷卻器之間不斷循環(huán),帶走水電解過程產(chǎn)生的熱量。為防止電解液中過多的雜質(zhì)堵塞進液孔或出氣孔或在電解小室內(nèi)沉積機械雜質(zhì),為提高水電解槽使用壽命和電能效率,在水電解制氫系統(tǒng)的堿液循環(huán)管道上,均設(shè)有堿液過濾器。為確保水電解槽的正常運行,本款規(guī)定:"水電解槽入口應設(shè)堿液過濾器〞。在一些企業(yè)的水電解制氫系統(tǒng)的堿液制備、循環(huán)管路上,不僅在水電解槽入口設(shè)有堿液過濾器,還在堿液配制箱出口管路等處設(shè)有堿液過濾器。4.0.3制定本條的依據(jù)是:1水電解制氫系統(tǒng)在制取氫氣的同時也產(chǎn)生氧氣,產(chǎn)量為氫氣量的一半。氧氣假設(shè)回收使用,可提高氫氣站的經(jīng)濟效益,節(jié)約電能,相應降低氫氣的單位能耗。當氫氣站所在單位使用氧氣時,可采用中壓或低壓氧氣管道輸送;當所在單位不使用或少量使用氧氣時,則需將氧氣加壓灌瓶外銷。據(jù)調(diào)查了解,近年來許多采用水電解制氫的氫氣站都回收氧氣使用或灌瓶外銷。如:***廠氫氣站,氫氣生產(chǎn)能力為150m3/h,氧氣生產(chǎn)能力為75m3/h,在進展氫氣站技術(shù)改造時,增加了氧氣回收灌瓶系統(tǒng),增加建筑面積300m2和600m3氧氣罐1只、氧氣壓縮機2臺,每天可提供360瓶氧氣,既增加了收入,每年又可節(jié)約電能75萬kW·h。××化工廠氫氣站副產(chǎn)氧氣回收灌瓶多年,氧氣灌瓶可達1500瓶/d,取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。為此本條規(guī)定,可根據(jù)工廠的具體情況,采用不同方式回收利用。2目前許多工廠已將氧氣灌瓶外銷,并積累了許多有益的經(jīng)歷。但嚴格控制水電解氧氣的純度至關(guān)重要,假設(shè)純度降低或不穩(wěn)定,將使瓶裝氧氣質(zhì)量下降。嚴重時,還可能造成氧氣純度較大幅度降低,以至形成爆炸混合氣,將會發(fā)生爆炸事故。據(jù)了解,與電解氧回收利用相關(guān)的爆炸事故時有發(fā)生。為防止電解氧氣灌瓶及使用中爆炸事故的發(fā)生,本條規(guī)定:當回收電解氧氣時,必須設(shè)置氧中氫自動分析和手工分析儀裝置。之所以還須設(shè)手工分析裝置,是為了更為嚴格地、可靠地確保平安;定期采用手工分析,既能校核自動儀表可靠性,又可提高操作人員的平安生產(chǎn)意識。同時,還應設(shè)氧中氫含量報警裝置。3假設(shè)氧氣不回收直接排入大氣時,對常壓型水電解制氫系統(tǒng)需設(shè)置氧氣調(diào)節(jié)水封;利用水封高度,保持氫側(cè)、氧側(cè)的壓力平衡;壓力型水電解制氫系統(tǒng)可設(shè)氧氣排空水封,以便壓力調(diào)節(jié)裝置的正常運行,保持氫側(cè)、氧側(cè)壓力平衡。水封高度約為1500mm。如:在電力系統(tǒng)用于氫冷火力發(fā)電機組供給氫氣的氫氣站,通常裝設(shè)產(chǎn)氫量5~10Nm3/h水電解制氫裝置制取氫氣;氧氣產(chǎn)量較小,各發(fā)電廠氫氣站都不回收電解氧氣,均設(shè)有氧氣排空水封,其水封高度約1500mm。4.0.4變壓吸附提純氫系統(tǒng)設(shè)置通常應根據(jù)以下因素確定:1變壓吸附的原理是基于不同的氣體組分在一樣的壓力下在吸附劑上的吸附能力有差異,同一氣體組分在不同的壓力下在吸附劑上的吸附能力亦有差異的特性。通常周期性的壓力變化,實現(xiàn)氣體的別離提純和被吸附氣體的解吸。原料氣組成的差異直接影響系統(tǒng)的配置,組成復雜的原料氣,根據(jù)其雜質(zhì)的成分及含量應增設(shè)預處理設(shè)施,且雜質(zhì)組成將直接影響產(chǎn)品氫的收率。原料氣的壓力、組成決定選用吸附劑的類型、配比及用量。2產(chǎn)品氫氣的壓力取決于吸附壓力的選擇,假設(shè)超出吸附壓力,需增設(shè)產(chǎn)品增壓系統(tǒng)。氫氣的純度決定系統(tǒng)設(shè)置,一般氫氣純度要求可通過變壓吸附別離直接得到滿足,對雜質(zhì)含量有特殊要求者還應增設(shè)產(chǎn)品氫純化系統(tǒng)。如焦爐煤氣變壓吸附制氫裝置的脫氧及枯燥系統(tǒng)。3氫氣使用的連續(xù)性決定設(shè)備的配置,連續(xù)性較強的變壓吸附提純氫氣系統(tǒng)中配置的活塞式壓縮機、真空泵等配套設(shè)備均應設(shè)備用,吸附器及閥門的配置應實現(xiàn)程序控制閥及儀表等的在線維修。氫氣負荷變化可通過多床吸附器的切換及調(diào)整吸附時間來實現(xiàn)。4變壓吸附提純氫系統(tǒng)的配置和壓力的選擇,在一定的范圍內(nèi)吸附壓力高有利于吸附過程向正方向進展,可減少吸附劑的用量,但是增加了設(shè)備的本錢及能耗。采用抽真空解吸的變壓吸附提氫工藝與常壓解吸工藝比擬,前者可增加氫氣的回收率,但同時又增加設(shè)備的投資及能耗。所以,變壓吸附提純氫工藝的設(shè)置在滿足工藝要求的同時應考慮技術(shù)經(jīng)濟因素。4.0.5變壓吸附提純氫系統(tǒng),通常應設(shè)有以下裝置:1原料氣中一些在變壓吸附系統(tǒng)吸附劑上通過常規(guī)降壓手段難于解吸或可使吸附劑中毒失效的雜質(zhì)組分,必須在變壓吸附前增設(shè)預處理系統(tǒng)。如通過在變壓吸附前設(shè)變溫吸附預處理裝置可脫除高碳烴類的雜質(zhì);增加脫硫工序可脫除原料氣中的硫化物等。2變壓吸附提純氫氣的吸附壓力通常為0.7~3.0MPa,假設(shè)低于0.7MPa,吸附劑吸附雜質(zhì)的能力降低,不能保證提純氫氣的純度及裝置的處理能力,對提高氫氣收率也不利。需增加原料氣增壓設(shè)施,以保證吸附壓力,或滿足用戶對氫氣壓力的需求。3變壓吸附提純氫氣裝置包括吸附器組、吸附劑、程序控制閥及控制系統(tǒng)。吸附器組及程序控制閥是變壓吸附提純氫裝置的主要組成局部。4變壓吸附提純氫裝置氫氣的輸出雖然是連續(xù)的,但隨著時序的變化,每個周期輸出的氫氣氣量和壓力均有一定的波動,故增設(shè)氫氣緩沖罐可使輸出氫氣的壓力波動減少、流量穩(wěn)定。每個周期內(nèi)輸出的解吸氣是不連續(xù)的,如果對解吸氣有連續(xù)性和穩(wěn)定性的要求,則應增設(shè)解吸氣緩沖罐。5視原料氣的組成情況,通常提純氫氣后的解吸氣熱值增高,可通過增壓返回到廠區(qū)燃料氣管網(wǎng)作氣體燃料,回收能量。4.0.6甲醇制氫系統(tǒng),通常應設(shè)有以下裝置:1原料甲醇及脫鹽水的儲存、輸送裝置。甲醇裂解制氫的原料是甲醇和脫鹽水,甲醇儲罐是必不可少的設(shè)備。甲醇裂解反響在1.0MPa、220~280℃下,在專用催化劑上進展,所以甲醇或脫鹽水均需通過泵輸送到反響器中;2甲醇裂解裝置的主要設(shè)備是甲醇轉(zhuǎn)化反響器,甲醇轉(zhuǎn)化反響在此進展。根據(jù)反響溫度的要求,外部供熱一般采用加熱導熱油為反響器提供熱量;通過增設(shè)換熱器回收轉(zhuǎn)化器的熱量,以到達熱量的合理利用。因此,甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)應設(shè)有甲醇轉(zhuǎn)化反響器及其輔助裝置,如加熱爐或加熱器、熱回收設(shè)備等;3甲醇轉(zhuǎn)化反響的轉(zhuǎn)化氣組成:H2為73%~74%,C02為23%~24.5%,CO為0~1.O%,其余為甲醇及飽和水。為獲得純氫產(chǎn)品應設(shè)置變壓吸附裝置,經(jīng)別離可獲得99%~99.999%純度的氫氣。4.0.7為防止氫氣壓縮機的吸氣管道產(chǎn)生負壓和制氫裝置出口氫氣壓力波動,并由此引起制氫裝置不能正常運行或發(fā)生空氣滲入氫氣系統(tǒng)形成爆炸混合氣。為此,本條規(guī)定氫氣壓縮機前應設(shè)氫氣緩沖罐。據(jù)調(diào)查了解,氫氣站內(nèi)設(shè)有多臺氫氣壓縮機時,許多單位都是采用從同一氫氣管道吸氣,所以本條作了"數(shù)臺氫氣壓縮機可并聯(lián)從同一氫氣管道吸氣〞的規(guī)定。同時為確保平安生產(chǎn),本條還規(guī)定凡數(shù)臺氫氣壓縮機經(jīng)同一根吸氣管吸氣時,應裝設(shè)確保氫氣保持正壓的措施,如設(shè)氫氣壓力報警、回流調(diào)節(jié)裝置、氫氣壓縮機的進氣管與排氣管之間設(shè)旁通管等措施。為了使中、低壓氫氣壓縮機在開車、調(diào)節(jié)負荷時,不會發(fā)生大量氫氣排入大氣,提高運行平安度,減少氫氣排放量,節(jié)約電能。本條規(guī)定在中、低壓氫氣壓縮機的進氣、排氣管之間,應設(shè)回流旁通管?;亓髋酝ü苌系恼{(diào)節(jié)閥在氫氣壓縮機正常運轉(zhuǎn)時,一般適當開啟,氫氣回流以減少氫氣壓縮機的開停次數(shù),有利于氫氣站的平安運行?;亓髋酝ü苌系恼{(diào)節(jié)閥一般采用手動、氣動、自力式等。4.0.8氫氣壓縮機的平安保護裝置的設(shè)置,是確保其平安、穩(wěn)定、可靠運行的重要保證,也是確保氫氣站平安運行的重要條件,因此本條為強制性條文。本條第1款的規(guī)定,是對氫氣壓縮機進展超壓保護,確保平安、可靠運行的必須具備措施之一。第2款至第5款都是氫氣壓縮機的平安保護措施。這里特別要強調(diào)說明的是:氫氣壓縮機的進氣氫氣管應設(shè)低壓報警和超限停機裝置,由于氫氣為可燃氣體,不允許在氫氣壓縮機進口氫氣壓力的不正常降低,假設(shè)因操作不慎進口壓力降低以致吸入空氣,形成爆炸混合氣,將可能造成嚴重人身傷亡、設(shè)備損壞的事故,所以本條作為強制性條文的規(guī)定,設(shè)計時必須遵守。第5款規(guī)定的進口、出口氫氣管路應設(shè)有置換吹掃口,這是確保初次投產(chǎn)或氫氣壓縮機檢修前、后的平安保護措施。本條的第2款至第4款的平安保護裝置一般是由氫氣壓縮機制造廠配套提供。4.0.9本條是對氫氣站、供氫站的儲氣設(shè)施提出的要求。1氫氣站、供氫站一般設(shè)有一定儲量的儲氣設(shè)施,目前氫氣儲氣設(shè)施主要有兩類:一是高、中、低壓氫氣罐,氫氣罐的儲氫壓力、儲氫能力應按制氫設(shè)備(或供氫裝置)的壓力、氫氣用戶的用氫壓力、用氫量及其負荷變化狀況等因素確定。高壓氫氣罐(壓力大于15MPa),具有儲氫能力大、能滿足各類用戶的需求;中壓(壓力大于1.6MPa)、低壓(壓力小于或等于1.6MPa)氫氣罐的儲氫能力主要根據(jù)制氫或供氫壓力、用氫壓力和均衡連續(xù)供氫要求確定。二是金屬氫化物儲氫材料,它是依據(jù)金屬氫化物在不同壓力、不同溫度下的吸氫、放氫特性儲存氫氣。目前一些科研單位正研制儲氫性能優(yōu)良的儲氫材料和裝置,但由于儲氫能力尚不理想,還不能滿足實際應用的要求,但是這種儲氫方法將是未來氫能應用中具有巨大競爭力的儲氫方法。2在供氫站或燃料電池汽車用加氫站中,為了滿足灌充高壓氫氣或汽車加氫的需要,一般應設(shè)置高壓(如壓力大于40MPa)氫氣罐。對這種高壓氫氣罐升壓充氫或接收外部供給的氫氣進展升壓,需設(shè)置增壓用氫氣壓縮機;這種增壓氫氣壓縮機可采用膜式壓縮機或氣動/液動增壓機。4.0.10本條第1款是氫氣罐的超壓保護裝置,是確保氫氣罐平安、可靠運行必須具備的根本技術(shù)措施。第2款的規(guī)定是氫氣站設(shè)計、運行的經(jīng)歷教訓總結(jié),由于氫氣比重僅為O.069(空氣為1.O時),在使用氮氣吹掃置換時,假設(shè)系統(tǒng)的最高點或氫氣罐的最高點未設(shè)放空管,則很難將系統(tǒng)內(nèi)的氫氣吹掃置換干凈,有時甚至吹掃數(shù)天也不能到達規(guī)定值。如*研究所的一座濕式氫氣罐,為檢修動火,翻開氫氣罐放空管排放氫氣達7d,因未用氮氣吹掃置換,仍發(fā)生了氫氣罐爆炸事故,造成設(shè)備損壞,3人死亡。為此,本條規(guī)定,在氫氣罐頂部最高點必須裝設(shè)放空管。4.0.11各種制氫系統(tǒng)的氫氣中冷凝水排放過程中將不可防止地有少量氫氣同時排出.假設(shè)操作不當或操作人員未及時關(guān)好冷凝水排放閥,使氫氣排入房間內(nèi)或在排水管(溝)中形成爆炸混合物,將會造成爆炸事故等嚴重后果。據(jù)調(diào)查,曾在一些工廠屢次發(fā)生此類事故。如:***廠氫氣管道積水,在氣水別離器處向房間內(nèi)直接排水,曾在一次排放冷凝水過程中,操作人員違章離開現(xiàn)場,致使氫氣排入房間內(nèi),氫氣濃度到達了爆炸極限,當操作人員開燈時,發(fā)生爆炸,塌房2間,燒傷2人;另一工廠,在排放氫氣管道積水時,用膠管接至室外,因膠管脫落,氫氣泄漏到房間內(nèi),形成了爆炸混合氣,在操作人員下班關(guān)燈時,發(fā)生爆炸,炸壞房屋,2人輕傷。鑒于上述情況,為杜絕此類事故的發(fā)生,本條規(guī)定冷凝水應經(jīng)疏水裝置或排水水封排至室外。這樣的裝置已在許多工廠使用,做到了在氫氣沒備及管道內(nèi)的冷凝水排放過程中,沒有氫氣泄漏到房間內(nèi)。水電解制氫系統(tǒng)中的氧氣中冷凝水排出時,與氫氣一樣也有氧氣泄漏到房間內(nèi)的情況,氧氣比空氣重,又為助燃氣體,為了確保平安生產(chǎn),防止因氧氣泄漏、積存引起的著火事故的發(fā)生,氧氣設(shè)備及管道內(nèi)的冷凝水排放也應經(jīng)單獨設(shè)置的疏水裝置或氧氣排水水封排至室外。這里要強調(diào)的是氫氣、氧氣中冷凝水疏水裝置或排水水封應各自設(shè)置,不得合用一個疏水裝置或排水水封,這是為了防止形成氫氣、氧氣爆炸混合氣。所以,本條規(guī)定:"應經(jīng)各自的專用疏水裝置或排水水封排至室外〞。4.0.12按表2所列,各行業(yè)對氫氣純度和雜質(zhì)含量的要求是不一樣的。為了采用技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、操作管理方便、建立投資少的氫氣純化方法和裝置,應根據(jù)具體工程原料氫氣的條件、技術(shù)參數(shù)和用氫設(shè)備對產(chǎn)品氫氣所需的純度和雜質(zhì)含量,進展技術(shù)經(jīng)濟比擬后選用適宜的氫氣純化系統(tǒng)。如:常壓型水電解制氫裝置制取的氫氣經(jīng)加壓后,可采用加熱再生或無熱再生的氫氣純化系統(tǒng);壓力型水電解制氫裝置制取的氫氣,可采用自身工作氣再生或兩級氫氣純化系統(tǒng)。對半導體集成電路工廠為制取高純氫氣,可采用催化吸附凈化裝置作為初級純化,而以低溫吸附或吸氣劑型純化裝置為末端氫氣純化。4.0.13為確保氫氣灌裝系統(tǒng)平安、可靠的運行,應設(shè)置相應的平安裝置,這是因為:一是氫氣為易燃、易爆和易泄漏的氣體;二是灌裝系統(tǒng)為高壓運行,一般氫氣灌裝壓力大于15MPa;三是氫氣灌裝容器均為高壓氣瓶。本條規(guī)定,氫氣灌裝系統(tǒng)應設(shè)有超壓泄放用平安閥、分組切斷閥、壓力顯示儀表,防止發(fā)生超壓事故和分組管理灌裝氣瓶;應設(shè)有氫氣回流閥、吹掃放空閥;氫氣放空管接至室外平安處,正常情況下,氫氣回流利用,減少排放大氣的氫氣量,既有利平安也減少浪費,但在不正常情況或開車、停車時,則應對系統(tǒng)進展放空和吹掃置換。4.0.14氫氣系統(tǒng)中的含塵量與制氫系統(tǒng)的設(shè)備選型、設(shè)備和管道的材質(zhì)、氫氣純度等因素有關(guān)。據(jù)調(diào)查測定,未經(jīng)過濾的氫氣系統(tǒng)中粒徑大于0.5/μm的塵粒含量達每升數(shù)千到數(shù)萬粒,因此當用戶對氫氣中的塵粒粒徑和塵粒濃度有要求時,應設(shè)置不同過濾精度的過濾器。4.0.15各類制氫系統(tǒng)在檢修、開車、停車時,都應進展吹掃置換,將系統(tǒng)中的殘留氫氣或空氣吹除干凈,尤要注意死角末端殘留氣,并分析系統(tǒng)內(nèi)氫中氧的含量,到達規(guī)定值,方可進展檢修動火、開車、停車。按現(xiàn)行國家標準"氫氣使用平安技術(shù)規(guī)程"規(guī)定,置換氮氣中含氧量不得超過O.5%。5設(shè)備選擇5.0.1氫氣站設(shè)計容量通常是根據(jù)用戶氫氣耗量和使用氫氣的特點確定,當氫氣用戶為三班均勻使用氫氣時,設(shè)計容量按班平均小時耗量計算。假設(shè)氫氣用戶為三班使用氫氣,且各班用氫負荷差異較大,或者一班(二班)用氫,可按晝夜平均小時耗量計算。在用氫量高于或低于晝夜平均小時耗量時,以用氫氣罐儲氣進展調(diào)節(jié)。但是電力部門計算設(shè)計容量是按全部氫冷發(fā)電機的正常消耗量,以及能在大約7d的時間內(nèi)積累起相當于最大一臺氫冷發(fā)電機的一次啟動充氫量之和考慮。本條第3款是對外銷的商用型氫氣站的設(shè)計容量的規(guī)定,應十分重視對市場需求的調(diào)查分析,否則將會因設(shè)計容量過大,設(shè)備得不到發(fā)揮,造成虧損。5.0.2水電解制氫過程要消耗較多的電能,所以人們都以水電解制氫裝置的單位氫氣電能消耗(kW·h/Nm3·H2)作為此類設(shè)備的性能參數(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量的主要表達,也是評價這類裝置先進性的主要標志。近年來各國的科技工作者、制造廠家經(jīng)過研究開發(fā),改良制造工藝或槽體構(gòu)造,使水電解制氫裝置的單位氫氣電能消耗得到了降低。日本研制的離子膜水電解制氫裝置(實驗型),單位氫氣電能消耗僅3.8kW·h/Nm3·H2;國內(nèi)研制的新型壓力水電解制氫裝置可達4.2~4.5kW·h/Nm3·H2。表3列出文獻報道的國內(nèi)外一些水電解制氫裝置的主要性能參數(shù)。鑒于以上情況,在本條中規(guī)定:"選用電耗小、電解小室電壓低、價格合理、性能可靠的水電解制氫裝置。〞新建氫氣站設(shè)置2臺及以上水電解制氫裝置時,宜選用同一型號、同一規(guī)格的水電解制氫裝置,以便于操作管理及備品、備件的統(tǒng)一。水電解制氫裝置是否設(shè)備用,根據(jù)用戶的用氣情況而定。因為水電解槽槽體不易損壞,根據(jù)生產(chǎn)實踐,常壓型一般4年以上才需對槽體進展大修,檢修時間根據(jù)設(shè)備的復雜程度、用戶的檢修水平和能力確定;壓力型水電解制氫裝置使用年限20~30年。又因各廠在停產(chǎn)后對全廠的經(jīng)濟效益影響也不一樣,因此本條規(guī)定宜設(shè)備用。但當水電解制氫裝置檢修能與用戶檢修同步進展,或利用節(jié)、假日進展檢修,不中斷供氣,或用戶有其他臨時氫氣源能滿足用氫設(shè)備的用氣,或氫氣站內(nèi)設(shè)置有足夠大容量的氫氣罐儲存氫氣而不影響用戶使用氫氣時,則可不設(shè)備用。如電力部門采用氫氣罐儲存氫氣,可以滿足水電解制氫裝置檢修時用氫,一般都不設(shè)備用。5.0.3制定本條的依據(jù)是:1水電解制氫所需的原料水實際耗量一般按850~1000g/Nm3·H2計,即0.85~1.00L/Nm3·H2。規(guī)定原料水制備能力不宜小于4h原料水耗量是能滿足生產(chǎn)需要的。規(guī)定儲水箱容積不宜小于8h原料水消耗量,是考慮制水裝置一班或兩班生產(chǎn),供全天使用。2原料水制取裝置、儲水箱及其水泵的材質(zhì),應采用不污染原料水質(zhì)和耐腐蝕的材料制作;目前國內(nèi)采用如下幾種:不銹鋼、鋼板內(nèi)襯聚乙烯、鋼板內(nèi)涂耐腐蝕漆或全部為聚氯乙烯塑料板。設(shè)計時可根據(jù)水箱容積、制作條件和經(jīng)濟條件等因素確定。3據(jù)調(diào)查,水電解制氫裝置是根據(jù)水電解槽槽體壽命和實際使用狀況,逐臺進展檢修。檢修時都是將水電解槽及其附屬設(shè)備內(nèi)的電解液全部返回至堿液收集箱內(nèi),待設(shè)備檢修任務(wù)完成后重復使用,所以堿液收集箱的容積應大于每套水電解制氫裝置及堿液管道的全部體積之和。目前,國內(nèi)各種水電解制氫裝置電解液充裝量差異較大,表4為局部水電解槽電解液充裝量。5.0.4吸附器組是變壓吸附提純氫系統(tǒng)的主體設(shè)備,吸附器的性能參數(shù)將決定PSA系統(tǒng)的技術(shù)性能——處理能力、產(chǎn)品氫氣純度和雜質(zhì)含量、產(chǎn)品氫氣產(chǎn)量等。我國在PSA制氫技術(shù)的研究開發(fā)和設(shè)計、制造、實際運行方面的經(jīng)歷說明:吸附器組的規(guī)格尺寸、內(nèi)部構(gòu)件應以提高氫回收率、減少制造本錢為根本原則。吸附器組的吸附器數(shù)量,應根據(jù)變壓吸附提純氫系統(tǒng)的原料氣組成、壓力(即吸附壓力)、吸附劑的吸附容量、產(chǎn)品氫氣的產(chǎn)量和純度、氫回收率等因素確定。在一定的范圍內(nèi)吸附壓力高對吸附有利,吸附劑用量減少;原料氣組成不同,吸附劑類型及用量亦不一樣;吸附塔數(shù)量與工藝時序和氫回收率有關(guān),為滿足較高的氫氣回收率,應增加工藝過程的均壓次數(shù),屢次均壓需要通過數(shù)臺吸附器來完成;對用氫要求連續(xù)供給的裝置,應設(shè)多床吸附,以實現(xiàn)在線切換。所以,本條規(guī)定:變壓吸附提純氫系統(tǒng)的吸附器組的容量和吸附器數(shù)量,應按條文列出的各種因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬后確定。5.0.5甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)的容量和配置與氫氣的純度及消耗量有關(guān),根據(jù)用戶用氫量的要求,甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)的容量可以從幾十標方到幾千標方。氫氣的純度越高,同樣產(chǎn)氫量裝置的容量就越小。甲醇轉(zhuǎn)化制氫反響的壓力通常為1.OMPa,假設(shè)用氫壓力超出1.OMPa,則必須設(shè)置氫氣增壓系統(tǒng)。如氫氣用于灌充鋼瓶,則需在變壓吸附裝置后面設(shè)氫氣壓縮機。甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)所需熱量與現(xiàn)場工作條件有關(guān),如現(xiàn)場有中壓蒸氣供給可直接用于加熱。對沒有熱源的場合可通過設(shè)置加熱爐進展加熱,視現(xiàn)場條件選擇油、煤、天然氣作為燃料來加熱熱載體導熱油。甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)的容量確定時,還應根據(jù)現(xiàn)場工作條件,擬建中的甲醇轉(zhuǎn)化制氫系統(tǒng)及其甲醇的儲存、輸送應符合相關(guān)的國家標準,如"建筑設(shè)計防火標準"、"石油化工設(shè)計防火標準"等。5.0.7氫氣罐的形式有濕式和固定容積兩種,根據(jù)所儲存氫氣壓力和所需儲存容量選擇。常壓水電解制氫裝置供氫壓力都小于6kPa,一般采用濕式氫氣罐。固定容積氫氣罐有筒形、球形和長管鋼瓶三類,由于球形儲罐最小構(gòu)造容積為300m3,儲存壓力為1.6MPa,儲存容量為5000Nm3,所以氫氣壓力為中、低壓,容量大于或等于5000Nm3,宜采用球形儲罐。氫氣壓力為高壓(壓力大于20MPa)時,一般可采用長管鋼瓶等儲存高壓氫氣。5.0.8中、低壓氫氣壓縮機的選擇是根據(jù)進氣壓力、工藝用氫壓力、氫氣純度要求和最大小時耗量確定的。假設(shè)對要求不中斷供氫設(shè)保安儲氣者,則根據(jù)儲氣壓力、吸氣壓力選擇壓縮機。純化后的氫氣壓縮要考慮壓縮后氣體不受油的污染和防止純度降低等因素,應采用無油潤滑壓縮機或膜式壓縮機。如*廠純化后氫氣需設(shè)保安儲氣,氫氣壓縮機采用無油潤滑氫氣壓縮機,吸氣壓力0.15MPa,儲氣壓力1.2MPa。由于活塞式壓縮機運動部件易出故障,設(shè)置備用是目前常用的習慣做法,以保證不中斷供氣。5.0.9高壓氫氣壓縮機作為氫氣灌瓶用,因瓶裝氫主要是外供,因此,一般不設(shè)備用。據(jù)調(diào)查,各單位亦是這樣配置的。但專業(yè)氣體廠,為保證連續(xù)對外供氣,均設(shè)備用機組。5.0.10純化氫氣灌瓶,為防止壓縮過程中對氫氣的污染,規(guī)定采用膜式壓縮機。據(jù)調(diào)查,各單位亦是這樣配置的。設(shè)置空鋼瓶抽真空設(shè)備和鋼瓶加熱裝置,在灌充純化氫氣時是對鋼瓶灌充前的預處理,以確保純化氫氣在鋼瓶中純度不會降低;對普氫鋼瓶的空鋼瓶進展抽真空,則是從平安生產(chǎn)出發(fā),防止空鋼瓶余氣壓力過低或余氣不純時的一種平安措施,并應認真進展余氣純度的分析。5.0.11氫氣灌裝用充灌臺的氫氣充裝過程包括鋼瓶倒換(卸下、裝上空瓶)、充裝氫氣,由于鋼瓶倒換時間因具體條件、操作人員的熟練程度不同而不同,一般氫氣鋼瓶充裝時間為5~15min(僅為充裝氫氣的時間,不包括鋼瓶倒換時間)。長管鋼瓶拖車的充裝時間與此類似,一般長管鋼瓶拖車的充裝時間不少于30min,也沒有包括更換拖車充裝用卡具和吹掃置換時間。5.0.13氫氣站設(shè)置起吊設(shè)施是為了便于站內(nèi)需要吊裝重量重或外形尺寸大的設(shè)備安裝、維修時使用。另據(jù)調(diào)查,采用鋼瓶集裝格進展氫氣灌充、儲運的氫氣站、供氫站內(nèi)均設(shè)有起吊設(shè)施。為此本條規(guī)定,具有兩種情況之一的宜設(shè)起吊設(shè)施。6工藝布置6.0.1、6.0.2這兩條制定的依據(jù)是:1設(shè)有各類制氫裝置的氫氣站的生產(chǎn)過程、化工單元設(shè)備與各種化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程相似,因此參照國家標準"石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準"的規(guī)定,當氫氣站內(nèi)的制氫裝置、儲氫裝置等設(shè)備室外布置時,可將氫氣站內(nèi)的建筑物、構(gòu)筑物和室外布置的單元設(shè)備視為一套工藝裝置。2在氫氣站工藝裝置內(nèi)的設(shè)備、建筑物平面布置的防火間距,是參照國家標準"石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準"GB50160中表4.2.1的有關(guān)規(guī)定,并結(jié)合氫氣站的特點制定的?,F(xiàn)將該標準的表4.2.1摘錄于表5。6.0.5制定本條的依據(jù)是:1在現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"中規(guī)定有爆炸危險的甲、乙類生產(chǎn)部位,宜設(shè)在單層廠房靠外墻或多層廠房的最上一層靠外墻處。假設(shè)必須在甲、乙類廠房內(nèi)貼鄰設(shè)置辦公、休息室、控制室時,應采用耐火極限不低于3h的非燃燒體防護墻隔開。為此,本條規(guī)定,有爆炸危險房間不應與無爆炸危險房間直接相通。根據(jù)既要確保平安,又要適應生產(chǎn)要求的原則,假設(shè)工藝布置確實需要時,有爆炸危險房間與無爆炸危險房間之間,應以走廊相連或設(shè)置雙門斗隔開。實際使用中,經(jīng)常保持一樘門處于關(guān)閉狀態(tài),防止氫氣竄入無爆炸危險房間。2據(jù)調(diào)查,現(xiàn)正運行的各種規(guī)模的氫氣站中,有爆炸危險房間——水電解制氫間、氫氣純化間、氫氣壓縮機間等,與無爆炸危險房間——堿液間、儲存間、配電間、控制室、直流電源室及其變電站等均布置在同一建筑物內(nèi),有爆炸危險房間與無爆炸危險房間之間不直接相通,以防護墻相隔或經(jīng)走廊或以雙門斗相通。經(jīng)多年的實際生產(chǎn)運行,證明這是可行的。6.0.7制定本條的依據(jù)是:1氫氣灌瓶間、實瓶間、空瓶間與氧氣灌瓶間、實瓶間、空瓶間鑒于以下因素應分別設(shè)置:(1)氫氣灌瓶間、實瓶間、空瓶間屬于有爆炸危險房間;(2)采用水電解制氫的氫氣站灌充的電解氫氣鋼瓶或電解氧氣鋼瓶在使用中,時有事故發(fā)生。為確保平安生產(chǎn),嚴格管理,防止氫氣鋼瓶、氧氣鋼瓶的錯灌和實瓶、空瓶的混雜,防止事故的發(fā)生;(3)氫氣、氧氣灌充過程中,時有事故發(fā)生。例如,*廠高壓高純氫氣管破裂,發(fā)生著火事故,將鋁板地面燒毀;***廠,氫氣灌瓶時,瓶閥漏氣、著火,將其銅管燒毀,灌瓶間的窗玻璃震碎。2灌瓶間與實瓶間、空瓶間之間的氣瓶運輸頻繁,為方便操作、運輸,運行中的氫氣灌瓶間與實瓶、空瓶間之間大局部是以門洞相通。所以規(guī)定灌瓶間可通過門洞與實瓶間、空瓶間相通。6.0.8按美國NFPA50A(1999年版)中表3.2.1規(guī)定,氫系統(tǒng)總?cè)萘坎怀^15000ft3(425m3)可設(shè)在專用房內(nèi),相當于壓力為15MPa的氣瓶71瓶。按現(xiàn)行國家標準"氫氣使用平安技術(shù)規(guī)程"的規(guī)定,氫氣實瓶數(shù)量不超過60瓶的可與耐火等級不低于二級的用氫廠房毗連?,F(xiàn)行國家標準"乙炔站設(shè)計標準"中規(guī)定,當實瓶數(shù)量不超過60瓶時,空、實瓶和灌充架(匯流排)可布置在同一房間內(nèi)。鑒于上述各標準、標準的規(guī)定,特作本條規(guī)定。6.0.10本條制定的依據(jù)是:1氫氣壓縮機間為有爆炸危險房間,電氣設(shè)施均按1區(qū)爆炸危險環(huán)境進展設(shè)防;2據(jù)調(diào)查,氫氣壓縮機、高壓氫氣管道及氧氣壓縮機都是氫氣站易發(fā)生事故的部位。如:*廠氫氣壓縮機,因高壓壓力表堵塞,清理不當,發(fā)生高壓氫氣著火事故;*廠氫氣站,氫氣壓縮機三級排氣平安閥動作,氫氣外溢,室內(nèi)發(fā)生燃燒著火;*廠氫氣站,氧氣壓縮機的潤滑用水中斷,汽缸發(fā)生燃燒,引起著火事故。鑒于上述情況,本條規(guī)定:不得將氧氣壓縮機與氫氣壓縮機設(shè)置在同一房間內(nèi)。6.0.11本條是在對正在運行中局部采用水電解制氫的氫氣站進展調(diào)查分析的根底上制定的。近年來,國內(nèi)已有多種壓力型水電解槽投入生產(chǎn)運行,由于此類水電解槽體積較小,目前容量最大的壓力型水電解槽直徑小于2.0m,并在制造廠出廠前已將各電解小室組裝為整體,在現(xiàn)場進展整體安裝。水電解槽檢修時,可將槽體運送至檢修場所進展檢修。為此,本條規(guī)定:水電解制氫間的主要通道不宜小于2.5m;水電解槽之間的凈距不宜小于2.Om,已能滿足需要。由于常壓水電解制氫裝置仍有使用,對此本條建議"視規(guī)格、尺寸和檢修要求確定。6.0.14氫氣鋼瓶在儲存、運輸過程中發(fā)生瓶倒事故。不僅會造成操作人員受傷,而且還會誘發(fā)著火、爆炸,損壞房屋等嚴重后果。如:*廠曾發(fā)生一個氫氣實瓶倒下,瓶閥被打斷并飛出3m左右把墻打壞,鋼瓶沖出1m多遠;***廠曾發(fā)生氫氣鋼瓶瓶倒事故,瓶閥損壞漏出氫氣,發(fā)生氫氣著火;***廠在氫氣灌充時,未將鋼瓶固定,引起瓶倒,發(fā)生氫氣著火事故;***廠也因氫氣鋼瓶倒下,瓶嘴漏氣,發(fā)生著火爆炸,玻璃窗被震碎。為此,為確保氫氣鋼瓶灌充、儲存、運輸中的平安,本條規(guī)定應有防止瓶倒的措施。6.0.15制定本條的依據(jù)是:1國家標準"石油化工企業(yè)設(shè)計防火標準"中規(guī)定:輸送可燃氣體、易燃和可燃液體的壓縮機和泵,不得使用平皮帶或三角皮帶傳動,假設(shè)在特殊情況下需要使用皮帶傳動,應采取防止靜電火花的平安措施。2據(jù)調(diào)查,國內(nèi)氫氣站中氫氣灌瓶用的高壓氫氣壓縮大局部采用3JY-O.75/150型壓縮機,該設(shè)備為皮帶傳動,均采取了防靜電接地措施。例如,*廠3JY-0.75/150型氫壓機采取了壓縮機與壓縮機用電機分別接地,在壓縮機旁打入2.5m長的3根相連的鋼管與壓縮機連接;另一工廠則采用室外埋設(shè)接地板和廠房內(nèi)鋁板相連,鋁板與氫壓機相連接的措施。為此,制定本條規(guī)定是必要的,也是可以做到的。6.0.16制定本條的目的是為了確保氫氣站的平安生產(chǎn)。1氫氣罐,不管是濕式或固定容積式都用作制氫系統(tǒng)的負荷調(diào)節(jié)和儲存,一旦發(fā)生事故,將會造成嚴重后果。如*研究所150m3濕式氫氣罐,檢修時發(fā)生爆炸事故,其鐘罩整體沖上空中然后落到離原地數(shù)米處,局部金屬、混凝土配重飛至數(shù)百米處。又如***電廠設(shè)有6臺容積為1Om3、壓力為小于等于0.8MPa的固定容積氫氣罐,1989年9月在倒罐操作過程中因氫氣純度不合格,1號罐發(fā)生爆炸事故,罐體炸成3塊,底部一塊重約1000kg,飛到29m處,上半部就地倒下,另一塊重約260kg,爆炸后擊破鄰近水塔,落入150m遠的燃油車間罐區(qū),當場炸死值班人員1名。再如*廠8m3氫氣罐,檢修時發(fā)生爆炸事故,大碎片飛出20m,小碎片飛出40m以外。鑒于以上實例,為了確保氫氣站的平安生產(chǎn),本條規(guī)定:"氫氣罐不應設(shè)在廠房內(nèi)。2為防止?jié)袷綒錃夤薜乃蹆?nèi)水結(jié)凍,引起鐘罩升降不暢,以至卡死,造成氫氣罐損壞,應設(shè)有防凍措施。據(jù)調(diào)查,在我**暖計算溫度低于O℃的地區(qū),濕式氫氣罐均設(shè)有防凍措施,通常是采用蒸汽通入水槽進展保溫防凍。3"火力發(fā)電廠建筑設(shè)計技術(shù)規(guī)定"中規(guī)定:"制氫站的儲氣罐應設(shè)在室外,在寒冷地區(qū)為防止閥門凍結(jié),可將儲氣罐的下半部做成封閉式,室內(nèi)凈高不低于2.6m,其防爆要求同電解間〞。如***廠,設(shè)有12只1Om3氫氣罐,罐下部2.8m以下全封閉,做成閥門室。7建筑構(gòu)造7.0.1氫氣站、供氫站有爆炸危險房間,在生產(chǎn)過程中散發(fā)、泄漏氫氣,易形成爆炸混合氣,發(fā)生火災和爆炸事故。爆炸混合氣的燃燒、爆炸擴散速度快,發(fā)生事故時疏散和搶救較困難,將會造成較大的傷亡和損失。據(jù)調(diào)查大局部的氫氣站均為單層建筑。為減少發(fā)生事故時的損失和傷亡,故本條規(guī)定氫氣站宜為單層建筑。7.0.2~7.0.4這三條是按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"中有關(guān)甲類生產(chǎn)和廠房防爆的規(guī)定制定的。1國家標準"建筑設(shè)計防火標準"正在修訂中,據(jù)了解該標準的修訂"報批稿〞已完成,在該修訂稿中對甲類生產(chǎn)建筑防爆泄壓面積的規(guī)定和計算方法作了修改,因此本標準規(guī)定:氫氣站、供氫站有爆炸危險房間泄壓面積的計算應符合現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定。2我國南方地區(qū),冬季最低室外氣溫也在O℃以上,對采用變壓吸附提純氫的氫氣站中的氫氣壓縮機間,由于面積不大,推薦采用半敞開式或敞開式的建筑物。7.0.6按現(xiàn)行國家標準"建筑設(shè)計防火標準"的規(guī)定,假設(shè)必須貼鄰設(shè)置車間辦公室、休息室等,應以耐火極限不低于3.Oh的非燃燒體墻隔開。按此要求,本條規(guī)定有爆炸危險房間與無爆炸危險房間之間采用耐火極限不低于3.Oh的非燃燒體墻分隔。假設(shè)當設(shè)置雙門斗相通時,應采用甲級防火門窗。為此本條規(guī)定門的耐火極限不低于1.2h。7.0.7為防止爆炸著火事故的發(fā)生,本條規(guī)定在有爆炸危險房間的門窗宜采用撞擊時不起火花的材料制作。撞擊時不起火花的門窗材料有木材、鋁、橡膠、塑料等。亦可以僅在門窗經(jīng)常開啟局部采用不起火花材料制作,以防止鐵制窗框直接撞擊。7.0.8為方便氫氣鋼瓶的裝卸,減少勞動強度,應設(shè)氣瓶裝卸平臺。因平臺上來往操作和氣瓶運輸頻繁,應設(shè)置大于平臺寬度的雨篷,用以遮陽和遮雨雪。由于氫氣屬甲類生產(chǎn),雨篷及其支撐材料應為不燃材料。7.0.9氫氣灌瓶間設(shè)置防護墻,是為減少灌瓶過程中由于管理不嚴和操作失誤造成的爆炸事故所帶來的損失和影響,保護操作人員人身平安。一些工廠氫氣站在操作規(guī)程中規(guī)定,當氣瓶灌充支管、夾子連接后,操作人員走到防護墻外面翻開充氣總閥進展灌充。為此,本條規(guī)定應設(shè)2m高的防護墻,其墻體材料宜采用鋼筋混凝土。氣瓶受日光強烈直射后,瓶內(nèi)氣體壓力隨溫度升高而升高,會引起超壓的不平安性,為此規(guī)定應采取防止陽光直射氣瓶的措施,一般采用窗玻璃涂白、磨砂玻璃以及遮陽板等方法。7.0.10氫氣輕,易聚積在房屋上方。屋蓋下外表的構(gòu)造要有利于氫氣的排出,屋蓋頂部一般設(shè)自然通風帽、通風屋脊、天窗或老虎窗等,以保持通風良好,使氫氣能從最高通風裝置導出。為此,本條規(guī)定有爆炸危險房間上部空間應自然通風良好,頂棚平整,防止死角。7.0.11氫氣站的水電解制氫間室溫較高,設(shè)置天窗不但通風好且利于排熱,當跨度大于9m時,宜設(shè)天窗。為排凈氫氣,天窗、排氣孔應設(shè)在最高處。7.0.12據(jù)調(diào)查,即使在我國北方,氫氣站的水電解制氫間內(nèi)如果自然通風不好,室溫也可達40~50℃。為改善通風,加強排熱,對水電解制氫的屋架下弦高度作了不得低于5.Om的規(guī)定。此規(guī)定與目前各行業(yè)正運行中的氫氣站的水電解制氫間的屋架下弦高度根本一致;氫氣站采用變壓吸附提純氫裝置設(shè)在室內(nèi)的制氫間,一般均為小型的PSA裝置,此類制氫間的屋架下弦高度不得低于5.0m,可滿足要求。對氫氣壓縮機間、氫氣純化間、氫氣灌瓶間、氫氣集裝瓶間等的屋架下弦高度均規(guī)定了下限值,具體執(zhí)行中應視設(shè)備外形尺寸和設(shè)備檢修需要確定。8電氣及儀表控制8.0.1氫氣站、供氫站的各類設(shè)備,停電后自身不致?lián)p壞,按現(xiàn)行國家標準"供配電系統(tǒng)設(shè)計標準"規(guī)定的負荷分級,為三級負荷。發(fā)電廠氫氣站生產(chǎn)的氫氣是供冷卻發(fā)電機使用,如停頓供給氫氣將使發(fā)電機不能正常運行,但其氫氣罐儲量大,設(shè)計儲存期達7~10d,制氫設(shè)備短時中斷供電,對發(fā)電機運行不致產(chǎn)生較大影響。當氫氣站、供氫站作為工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的動力供給源時,其負荷等級與中斷供氫所造成的損失直接有關(guān)。如浮法玻璃生產(chǎn)線,用氫量大,而氫氣罐儲量小,有的工廠甚至未設(shè)氫氣罐,一旦停頓供氣,將造成玻璃和錫槽上層錫液報廢,經(jīng)濟損失較大。而熔煉玻璃的窯爐又屬一級負荷,此類氫氣站供電負荷等級要相應提高。所以本條規(guī)定,除中斷供氫將造成較大損失者外,宜為三級負荷。8.0.4氫氣是易燃易爆氣體,爆炸范圍寬、點火能量低,比重又小,極易向上擴散。為了平安,規(guī)定燈具宜在低處安裝,并不得在氫氣釋放源正上方布燈。在一樣照度下,采用熒光燈等高效光源,可以減少燈數(shù),降低造價。此外,熒光燈等高效光源使用壽命長,燈具外表溫度低,受電壓波動影響小,維修工作量少。制氫間等是有爆炸危險的生產(chǎn)過程,多為三班制運行,一旦中斷照明,影響較大。因此,氫氣站內(nèi)一般宜設(shè)應急照明。8.0.5氫氣站內(nèi)有爆炸危險環(huán)境內(nèi)的電纜及電纜敷設(shè)應符合現(xiàn)行國家標準。敷設(shè)的導線和電纜用鋼管保護時,應按本條規(guī)定進展隔離密封。8.0.6為保證在有爆炸危險房間內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備及人身平安,應設(shè)氫氣檢漏報警裝置。目前國內(nèi)生產(chǎn)的氫氣檢漏報警裝置,按檢測原理劃分有接觸燃燒式、熱化學式、氣敏半導體式和鈀柵場效應晶體式4種。這4種各有優(yōu)缺點,其中,鈀柵場效應晶體式應用的較多。據(jù)調(diào)查,使用該產(chǎn)品的用戶均表示滿意。其優(yōu)點是靈敏度和選擇性好,只對氫氣報警,探頭使用壽命約10000h。將超限報警觸點接入事故排風機控制回路進展聯(lián)鎖后,當氫氣超量形成隱患或事故發(fā)生時,能及時自動開啟風機進展排除。8.0.7制定本條的依據(jù):1為確保氫氣站生產(chǎn)的氫氣質(zhì)量和純度以及生產(chǎn)平安,在運行中應按規(guī)定進展純度分析,因此要配置氫氣純度分析儀、高純氫氣中雜質(zhì)含量分析儀。據(jù)調(diào)查,現(xiàn)在運行中的氫氣站一般采用人工分析和自動分析。人工分析所用儀器簡單,價格低。自動分析儀器,國內(nèi)已有定型產(chǎn)品生產(chǎn)。已在一些制氫裝置中成套供給,提供自動分析儀表。對變壓吸附提純氫系統(tǒng),為使系統(tǒng)穩(wěn)定運行,還應對原料氣純度或組分進展分析。2在水電解制氫系統(tǒng)生產(chǎn)氫氣的同時,有副產(chǎn)品氧。氧氣回收利用,相應降低氫氣的單位能耗,以取得較好的社會效益和經(jīng)濟效益。為確保平安,此類水電解制氫裝置,應設(shè)置本條規(guī)定的分析儀器和報警裝置,可參見本標準第4.O.3條的說明。8.0.9制定本條的依據(jù)是:1水電解槽是以電阻為主的非線性負荷,水電解槽常溫狀態(tài)開車時,需要調(diào)節(jié)電壓,使電流逐步升高,直至到達額定電流,歷時數(shù)小時。正常生產(chǎn)時,為控制產(chǎn)氣量,也要調(diào)節(jié)電解電壓。停車時有一定的反電勢,停車電壓高,反電勢也高,停車電壓低,反電勢也低。因此,停車時要適時調(diào)節(jié)電壓,緩慢降低電流到額定電流的20%~30%時,再切斷電源。由于每臺水電解槽的參數(shù)不同,開、停車和正常生產(chǎn)時需要調(diào)壓的上下有差異,因此每臺水電解槽應配置單獨整流設(shè)備供電,以便按照需要進展調(diào)節(jié)。更重要的是,采用單獨整流設(shè)備供電,可以防止多臺水電解槽共用同一直流電源可能產(chǎn)生的環(huán)流現(xiàn)象.有利于保證水電解制氫系統(tǒng)平安運行和延長水電解槽使用壽命。目前,可供水電解槽使用的性能優(yōu)良的直流電源是晶閘管整流器和硅整流器。晶閘管整流器具有體積小、效率高、調(diào)節(jié)方便和易于實現(xiàn)自動穩(wěn)流、穩(wěn)壓等優(yōu)點。隨著晶閘管質(zhì)量和容量的提高,觸發(fā)線路抗干擾性能和保護環(huán)節(jié)的不斷改善,使用范圍正逐步擴大。缺乏之處是選用或運行不當時,回路中出現(xiàn)高次諧波,引起損耗加大,甚至使網(wǎng)絡(luò)波形畸變。硅整流器具有輸出波形好、工作可靠和維修方便、可自動穩(wěn)定電流等優(yōu)點,使用比擬廣泛,但采用飽和電抗器調(diào)壓和自動穩(wěn)流噪聲大,整流效率低。2整流器配置專用整流變壓器后,可防止環(huán)流和整流器輸出的偏流現(xiàn)象,起到電氣隔離作用,有利于保證生產(chǎn)平安、節(jié)能和延長水電解槽使用壽命。將三相整流變壓器繞組中的一側(cè)按三角形(△)接線,可消除.三次諧波電流對電網(wǎng)的干擾。3晶閘管和硅整流設(shè)備是諧波發(fā)生源,能向電網(wǎng)注入諧波電流,造成電網(wǎng)電壓正弦波畸變,電能質(zhì)量下降。按原電力部頒發(fā)的"電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定",整流裝置對電網(wǎng)的諧波干擾應限制在允許的范圍內(nèi),方能接電運行。8.0.10本條制定的依據(jù)是:1高壓整流變壓器室的設(shè)計要求與配電變壓器室一樣。因此設(shè)計時,應按"10kV及以下變電所設(shè)計標準"執(zhí)行。2當整流變壓器室遠離高壓配電室時,為了保證維修人員的平安,在高壓側(cè)要有直觀的斷電點。為此,規(guī)定在高壓進線側(cè)宜設(shè)負荷開關(guān)或隔離開關(guān)。3采用水電解制氫的氫氣站電解間應為有爆炸危險房間,但由于設(shè)備特點,當采用裸母線時,應防止因金屬導體短接、撞擊或母線連接不良而產(chǎn)生火花,一般應采用以下措施:(1)母線在地溝內(nèi)敷設(shè),且地溝設(shè)蓋板;(2)母線明敷時要有保護網(wǎng)罩,如金屬網(wǎng)罩等;(3)母線連接采用焊接;(4)螺栓連接(母線與設(shè)備間)時,母線連接處應蘸錫,連接要可靠,并防止自動松脫。8.0.11氫氣壓縮和灌瓶操作的關(guān)系十分密切,兩處又都是有爆炸危險環(huán)境,為便于協(xié)調(diào)生產(chǎn),規(guī)定應設(shè)置聯(lián)系信號。8.0.12、8.0.13這兩條是規(guī)定氫氣站、供氫站在通常情況下,為了平安、穩(wěn)定的運行和方便進展管理,應設(shè)置的壓力檢測、溫度檢測工程。8.0.14氫氣站、供氫站通常情況下均應設(shè)自動控制系統(tǒng),近年來建立的站房都是這樣做的,只不過自控范圍、內(nèi)容有所不同。氫氣站無人值守的全自動控制系統(tǒng),國內(nèi)已有實例,但因造價較高,應按業(yè)主需要確定。9防雷及接地9.0.2根據(jù)現(xiàn)行國家標準"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"及本標準第1.0.3條的規(guī)定,氫氣站、供氫站內(nèi)局部房間以及氫氣罐為1區(qū)爆炸危險環(huán)境。按現(xiàn)行國家標準"建筑物防雷設(shè)計標準"規(guī)定,凡屬于1區(qū)爆炸危險環(huán)境為第一或第二類防雷建筑,因此本條規(guī)定:"氫氣站、供氫站的防雷分類不應低于第二類防雷建筑。〞應設(shè)有防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入的措施。通風風帽、氫氣放散管等突出屋面的物體均應按現(xiàn)行國家標準"建筑物防雷設(shè)計標準"的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。9.0.3Ⅰ類防雷建筑物應設(shè)獨立避雷針、架空避雷線或架空避雷網(wǎng),并應有獨立的接地裝置。除此類建筑外的不同用途接地可共用一個總的接地裝置,其接地電阻應符合其中最小值。因此,作了本條的規(guī)定。9.0.4有爆炸危險房間內(nèi)的較大型金屬物(如設(shè)備、管道、構(gòu)架等)應進展良好的接地處理,是防雷電感應的主要措施。在正常環(huán)境無銹的情況下,管道接頭、閥門、法蘭盤等接觸電阻一般均在0.03Ω以下。但假設(shè)管道接頭生銹,會使接觸電阻增大。根據(jù)試驗,螺栓連接的法蘭盤之間如生銹腐蝕,在雷電流幅值相當?shù)?10.7kA)的情況下,法蘭盤間也能發(fā)生火花。氫氣站如不注意經(jīng)常檢查并測試管道接頭等的過渡電阻,一旦接頭處生銹,則十分危險。為此,規(guī)定所有管道,包括暖氣管及水管法蘭盤、閥門接頭等均應采用金屬線跨接。9.0.5本條是參照現(xiàn)行國家標準"建筑物防雷設(shè)計標準"中有關(guān)第一類防雷建筑物防止雷電波侵入措施"架空金屬管道,在進出建筑物處應與防雷感應的接地裝置相連。距離建筑物100m內(nèi)的管道,應每隔25m左右接地一次,其沖擊接地電阻不應大于20Ω〞等規(guī)定制定。9.0.6為加速管道上靜電荷釋放而制定,并參考"化工企業(yè)靜電接地設(shè)計規(guī)程"中的有關(guān)規(guī)定和要求制定本條。9.0.7本條的制定根據(jù)是:多年來大局部室外氫氣罐等封閉式容器的防雷均采用容器外壁作為"接閃器〞保護方式,已有多年的運行實踐經(jīng)歷。9.0.8凡需接地的設(shè)備、管道設(shè)接地端子,接地端子與接地線之間采用螺栓緊固連接以便于平時檢修。為了接地連接可靠,對有振動、位移的設(shè)備和管道采用撓性過渡連接是必要的。10給水排水及消防10.0.1電子、冶金、電力、石油化工等行業(yè)的氫氣站均設(shè)有一定容積的氫氣罐,當暫時中斷供水,各類制氫裝置停頓運行,也不會影響供氫及制氫設(shè)備的平安,氫氣站用水采用一路供水。但玻璃等行業(yè)局部氫氣站無氫氣罐,假設(shè)制氫設(shè)備停頓運行,中斷供氫,使浮法玻璃生產(chǎn)用錫槽的錫液氧化,將會造成較大損失,該類工廠冷卻水均為兩路供水。10.0.2制定本條的依據(jù)是:1根據(jù)國家節(jié)約用水政策及供水日趨緊張的狀況,應對直流供水進展限制,所以規(guī)定冷卻水宜為循環(huán)水。氫氣站、供氫站冷卻水宜與全廠循環(huán)冷卻水統(tǒng)一考慮,有的站自行設(shè)置時,宜采用閉式循環(huán)系統(tǒng)。2據(jù)調(diào)查,現(xiàn)有氫氣站冷卻水水壓一般在0.15~0.35MPa范圍,已滿足需要。冷卻水水質(zhì)及排水溫度按"壓縮空氣站設(shè)計標準"的有關(guān)要求確定。對冷卻水的熱穩(wěn)定性的要求是防止結(jié)垢,局部工廠采用軟水復用或循環(huán)。3氫氣站、供氫站裝設(shè)斷水保護裝置是十分必要的,否則水壓不夠,造成制氫設(shè)備、氫氣壓縮機等運行不正常,甚至發(fā)生事故。冷卻水中斷后還會使氣體溫度升高,影響制氫、供氫系統(tǒng)正常運行。因此,本條規(guī)定應設(shè)斷水保護裝置。10.0.5已調(diào)查的氫氣站、供氫站有爆炸危險房間及電氣設(shè)備房間,如變壓器間、直流電源室、配電間、控制室,均設(shè)有二氧化碳、"干粉〞等滅火裝置;電氣設(shè)備房間不得采用水消防。11采暖通風11.0.1可燃氣體燃燒、爆炸的條件:一是到達一定的濃度范圍,二是有明火。所以"嚴禁明火〞是氫氣站、供氫站至關(guān)重要的平安措施之一,而且,不得采用電爐、火爐等明火取暖。要求選用易于去除灰塵的散熱器,如柱型、光管、鋼制板式換熱器等,是為了保持清潔,防止因積灰揚塵而引起爆炸,以確保平安。11.0.2生產(chǎn)房間采暖計算溫度不低于15℃是按照"工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準"的規(guī)定。空、實瓶間內(nèi)不是經(jīng)常有人值班、作業(yè),所以將采暖計算溫度降為10℃。氫氣罐閥門室溫度要求不低于5℃,是為了防止室內(nèi)結(jié)冰,凍裂管道、閥門而泄漏氫氣。11.0.3、11.0.4由于氫氣鋼瓶是灌充氫氣(壓力大于或等于15MPa)的高壓容器,為防止氫氣鋼瓶受熱超壓,所以制定本條規(guī)定。對條文中規(guī)定的房間內(nèi)的散熱器,應采取隔熱措施。11.0.5制定本條的依據(jù)是:1如果室內(nèi)通風不良,外泄的氫氣積聚到爆炸極限范圍時,一旦遇火花,就會立即引起爆炸事故。氫氣比重僅為空氣的1/14,極易擴散,所以只要廠房高處設(shè)風帽或天窗,靠自然風力或溫差的作用,新鮮空氣置換含氫空氣,氫氣濃度就會大大低于爆炸極限。自然通風,無疑是平安防爆的有效措施之一?,F(xiàn)行國家標準"爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準"中規(guī)定:"當通風良好時,應降低爆炸危險區(qū)域等級;當通風不良時,應提高爆炸危險區(qū)域等級。〞事故排風裝置,是針對制氫系統(tǒng)一旦發(fā)生大量氫氣泄漏事故時,自然通風的換氣次數(shù)不能適應緊急置換、氫氣擴散的要求而設(shè)置并即時啟動。2據(jù)調(diào)查,現(xiàn)運行中的氫氣站內(nèi)有爆炸危險房間每小時自然換氣次數(shù)和事故排風換氣次數(shù),均分別按3次和小于12次設(shè)計,已平安運行幾十年,未曾發(fā)現(xiàn)因換氣次數(shù)選用不當而釀成事故。12氫氣管道12.0.1氣體的流速有經(jīng)濟流速和平安流速之分,對可燃性氣體主要應著眼于平安流速。氫氣具有著火能量低,與空氣、氧混合燃燒和爆炸極限寬,燃燒速度快等特點,所以在生產(chǎn)和使用過程中的燃燒、爆炸問題應特別注意。氫與空氣或與氧混合形成處于爆炸極限范圍內(nèi)的可燃性混合物和著火源同時存在,是燃燒和爆炸的兩個根本條件。為此,應管理好可燃燒性物質(zhì),防止氫氣泄漏、逸出和積累,注意系統(tǒng)的密封、抑制和監(jiān)視爆炸性混合物的形成。同時要管理好著火源。著火源分自燃和外因點燃兩大類。火源的形成和性質(zhì)見表6。氫氣在管道內(nèi)流動,當流速大,與管壁摩擦增強,特別是管道內(nèi)含有鐵銹雜質(zhì)時,形成靜電火花。據(jù)美國宇航局統(tǒng)計的96次氫氣事故中,氫氣釋放到大氣與空氣混合后著火事故占62%,靜電引起的著火事故占17.2%。多年以來,氫氣管道設(shè)計中控制流速為8m/s,本標準修訂前,規(guī)定碳鋼管中氫氣最大流速:當壓力大于1.6MPa時為8m/s,0.1~1.6MPa為12m/s;不銹鋼管為15m/s。原標準執(zhí)行中一些單位詢問和提供超過規(guī)定最大流速的有關(guān)問題和情況,如揚子石化一巴斯夫公司提供,該公司相關(guān)石化裝置的氫氣流速采用小于20m/s。近年來,隨著我國引進技術(shù)、設(shè)備和技術(shù)交往,許多單位實際又突破原標準的規(guī)定流速。國內(nèi)已建局部氫氣管道流速見表7。從表7可見,氫氣流速比修訂前規(guī)定流速有所提高是可行的。為確保平安生產(chǎn),應在接地、防泄漏方面加強技術(shù)措施。隨著技術(shù)、材料及施工管理水平的提高,這是完全可以做到的,如:管道內(nèi)壁除銹至本色;碳鋼管氬弧焊

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