工業(yè)水電解制氫裝置運行管理導(dǎo)則-壓力型堿性水電解

XXXXX—2015ICS27.010ICS27.010團體標準T/CECA-G00XX—2022工業(yè)水電解制氫裝置運行管理導(dǎo)則—壓力型堿性水電解OperationmanagementguidefortheindustrialwaterelectrolysishydrogenproductionunitThepressurizedalkalinewaterelectrolysis（征求意見）2021-XX-XX發(fā)布2021-XX-XX實施中國節(jié)能協(xié)會發(fā)布T/CECA-G—00XX—2022工業(yè)水電解制氫裝置運行管理導(dǎo)則-壓力型堿性水電解范圍本標準規(guī)定了工業(yè)用壓力型堿性水電解制氫裝置的運行監(jiān)視、運行操作、設(shè)備管理及事故預(yù)防與處理等方面原則性技術(shù)要求和操作方法。本標準適用于以氫氣作為產(chǎn)品的工業(yè)用壓力型堿性水電解制氫裝置的運行管理。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB2893-安全色GB2894-安全標志及其使用導(dǎo)則GB/T3634.2-氫氣第2部分：純氫、高純氫和超純氫GB4962-氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程GB7231-工業(yè)管道的基本識別色、識別符號和安全標識GB8978-污水綜合排放標準GB12348-工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準GB/T14599-純氧、高純氧和超純氧GB16297-大氣污染物綜合排放標準GB18599-一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標準GB/T24499-氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語GB/T29639-生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則GB/T29729-氫系統(tǒng)安全的基本要求GB30871-化學(xué)品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)安全規(guī)范GB/T37562-壓力型水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)條件GB/T37563-壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求GB50057-建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50058-爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范GB50116-火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50177-氫氣站設(shè)計規(guī)范GB50217-電力工程電纜設(shè)計規(guī)范TSG21-固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程術(shù)語和定義GB/T24499、GB/T37562、GB/T37563界定的以及下列術(shù)語適用于本文件。

水電解制氫裝置（waterelectrolysishydrogenproductionunit）以水為原料，電解制取氣態(tài)氫，氧的裝置，是水電解槽及其輔助設(shè)備組合的統(tǒng)稱。

電解槽（electolyzer）電解槽是水電解制氫裝置的主體設(shè)備，由若干電解小室組成。電解池/電解小室（electrolyticcell）組成水電解槽的基本單元，電解池/電解小室由電極、隔膜和電解質(zhì)構(gòu)成。氣液處理裝置（gasliquidtreatmentdevice）用于給電解槽工作時產(chǎn)生的氣液混合物（氫氣和堿液、氧氣和堿液）分離，由氫分離器、氧分離器、洗滌器、冷卻器、氣水分離器、循環(huán)泵、堿液過濾器構(gòu)成。氫氣純化裝置（hydrogenpurificationdevice）用于去除氫氣中的氧氣和水分等雜質(zhì)的裝置，主要由冷卻器、氣水分離器、脫氧器、過濾器、干燥器構(gòu)成。氧氣純化裝置（oxygenpurificationdevice）用于去除氧氣中的氫氣和水分等雜質(zhì)的裝置，主要由冷卻器、氣水分離器、脫氫器、過濾器、冷凝器、干燥器構(gòu)成。熱備用電解槽（standbyelectrolyzer）處于在正常工作的溫度范圍內(nèi)，在短時間內(nèi)可以啟動至指定工況運行的電解槽。吹掃（purge）使用氮氣或無油干燥空氣，將設(shè)備加工過程中系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的粉塵、顆粒及易燃液體吹除清理。置換（replacement）使用除二氧化碳氣體以外的，如氮氣或其他惰性氣體將制氫系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備和管線中的空氣、易燃易爆和有害氣體吹除，并使用這種氣體對所有設(shè)備、儲罐和管線進行惰性保護及密封。氣體泄漏（gasleakage）除有意排出的氣體之外，裝置異常排出氫氣或其他氣體的現(xiàn)象。輔助設(shè)備（auxiliaryequipment）除電解槽、氣液處理裝置、氫氣純化裝置及氧氣純化裝置以外的水電解制氫系統(tǒng)的輔助設(shè)施，包括控制柜、整流柜、整流變壓器、純水機、冷凍機及冷卻塔、空壓機、氮氣制備裝置等設(shè)備設(shè)施。運行管理通用要求4.1壓力型堿型水電解制氫裝置運行除應(yīng)符合本導(dǎo)則的規(guī)定外，還應(yīng)符合GB29729、GB/T37563、GB50177等相關(guān)標準的規(guī)定。4.2運行人員應(yīng)經(jīng)過崗位培訓(xùn)、考試合格后方可上崗。4.3特種作業(yè)人員應(yīng)經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，持有特種作業(yè)資格證，并在有效期內(nèi)持證上崗。4.4進入制氫廠房的非值班人員應(yīng)實行登記準入制度，制氫廠房應(yīng)避免非值班人員進入。4.5進入制氫廠房前應(yīng)將火種、移動通信工具、非防爆電子設(shè)備放置在爆炸危險區(qū)域之外。任何人進入前應(yīng)先消除靜電。4.6涉氫作業(yè)人員所佩戴個人防護裝置的要求應(yīng)符合GB/T29729的規(guī)定。4.7制氫裝置所在廠房內(nèi)部及周圍，應(yīng)設(shè)置安全警示標識、管道識別色、圖形符號等，設(shè)置要求應(yīng)符合GB2893、GB2894、GB7231的規(guī)定。運行監(jiān)視一般要求5.1.1水電解制氫裝置應(yīng)配置有必要的監(jiān)測儀表和控制裝置，硬件、軟件的設(shè)計、選型應(yīng)符合GB/T37562、GB/T37563以及GB/T29729的相關(guān)規(guī)定，宜使用自動控制系統(tǒng)。5.1.2監(jiān)測儀表和控制裝置應(yīng)能夠在設(shè)計工況下正常運行,重要控制點應(yīng)接入全場SIS系統(tǒng),并且能夠在制氫裝置發(fā)生故障時及時報警、停車,并進行相應(yīng)的應(yīng)急處理。5.1.3水電解制氫裝置儀表的精度等級和量程范圍應(yīng)根據(jù)運行參數(shù)以及生產(chǎn)過程的最大允許誤差確定，并應(yīng)有產(chǎn)品合格證和在有效期內(nèi)的檢定報告。5.1.4在開車或運行中發(fā)生報警或聯(lián)鎖停車時，應(yīng)查明原因，嚴禁隨意改變保護設(shè)定值或取消聯(lián)鎖。監(jiān)控5.2.1運行人員應(yīng)定時切換監(jiān)控系統(tǒng)各畫面，監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)和參數(shù)的變化，及時發(fā)現(xiàn)異常和告警。5.2.2應(yīng)關(guān)注電解槽氫氧兩側(cè)運行的溫度差和壓力差，保證滿足制氫設(shè)備性能要求。5.2.3應(yīng)關(guān)注工藝純水的壓力、儲量、液位等，其水質(zhì)應(yīng)符合GB/T37562的要求。5.2.4應(yīng)關(guān)注儀表氣、吹掃氣的壓力、儲量、純度，保證儀表氣品質(zhì)符合設(shè)備廠商相關(guān)要求。5.2.5應(yīng)重點關(guān)注普氫中氧含量、普氧中氫含量、氫側(cè)壓力及氧側(cè)壓力、堿液流量、液位和液位差，保證制氫裝置運行安全，防止異常停車。應(yīng)重點關(guān)注純氫微氧和純氫露點，保證產(chǎn)品氫氣品質(zhì)。5.2.6應(yīng)重點關(guān)注氫氣檢測報警儀所監(jiān)測空氣中的氫氣含量，防止氫氣的泄漏和聚集。5.2.7應(yīng)關(guān)注氫氧分離裝置與純化裝置工作壓力，防止出現(xiàn)因壓力倒置產(chǎn)生的憋壓停車。5.2.8應(yīng)關(guān)注電解電源的電壓、頻率、諧波等，保證電能質(zhì)量符合設(shè)備廠商相關(guān)要求。巡檢5.3.1水電解制氫裝置應(yīng)做好日常巡檢，每班巡檢不少于1次；應(yīng)定期開展專項巡檢，巡檢頻次不宜少于每月1次，遇到特殊情況增加專項巡檢。5.3.2對特殊季節(jié)和異常天氣(如雷電、雨季、極寒、極熱、臺風(fēng)等)，應(yīng)進行專項巡檢工作。5.3.3對新投入或經(jīng)過大修等特殊情況的設(shè)備應(yīng)加強巡檢工作。5.3.4運行人員進行巡視檢查時不應(yīng)越過圍網(wǎng)和安全警示帶，進入涉氫空間應(yīng)攜帶便攜式漏氫檢測儀。5.3.5現(xiàn)場檢查就地儀表顯示與遠方監(jiān)控盤顯示是否一致。5.3.6當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)報異常信號時，應(yīng)及時進行現(xiàn)場檢查，在缺陷和隱患未消除前應(yīng)增加巡視檢查頻次。5.3.7通風(fēng)等設(shè)備運行正常；電解液循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)運行正常，無漏液；廠房內(nèi)溫度應(yīng)滿足設(shè)備運行要求。5.3.8應(yīng)定期取樣測量電解液比重，防止電解液濃度下降對影響電解槽性能，檢測周期不宜低于1次/月。5.3.9建議定期檢測制氫裝置冷卻水的pH值和壓力值，防止堿液與冷卻水系統(tǒng)互串。5.3.10當(dāng)有氫氣管道經(jīng)水封排至室外時，應(yīng)注意檢查水封水位。5.3.11建立節(jié)能檢查制度，將電量消耗、水量消耗、氫氣放空量等項目納入日常檢查范圍，定期統(tǒng)計分析并組織考核。運行操作一般要求6.1.1裝置啟動前宜進行全面安全檢查，并對查出的問題逐項進行整改。電解水制氫裝置進行啟停操作時，應(yīng)同時對啟動或停車的電解槽進行現(xiàn)場檢查，有異常情況應(yīng)及時報告現(xiàn)場負責(zé)人。6.1.2應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程進行制氫裝置操作。6.1.3涉氫、氧相關(guān)手動閥門宜緩慢開關(guān)。6.1.4應(yīng)確保電解槽上無雜物，以防短路；定期測量電解槽小室電壓，保證各個小室電壓分布均勻且不超過建議小室電壓的上限值。6.1.5當(dāng)空氣中氫含量達到0.4%(體積分數(shù))時，可燃氣體報警儀報警同時啟動相宜事故排風(fēng)機；當(dāng)含量超過1%(體積分數(shù))時，應(yīng)停車檢查。6.1.6在未設(shè)置可燃氣體報警儀的地溝、電纜溝等場所進行相關(guān)作業(yè)時，應(yīng)配置便攜式漏氫檢測儀進行現(xiàn)場檢測。6.1.7水電解制氫裝置內(nèi)氣水分離器定期排污，排污管道宜集中引至室外，室外排污口設(shè)置水封。6.1.8在環(huán)境溫度低于零度的地區(qū)，室外場所的氫氣系統(tǒng)、排污管道、閥門、排空管道及安全閥應(yīng)設(shè)置防凍措施。6.1.9多臺電解槽進行啟停操作時，宜設(shè)置合理的啟停時間間隔和啟停順序。6.1.10水電解制氫裝置產(chǎn)生的廢液（制氫凝水回用、廢堿液、沖洗污水等）、廢氣（不合格氫氣、氧氣等）、固廢（脫氧劑、干燥劑、固體廢堿等）、噪音排放等處理要求需滿足GB8978、GB16297、GB18599、GB12348等國家標準。系統(tǒng)啟動6.2.1裝置啟動前應(yīng)對輔助設(shè)備、制氫設(shè)備、控制系統(tǒng)、氣體檢測系統(tǒng)檢查，符合GB/T37563的規(guī)定后方可啟動。6.2.2啟動前應(yīng)按規(guī)定對制氫裝置的氫氣設(shè)備、管道進行置換，置換后其含氧量應(yīng)小于0.5%(體積分數(shù))方能啟動。6.2.3首次啟動和大修后啟動運行前，應(yīng)根據(jù)裝置的設(shè)計壓力進行耐壓、清洗（吹掃）和氣密試驗，符合要求后投入使用。6.2.4氣密性試驗介質(zhì)宜選用氮氣等惰性氣體，試驗規(guī)程和要求應(yīng)滿足GB/T37562規(guī)范要求。6.2.5首次啟動和大修后啟動運行前，應(yīng)對各緊急停車和連鎖邏輯進行校驗，保證聯(lián)鎖控制功能動作靈敏、可靠。包括但不限于下列報警或停車聯(lián)鎖功能：——系統(tǒng)壓力高——氧壓力高——氫氧兩側(cè)差壓高/低——電解槽溫度高——堿液/純水液位高/低——堿液/純水流量低——直流過電壓/過電流/直流電源故障——直流電源緊急斷電按鈕動作/外部緊急停車信號——普氧中氫含量高——普氫中氧含量高——空氣中氫含量高——純水電導(dǎo)率高——氫氣純化器脫氧塔溫度高——氫氣純化器干燥塔溫度高——純氫微氧高——純氫露點高——冷卻水故障——儀表氣源故障——電力供應(yīng)故障6.2.6水電解制氫裝置電解槽所需原料水和堿液配制用水宜符合GB/T37562要求。電解液宜采用分析純或優(yōu)級純KOH配制，配制堿液時應(yīng)備有橡膠手套、防護眼鏡、3%稀硼酸溶液。6.2.7在普氫中含氧量達標前，電解裝置氫氣應(yīng)放空，達到合格后可投入氫氣純化裝置。6.2.8針對氫氧氣液分離連通的、單循環(huán)的水電解制氫裝置，氣液分離系統(tǒng)氫、氧側(cè)液位過低、過高或二者液位差過大，電解系統(tǒng)禁止開車。6.2.9在啟動過程中避免置換作業(yè)。6.2.10多臺電解槽啟動時，宜優(yōu)先啟動熱備用電解槽。6.2.11定期進行主用、備用設(shè)備的輪換。系統(tǒng)停車6.3.1電解系統(tǒng)停車a)電解系統(tǒng)停車后宜放空，當(dāng)系統(tǒng)壓力降低至0.2~0.3MPa時，系統(tǒng)進行保壓。針對氫氧氣液分離連通的、單循環(huán)的水電解制氫裝置，同時檢查氫、氧二側(cè)液位，并使之保持相對平衡。b)待氧槽溫降至設(shè)備廠商要求值且已停機狀態(tài)，允許堿液循環(huán)泵停機。待槽溫降至設(shè)備廠商要求值時，關(guān)閉內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。c)寒冷地區(qū)，冬天電解系統(tǒng)停車時，宜采取必要的循環(huán)冷卻水防凍措施。6.3.2純化系統(tǒng)停車a)除緊急停車外，純化系統(tǒng)干燥塔、脫氧塔溫度降至設(shè)備廠商要求溫度前，嚴禁電解系統(tǒng)切換至放空狀態(tài)。b)待干燥塔、脫氧塔溫度降至設(shè)備廠商要求值且已停機狀態(tài)，純化系統(tǒng)切換至放空狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)壓力降低至0.2MPa時，系統(tǒng)進行保壓。6.3.3緊急停車a)當(dāng)遇到氫氣或堿液外漏，可能引起制氫裝置燃燒或爆炸等重大事故時，應(yīng)實行緊急停車。b)緊急停車后重新開車時，應(yīng)對槽體、氣液處理器及各配套件、各儀表進行必要的檢查，確認設(shè)備良好、無安全隱患后方能進行開車。6.3.4長時間停車時，應(yīng)排空制氫裝置中氫氣、氧氣，并按規(guī)定進行置換，置換后氫氣系統(tǒng)內(nèi)氫含量應(yīng)至少連續(xù)2次分析合格,其含氫量不應(yīng)超過0.4%(體積分數(shù))。6.3.5置換宜使用氮氣，置換氣體純度宜不低于99.5％，置換氣體中含氧量不應(yīng)高于0.5％。氫氣系統(tǒng)被置換的設(shè)備、管道等應(yīng)與系統(tǒng)進行可靠隔離。氣體質(zhì)量管理6.4.1為保證系統(tǒng)安全運行及產(chǎn)品質(zhì)量，宜重點關(guān)注下列信號報警：——普氧中氫含量高——普氫中氧含量高——純氫微氧高——純氫露點高6.4.2應(yīng)定期進行氣體取樣化驗作業(yè)，檢測周期及質(zhì)量標準符合表1要求:檢測周期及質(zhì)量標準要求檢測項目檢測周期質(zhì)量標準氧中氫每班一次GB/T37563氫中氧每班一次GB/T37563純氫微氧連續(xù)在線GB/T3634.2純氫露點連續(xù)在線GB/T3634.2純氫純度2小時1次GB/T3634.2純氧純度2小時1次GB/T14599設(shè)備管理一般要求7.1.1氫氣系統(tǒng)檢修或檢驗作業(yè)應(yīng)制定作業(yè)方案及隔離、置換、通風(fēng)等安全防護措施，并經(jīng)過設(shè)備、安全等相關(guān)部門審批。未經(jīng)安全部門主管書面審批，作業(yè)人員不得擅自維修或拆開氫氣設(shè)備、管道系統(tǒng)上的安全保護裝置。7.1.2維護、檢修作業(yè)應(yīng)滿足GB30871的要求，執(zhí)行上鎖/掛牌程序。7.1.3應(yīng)按照系統(tǒng)維護手冊的要求，定期檢查、清洗或更換工藝設(shè)備的零部件，定期檢查、調(diào)校各類電氣設(shè)備和儀器儀表。7.1.4應(yīng)在設(shè)備維護、檢修過程中采取措施，避免與氧氣接觸部件沾染油脂。如需進行維修，應(yīng)先排空堿液后再進行作業(yè)。7.1.5對安全設(shè)施進行維護而沒有其他替代措施時，其所保護的設(shè)備應(yīng)停止運行。7.1.6設(shè)備拆除前應(yīng)檢測設(shè)備和管道內(nèi)的氫氣含量，設(shè)備拆除工作應(yīng)在沒有雷電的天氣進行。在設(shè)備拆除期間，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測空氣中的氫氣含量，一旦超過0.4％(體積分數(shù))，應(yīng)立即停止拆除工作。7.1.7維護、檢修作業(yè)記錄宜至少保留3年。設(shè)備檢修7.2.1電解槽和有關(guān)裝置應(yīng)定期進行檢修和維護。7.2.2檢修工作應(yīng)在氫氣置換完成后實施。在充有氫氣的裝置進行檢修工作時，應(yīng)使用防爆工具。7.2.3氫氣系統(tǒng)設(shè)各運行時，不應(yīng)隨意敲擊氫氣設(shè)備、管道；設(shè)備、管道和閥門嚴禁帶壓拆卸。7.2.4進行動火作業(yè)時，宜將工作點移至安全地點；不能拆離的設(shè)備、系統(tǒng)，應(yīng)采用停運、隔絕、放空、置換等方法排空系統(tǒng)內(nèi)氫氣。7.2.5制氫系統(tǒng)在檢修后應(yīng)進行吹掃和氣密實驗，符合要求后投入使用。7.2.6對氫氣設(shè)備、管道和閥門等連接點進行漏氣檢查時，應(yīng)使用中性肥皂水或便攜式漏氫檢測儀。7.2.7氫氣管道、閥門及水封等出現(xiàn)凍結(jié)時，應(yīng)戴面罩使用熱水或蒸汽加熱進行解凍操作。7.2.8根據(jù)電解槽運行狀態(tài)及腐蝕情況確定大修期，大修時更換所有的隔膜和密封墊片。如果一切運行正常可適當(dāng)延長大修期。設(shè)備檢驗檢測7.3.1安全閥、壓力表、壓力容器等安全附件應(yīng)定期進行檢查，檢查要求應(yīng)按照TSG21.7.2部分的規(guī)定執(zhí)行。7.3.2固定式和便攜式可燃氣體報警儀應(yīng)定期進行校驗，檢定周期不應(yīng)超過一年。7.3.3在線氫氣純度儀表、在線氫氣濕度儀表和在線氫氣泄漏報警儀表應(yīng)定期進行校驗，檢定周期不應(yīng)超過一年。事故預(yù)防與處理事故預(yù)防8.1.1水電解制氫廠應(yīng)根據(jù)GB/T37563進行危險源辨識與安全風(fēng)險評估。8.1.2水電解制氫廠應(yīng)根據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)和標準制定安全運行管理制度、流程和規(guī)范等，并嚴格遵照執(zhí)行。8.1.3水電解制氫廠宜結(jié)合本單位組織管理體系、生產(chǎn)規(guī)模和可能發(fā)生的事故特點編制應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)急預(yù)