潤昌化工工程設計有限公司是集工程項目咨詢、工程設計、工程項目管理、建設工程總承包、工程項目技術與管理服務為一體的股份制工程公司。
分類導航
行業動態  (60)
****文章
行業動態 您現在的位置: 太原潤昌化工工程設計有限公司 > 行業動態 > 行業動態 > 氫氣站設計規范(下)
氫氣站設計規范(下)
太原潤昌化工工程設計有限公司   2012-12-18 09:13:28 作者:SystemMaster 來源: 文字大小:[][][]

5 設備選擇

5.0.1 氫氣站設計容量通常是根據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,設計容量按班平均小時耗量計算。若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,以用氫氣罐儲氣進行調節。但是電 力部門計算設計容量是按全部氫冷發電機的正常消耗量,以及能在大約7d的時間內積累起相當于****一臺氫冷發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計容量的規定,應十分重視對市場需求的調查分析,否則將會因設計容量過大,設備得不到發揮,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) 作為此類設備的性能參數、產品質量的主要體現,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、制造廠家經過研究開發,改進制造工藝或槽體結 構,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;國內研制的新型壓力水電解制氫裝置可達4.2~4.5kW•h/Nm3•H2。

鑒于以上情況,在本條中規定:“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。”

新建氫氣站設置2臺及以上水電解制氫裝置時,宜選用同一型號、同一規格的水電解制氫裝置,以便于操作管理及備品、備件的統一。

水電解制氫裝置是否設備用,根據用戶的用氣情況而定。因為水電解槽槽體不易損壞,根據生產實踐,常壓型一般4年以上才需對槽體進行大修,檢修時 間根據設備的復雜程度、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。又因各廠在停產后對全廠的經濟效益影響也不一樣,因此本條 規定宜設備用。但當水電解制氫裝置檢修能與用戶檢修同步進行,或利用節、假日進行檢修,不中斷供氣,或用戶有其他臨時氫氣源能滿足用氫設備的用氣,或氫氣 站內設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 不設備用。

5.0.3 制定本條的依據是:

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。規定原料水制備能力不宜小于4h原料水耗量是能滿足生產需要的。規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,供全天使用。

2 原料水制取裝置、儲水箱及其水泵的材質,應采用不污染原料水質和耐腐蝕的材料制作;目前國內采用如下幾種:不銹鋼、鋼板內襯聚乙烯、鋼板內涂耐腐蝕漆或全部為聚氯乙烯塑料板。設計時可根據水箱容積、制作條件和經濟條件等因素確定。

3 據調查,水電解制氫裝置是根據水電解槽槽體壽命和實際使用狀況,逐臺進行檢修。檢修時都是將水電解槽及其附屬設備內的電解液全部返回至堿液收集箱內,待設 備檢修任務完成后重復使用,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,國內各種水電解制氫裝置電解液充裝量差別較 大,

5.0.4 吸附器組是變壓吸附提純氫系統的主體設備,吸附器的性能參數將決定PSA系統的技術性能——處理能力、產品氫氣純度和雜質含量、產品氫氣產量等。我國在 PSA制氫技術的研究開發和設計、制造、實際運行方面的經驗表明:吸附器組的規格尺寸、內部構件應以提高氫回收率、減少制造成本為基本原則。吸附器組的吸 附器數量,應根據變壓吸附提純氫系統的原料氣組成、壓力(即吸附壓力)、吸附劑的吸附容量、產品氫氣的產量和純度、氫回收率等因素確定。在一定的范圍內吸 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相同;吸附塔數量與工藝時序和氫回收率有關,為滿足較高的氫氣回收率,應增加 工藝過程的均壓次數,多次均壓需要通過數臺吸附器來完成;對用氫要求連續供應的裝置,應設多床吸附,以實現在線切換。所以,本條規定:變壓吸附提純氫系統 的吸附器組的容量和吸附器數

量,應按條文列出的各種因素,經技術經濟比較后確定。

5.0.5 甲醇轉化制氫系統的容量和配置與氫氣的純度及消耗量有關,根據用戶用氫量的要求,甲醇轉化制氫系統的容量可以從幾十標方到幾千標方。氫氣的純度越高,同樣產氫量裝置的容量就越小。

甲醇轉化制氫反應的壓力通常為1.O MPa,若用氫壓力超出1.O MPa,則必須設置氫氣增壓系統。如氫氣用于灌充鋼瓶,則需在變壓吸附裝置后面設氫氣壓縮機。

甲醇轉化制氫系統所需熱量與現場工作條件有關,如現場有中壓蒸氣供應可直接用于加熱。對沒有熱源的場合可通過設置加熱爐進行加熱,視現場條件選擇油、煤、天然氣作為燃料來加熱熱載體導熱油。

甲醇轉化制氫系統的容量確定時,還應根據現場工作條件,擬建中的甲醇轉化制氫系統及其甲醇的儲存、輸送應符合相關的國家標準,如《建筑設計防火規范》、《石油化工設計防火規范》等。

5.0.7 氫氣罐的形式有濕式和固定容積兩種,根據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6 kPa,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,由于球形儲罐最小結構容積為300m3,儲存壓力為1.6 MPa,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20 MPa)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進氣壓力、工藝用氫壓力、氫氣純度要求和****小時耗量確定的。若對要求不中斷供氫設保安儲氣者,則根據儲氣壓力、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避免純度降低等因素,應采用無油潤滑壓縮機或膜式壓縮機。如某廠純化后氫氣需設保安儲氣,氫 氣壓縮機采用無油潤滑氫氣壓縮機,吸氣壓力0.15 MPa,儲氣壓力1.2 MPa。

由于活塞式壓縮機運動部件易出故障,設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,一般不設備用。據調查,各單位亦是這樣配置的。但專業氣體廠,為保證連續對外供氣,均設備用機組。

5.0.10 純化氫氣灌瓶,為防止壓縮過程中對氫氣的污染,規定采用膜式壓縮機。據調查,各單位亦是這樣配置的。

設置空鋼瓶抽真空設備和鋼瓶加熱裝置,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行抽真空,則是從安全生產出發,避免空鋼瓶余氣壓力過低或余氣不純時的一種安全措施,并應認真進行余氣純度的分析。

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 氫氣站設置起吊設施是為了便于站內需要吊裝重量重或外形尺寸大的設備安裝、維修時使用。另據調查,采用鋼瓶集裝格進行氫氣灌充、儲運的氫氣站、供氫站內均設有起吊設施。為此本條規定,具有兩種情況之一的宜設起吊設施。

6 工藝布置

6.0.1、6.0.2 這兩條制定的依據是:

1 設有各類制氫裝置的氫氣站的生產過程、化工單元設備與各種化工產品生產過程相似,因此參照國家標準《石油化工企業設計防火規范》的規定,當氫氣站內的制氫裝置、儲氫裝置等設備室外布置時,可將氫氣站內的建筑物、構筑物和室外布置的單元設備視為一套工藝裝置。

2 在氫氣站工藝裝置內的設備、建筑物平面布置的防火間距,是參照國家標準《石油化工企業設計防火規范》GB 50160中表4.2.1的有關規定,并結合氫氣站的特點制定的。

6.0.5 制定本條的依據是:

1 在現行國家標準《建筑設計防火規范》中規定有爆炸危險的甲、乙類生產部位,宜設在單層廠房靠外墻或多層廠房的最上一層靠外墻處。若必須在甲、乙類廠房內貼 鄰設置辦公、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,本條規定,有爆炸危險房間不應與無爆炸危險房間直接相通。根據既要 確保安全,又要適應生產要求的原則,若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,應以走廊相連或設置雙門斗隔開。實際使用中,經常保持一 樘門處于關閉狀態,避免氫氣竄入無爆炸危險房間。

2 據調查,現正運行的各種規模的氫氣站中,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,有爆炸危險房間與無爆炸危險房間之間不直接相通,以防護墻相隔或經走廊或以雙門斗相通。經多年的實際 生產運行,證明這是可行的。

6.0.7 制定本條的依據是:

1 氫氣灌瓶間、實瓶間、空瓶間與氧氣灌瓶間、實瓶間、空瓶間鑒于下列因素應分別設置:

(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,時有事故發生。為確保安全生產,嚴格管理,避免氫氣鋼瓶、氧氣鋼瓶的錯灌和實瓶、空瓶的混雜,防止事故的發生;

(3)氫氣、氧氣灌充過程中,時有事故發生。例如,北京某廠高壓高純氫氣管破裂,發生著火事故,將鋁板地面燒毀;寶雞某廠,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、空瓶間之間大部分是以門洞相通。所以規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規定,氫系統總容量不超過15000ft3(425m3)可設在專用房內,相當于壓力為15 MPa的氣瓶71瓶。

按現行國家標準《氫氣使用安全技術規程》的規定,氫氣實瓶數量不超過60瓶的可與耐火等級不低于二級的用氫廠房毗連。

現行國家標準《乙炔站設計規范》中規定,當實瓶數量不超過60瓶時,空、實瓶和灌充架(匯流排)可布置在同一房間內。

鑒于上述各標準、規范的規定,特作本條規定。

6.0.10 本條制定的依據是:

1 氫氣壓縮機間為有爆炸危險房間,電氣設施均按1區爆炸危險環境進行設防;

2 據調查,氫氣壓縮機、高壓氫氣管道及氧氣壓縮機都是氫氣站易發生事故的部位。如:某廠氫氣壓縮機,因高壓壓力表堵塞,清理不當,發生高壓氫氣著火事故;北 京某廠氫氣站,氫氣壓縮機三級排氣安全閥動作,氫氣外溢,室內發生燃燒著火;某廠氫氣站,氧氣壓縮機的潤滑用水中斷,汽缸發生燃燒,引起著火事故。

鑒于上述情況,本條規定:不得將氧氣壓縮機與氫氣壓縮機設置在同一房間內。

6.0.11 本條是在對正在運行中部分采用水電解制氫的氫氣站進行調查分析的基礎上制定的。近年來,國內已有多種壓力型水電解槽投入生產運行,由于此類水電解槽體積較 小,目前容量****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,在現場進行整體安裝。水電解槽檢修時,可將槽體運送至檢 修場所進行檢修。為此,本條規定: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、運輸過程中發生瓶倒事故。不僅會造成操作人員受傷,而且還會誘發著火、爆炸,損壞房屋等嚴重后果。如:北京某廠曾發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;上海某廠曾發生氫氣鋼瓶瓶倒事故,瓶閥損壞漏出氫氣,發生氫氣著火;咸陽某廠在氫氣灌充時,未將鋼 瓶固定,引起瓶倒,發生氫氣著火事故;寶雞某廠也因氫氣鋼瓶倒下,瓶嘴漏氣,發生著火爆炸,玻璃窗被震碎。為此,為確保氫氣鋼瓶灌充、儲存、運輸中的安 全,本條規定應有防止瓶倒的措施。

6.0.15 制定本條的依據是:

1 國家標準《石油化工企業設計防火規范》中規定: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,若在特殊情況下需要使用皮帶傳動,應采取防止靜電火花的安全措施。

2 據調查,國內氫氣站中氫氣灌瓶用的高壓氫氣壓縮大部分采用3JY-O.75/150型壓縮機,該設備為皮帶傳動,均采取了防靜電接地措施。例如,北京某廠 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 接地板和廠房內鋁板相連,鋁板與氫壓機相連接的措施。

為此,制定本條規定是必要的,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安全生產。

1 氫氣罐,不論是濕式或固定容積式都用作制氫系統的負荷調節和儲存,一旦發生事故,將會造成嚴重后果。如北京某研究所150m3濕式氫氣罐,檢修時發生爆炸事故,其鐘罩整體沖上空中然后落到離原地數米處,部分金屬、混凝土配重飛至數百米處。又如天津某電廠設有6臺容積為1Om3、 壓力為小于等于0.8 MPa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,當場炸死值班人員1名。再如某廠8m3氫氣罐,檢修時發生爆炸事故,大碎片飛出20m,小碎片飛出40m以外。

鑒于以上實例,為了確保氫氣站的安全生產,本條規定:“氫氣罐不應設在廠房內。

2 為防止濕式氫氣罐的水槽內水結凍,引起鐘罩升降不暢,以至卡死,造成氫氣罐損壞,應設有防凍措施。據調查,在我國采暖計算溫度低于O℃的地區,濕式氫氣罐均設有防凍措施,通常是采用蒸汽通入水槽進行保溫防凍。

3 《火力發電廠建筑設計技術規定》中規定:“制氫站的儲氣罐應設在室外,在寒冷地區為防止閥門凍結,可將儲氣罐的下半部做成封閉式,室內凈高不低于2.6m,其防爆要求同電解間”。如吉林某廠,設有12只1Om3氫氣罐,罐下部2.8m以下全封閉,做成閥門室。

7 建筑結構

7.0.1 氫氣站、供氫站有爆炸危險房間,在生產過程中散發、泄漏氫氣,易形成爆炸混合氣,發生火災和爆炸事故。爆炸混合氣的燃燒、爆炸擴散速度快,發生事故時疏散 和搶救較困難,將會造成較大的傷亡和損失。據調查大部分的氫氣站均為單層建筑。為減少發生事故時的損失和傷亡,故本條規定氫氣站宜為單層建筑。

7.0.2~7.0.4 這三條是按現行國家標準《建筑設計防火規范》中有關甲類生產和廠房防爆的規定制定的。

1 國家標準《建筑設計防火規范》正在修訂中,據了解該規范的修訂“報批稿”已完成,在該修訂稿中對甲類生產建筑防爆泄壓面積的規定和計算方法作了修改,因此本規范規定:氫氣站、供氫站有爆炸危險房間泄壓面積的計算應符合現行國家標準《建筑設計防火規范》的規定。

2 我國南方地區,冬季****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 按現行國家標準《建筑設計防火規范》的規定,若必須貼鄰設置車間辦公室、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。若當設置雙門斗相通時,應采用甲級防火門窗。為此本條規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生,本條規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。亦可以僅在門窗經常開啟部分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,應設氣瓶裝卸平臺。因平臺上來往操作和氣瓶運輸頻繁,應設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,雨篷及其支撐材料應為不燃材料。

7.0.9 氫氣灌瓶間設置防護墻,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,保護操作人員人身安全。一些工廠氫氣站在操作規程中 規定,當氣瓶灌充支管、夾子連接后,操作人員走到防護墻外面打開充氣總閥進行灌充。為此,本條規定應設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,瓶內氣體壓力隨溫度升高而升高,會引起超壓的不安全性,為此規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。屋蓋下表面的構造要有利于氫氣的排出,屋蓋頂部一般設自然通風帽、通風屋脊、天窗或老虎窗等,以保持通風良好,使氫氣能從****通風裝置導出。為此,本條規定有爆炸危險房間上部空間應自然通風良好,頂棚平整,避免死角。

7.0.11 氫氣站的水電解制氫間室溫較高,設置天窗不但通風好且利于排熱,當跨度大于9m時,宜設天窗。為排凈氫氣,天窗、排氣孔應設在****處。

7.0.12 據調查,即使在我國北方,氫氣站的水電解制氫間內如果自然通風不好,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的規定。此規定與目前各行業正運行中的氫氣站的水電解制氫間的屋架下弦高度基本一致;氫氣站采用變壓吸附提純氫裝置設在室內的制氫間,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定了下限值,具體執行中應視設備外形尺寸和設備檢修需要確定。

8 電氣及儀表控制

8.0.1 氫氣站、供氫站的各類設備,停電后自身不致損壞,按現行國家標準《供配電系統設計規范》規定的負荷分級,為三級負荷。

發電廠氫氣站生產的氫氣是供冷卻發電機使用,如停止供應氫氣將使發電機不能正常運行,但其氫氣罐儲量大,設計儲存期 達7~10d,制氫設備短時中斷供電,對發電機運行不致產生較大影響。當氫氣站、供氫站作為工業產品生產的動力供應源時,其負荷等級與中斷供氫所造成的損 失直接有關。如浮法玻璃生產線,用氫量大,而氫氣罐儲量小,有的工廠甚至未設氫氣罐,一旦停止供氣,將造成玻璃和錫槽上層錫液報廢,經濟損失較大。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。為了安全,規定燈具宜在低處安裝,并不得在氫氣釋放源正上方布燈。

在相同照度下,采用熒光燈等高效光源,可以減少燈數,降低造價。此外,熒光燈等高效光源使用壽命長,燈具表面溫度低,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,氫氣站內一般宜設應急照明。

8.0.5 氫氣站內有爆炸危險環境內的電纜及電纜敷設應符合現行國家標準。敷設的導線和電纜用鋼管保護時,應按本條規定進行隔離密封。

8.0.6 為保證在有爆炸危險房間內的生產設備及人身安全,應設氫氣檢漏報警裝置。目前國內生產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種各有優缺點,其中,鈀柵場效應晶體式應用的較多。據調查,使用該產品的用戶均表示滿意。其優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行聯鎖后,當氫氣超量形成隱患或事故發生時,能及時自動開啟風機進行排除。

8.0.7 制定本條的依據:

1 為確保氫氣站生產的氫氣質量和純度以及生產安全,在運行中應按規定進行純度分析,因此要配置氫氣純度分析儀、高純氫氣中雜質含量分析儀。據調查,現在運行 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,國內已有定型產品生產。已在一些制氫裝置中成套供應,提供自動分析 儀表。對變壓吸附提純氫系統,為使系統穩定運行,還應對原料氣純度或組分進行分析。

2 在水電解制氫系統生產氫氣的同時,有副產品氧。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濟效益。為確保安全,此類水電解制氫裝置,應設置本條規定的分析儀器和報警裝置,可參見本規范第4.O.3條的說明。

8.0.9 制定本條的依據是:

1 水電解槽是以電阻為主的非線性負荷,水電解槽常溫狀態開車時,需要調節電壓,使電流逐步升高,直至達到額定電流,歷時數小時。正常生產時,為控制產氣量, 也要調節電解電壓。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,停車時要適時調節電壓,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不同,開、停車和正常生產時需要調壓的高低有差異,因此每臺水電解槽應配置單獨整流設備供電,以便 按照需要進行調節。更重要的是,采用單獨整流設備供電,可以防止多臺水電解槽共用同一直流電源可能產生的環流現象.有利于保證水電解制氫系統安全運行和延 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、調節方便和易于實現自動穩流、穩壓等優點。隨著晶閘管質量和容量的提高,觸發線路抗干擾性能和保護環節的不斷改善,使用范圍正逐步擴大。不足之處是選用或運行不當時,回路中出現高次諧波,引起損耗加大,甚至使網絡波形畸變。

硅整流器具有輸出波形好、工作可靠和維修方便、可自動穩定電流等優點,使用比較廣泛,但采用飽和電抗器調壓和自動穩流噪聲大,整流效率低。

2 整流器配置專用整流變壓器后,可防止環流和整流器輸出的偏流現象,起到電氣隔離作用,有利于保證生產安全、節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按三角形(△)接線,可消除.三次諧波電流對電網的干擾。

3 晶閘管和硅整流設備是諧波發生源,能向電網注入諧波電流,造成電網電壓正弦波畸變,電能質量下降。按原電力部頒發的《電力系統諧波管理暫行規定》,整流裝置對電網的諧波干擾應限制在允許的范圍內,方能接電運行。

8.0.10 本條制定的依據是:

1 高壓整流變壓器室的設計要求與配電變壓器室相同。因此設計時,應按《10kV及以下變電所設計規范》執行。

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安全,在高壓側要有直觀的斷電點。為此,規定在高壓進線側宜設負荷開關或隔離開關。

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生火花,一般應采用以下措施:

(1)母線在地溝內敷設,且地溝設蓋板;

(2)母線明敷時要有保護網罩,如金屬網罩等;

(3)母線連接采用焊接;

(4)螺栓連接(母線與設備間)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系十分密切,兩處又都是有爆炸危險環境,為便于協調生產,規定應設置聯系信號。

8.0.12、8.0.13 這兩條是規定氫氣站、供氫站在通常情況下,為了安全、穩定的運行和方便進行管理,應設置的壓力檢測、溫度檢測項目。

8.0.14 氫氣站、供氫站通常情況下均應設自動控制系統,近年來建設的站房都是這樣做的,只不過自控范圍、內容有所不同。氫氣站無人值守的全自動控制系統,國內已有實例,但因造價較高,應按業主需要確定。

9 防雷及接地

9.0.2 根據現行國家標準《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》及本規范第1.0.3條的規定,氫氣站、供氫站內部分房間以及氫氣罐為1區爆炸危險環境。按現行 國家標準《建筑物防雷設計規范》規定,凡屬于1區爆炸危險環境為第一或第二類防雷建筑,因此本條規定:“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行國家標準《建筑物防雷設計規范》的有關規定執 行。

9.0.3 Ⅰ類防雷建筑物應設獨立避雷針、架空避雷線或架空避雷網,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,作了本條的規定。

9.0.4 有爆炸危險房間內的較大型金屬物(如設備、管道、構架等)應進行良好的接地處理,是防雷電感應的主要措施。在正常環境無銹的情況下,管道接頭、閥門、法蘭 盤等接觸電阻一般均在0.03Ω以下。但若管道接頭生銹,會使接觸電阻增大。根據試驗,螺栓連接的法蘭盤之間如生銹腐蝕,在雷電流幅值相當低 (10.7kA)的情況下,法蘭盤間也能發生火花。氫氣站如不注意經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 本條是參照現行國家標準《建筑物防雷設計規范》中有關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《化工企業靜電接地設計規程》中的有關規定和要求制定本條。

9.0.7 本條的制定根據是:多年來大部分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驗。

9.0.8 凡需接地的設備、管道設接地端子,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、石油化工等行業的氫氣站均設有一定容積的氫氣罐,當暫時中斷供水,各類制氫裝置停止運行,也不會影響供氫及制氫設備的安全,氫氣站用水 采用一路供水。但玻璃等行業部分氫氣站無氫氣罐,若制氫設備停止運行,中斷供氫,使浮法玻璃生產用錫槽的錫液氧化,將會造成較大損失,該類工廠冷卻水均為 兩路供水。

10.0.2 制定本條的依據是:

1 根據國家節約用水政策及供水日趨緊張的狀況,應對直流供水進行限制,所以規定冷卻水宜為循環水。

氫氣站、供氫站冷卻水宜與全廠循環冷卻水統一考慮,有的站自行設置時,宜采用閉式循環系統。

2 據調查,現有氫氣站冷卻水水壓一般在0.15~0.35 MPa范圍,已滿足需要。冷卻水水質及排水溫度按《壓縮空氣站設計規范》的有關要求確定。對冷卻水的熱穩定性的要求是防止結垢,部分工廠采用軟水復用或循環。

3 氫氣站、供氫站裝設斷水保護裝置是十分必要的,否則水壓不夠,造成制氫設備、氫氣壓縮機等運行不正常,甚至發生事故。冷卻水中斷后還會使氣體溫度升高,影響制氫、供氫系統正常運行。因此,本條規定應設斷水保護裝置。

10.0.5 已調查的氫氣站、供氫站有爆炸危險房間及電氣設備房間,如變壓器間、直流電源室、配電間、控制室,均設有二氧化碳、“干粉”等滅火裝置;電氣設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:一是達到一定的濃度范圍,二是有明火。所以“嚴禁明火”是氫氣站、供氫站至關重要的安全措施之一,而且,不得采用電爐、火爐等明火取暖。

要求選用易于清除灰塵的散熱器,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,以確保安全。

11.0.2 生產房間采暖計算溫度不低于15℃是按照《工業企業設計衛生標準》的規定。空、實瓶間內不是經常有人值班、作業,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℃,是為了防止室內結冰,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15 MPa)的高壓容器,為防止氫氣鋼瓶受熱超壓,所以制定本條規定。對條文中規定的房間內的散熱器,應采取隔熱措施。

11.0.5 制定本條的依據是:

1 如果室內通風不良,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,無疑是安全防爆的有效措施之一。

現行國家標準《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》中規定:“當通風良好時,應降低爆炸危險區域等級;當通風不良時,應提高爆炸危險區域等級。”

事故排風裝置,是針對制氫系統一旦發生大量氫氣泄漏事故時,自然通風的換氣次數不能適應緊急置換、氫氣擴散的要求而設置并即時啟動。

2 據調查,現運行中的氫氣站內有爆炸危險房間每小時自然換氣次數和事故排風換氣次數,均分別按3次和小于12次設計,已安全運行幾十年,未曾發現因換氣次數選用不當而釀成事故。

12 氫氣管道

12.0.1 氣體的流速有經濟流速和安全流速之分,對可燃性氣體主要應著眼于安全流速。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的可燃性混合物和著火源同時存在,是燃燒和爆炸的兩個基本條 件。為此,應管理好可燃燒性物質,防止氫氣泄漏、逸出和積累,注意系統的密封、抑制和監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。

氫氣在管道內流動,當流速大,與管壁摩擦增強,特別是管道內含有鐵銹雜質時,形成靜電火花。據美國宇航局統計的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,氫氣管道設計中控制流速為8m/s,本規范修訂 前,規定碳鋼管中氫氣****流速:當壓力大于1.6 MPa時為8m/s,0.1~1.6 MPa為12m/s;不銹鋼管為15m/s。原規范執行中一些單位詢問和提供超過規定****流速的有關問題和情況,如揚子石化一巴斯夫公司提供,該公司相關 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、設備和技術交往,許多單位實際又突破原規范的規定流速

氫氣流速比修訂前規定流速有所提高是可行的。為確保安全生產,應在接地、防泄漏方面加強技術措施。隨著技術、材料及施工管理水平的提高,這是完 全可以做到的,如:管道內壁除銹至本色;碳鋼管氬弧焊作底焊,防焊渣落入管道中;安裝過程中和安裝后防止焊渣、鐵銹遺留在管內并進行吹掃;泄漏量試驗要求 泄漏率以小于O.5%為合格;室外管道接地,閥門、法蘭金屬線跨接,設備、管道設接地端頭等。

在國家標準《氧氣及相關氣體安全技術規程》GB 16912-1997中規定管道中氧氣的****允許流速為:工作壓力大于0.1小于或等于3.0 MPa時,碳鋼15m/s、不銹鋼25m/s;工作壓力大于3.0小于10 MPa時,不銹鋼10m/s。本次修訂參考此規定對氫氣****流速作了適當修改。

12.0.2 為避免因氫氣泄漏造成燃燒和爆炸事故的發生,規定氫氣管道的管材應采用無縫鋼管,不采用具有焊縫的焊接鋼管、電焊鋼管等。

12.0.4 法蘭和墊片的選用按工作介質的壓力、溫度和需要密封程度確定。由于氫氣易泄漏,密封程度要求高,規定壓力大于2.5 MPa采用凹凸式或榫槽式或梯形槽法蘭。

根據實際使用情況和保證氫氣管道連接部位的密封,規定工作壓力小于10MPa,氫氣管道墊片采用聚四氟乙烯或金屬纏繞式墊片;壓力大于等于10 MPa,墊片采用硬鋼紙板或退火紫銅板。

12.0.5 氫氣是易燃易爆氣體,管道應采用焊接,以防止產生泄漏。與設備、閥門連接處允許采用法蘭或絲扣連接,是因受閥門、設備本身連接方式的限制,從國內外氫氣管道敷設情況看,幾乎全是采用這種方法。

絲扣連接處采用聚四氟乙烯薄膜作填料,具有清潔、施工方便,安全性、密封性好的優點,目前國內外應用較為普遍,可以替代以往常用的涂鉛油的麻或棉絲。

12.0.6 管道穿過墻壁或樓板時,為使管道不承受外力作用并能自由膨脹及施工檢修方便,故要求敷設在套管內;套管內的管段不得有焊縫,是為了避免因有焊縫不便檢查而 無法發現泄漏氫氣所帶來的不安全性。此外,為防止氫氣漏人到其他房間引起意外事故,故要求在管道與套管的間隙應用不燃材料填堵。

12.0.7 為防止檢修其他管道時,焊渣火花落在氫氣管道上發生危險,也為了防止氫氣管道發生事故時影響其他管道;又因氫氣輕,極易向上擴散,所以規定氫氣管道布置在其他管道外側和上層。

12.0.8 輸送濕氫及需做水壓試驗的管道,因有積水、排水問題,規定管道坡度不小于3‰ ,并在****點處設排水裝置排水,防止排水時氫氣泄漏。

12.0.9 氫氣放空管設阻火器,是為了在氫氣放空時,一旦雷擊引起燃燒爆炸事故時起阻止事故蔓延作用。阻火器位置以往有的設在室內,以便于維修;也有的設在室外,利于防雷擊。本條規定,應設在管口處。氫氣放空管高出屋脊1m是為使氫氣排空時,不倒灌入室內。

壓力大于O.1 MPa氫氣放空管,為防止氫氣放空時流速過大,并考慮放空管設在室外被雨水、濕空氣腐蝕產生鐵銹引起放空時氫氣的燃燒、爆炸事故,本條規定放空管在阻火器后的管材應采用不銹鋼管。

12.0.10 本條制定的依據是:

1 氫氣站、供氫站和車間內氫氣管道,為便于施工和操作維修,避免或減少泄漏時的不安全性,規定宜沿墻、柱架空敷設。

2 為避免因氫氣泄漏造成不必要的人身和國家財產的損失,規定氫氣管道不準穿過生活間、辦公室和穿過不使用氫氣的房間。

3 進入用戶車間設切斷閥,是為便于車間管理,安全生產。一旦事故發生時,切斷氣源。設流量記錄累計儀表,便于車間獨立經濟核算。

4 氫氣系統在投入使用前或者需要動火檢修時,均需以氮氣或其他惰性氣體進行系統的吹掃置換,因此規定管道末端設放空管。

5 氫氣的火焰傳播速度快,一旦回火便迅速傳至整個系統,后果嚴重。接至有明火的用氫設備的支管上裝設阻火器,是為了在一臺用氫設備出事故產生回火時不影響或盡量減少影響其他使用點的一項安全措施,以達到安全生產。

12.0.11 本條制定的依據是:

1 氫氣為易燃易爆氣體,為防止氫氣管道火災事故擴大,故規定支架采用不燃材料制作;

2 為防止濕氫管道在寒冷地區結凍堵塞,規定采取防凍措施。一般采取管道保溫或采用不超過70℃的熱水管伴隨保溫。

12.0.12 本條制定的依據是:

1 埋地敷設深度,按現行國家標準《工礦企業總平面設計規范》規定。

2 土壤腐蝕性等級分為低、中、高三級,防腐層分別采用普通、加強及特加強三個等級。

一般情況下埋地氫氣管道采用加強級防腐層。

3 按現行國家標準《工礦企業總平面設計規范》中有關管線綜合和綠化布置的規定。當必須穿過熱力地溝時,加設套管。規定套管和套管內的管段不應有焊縫,是為了防止氫氣泄漏進入地溝甚至竄人建筑物、構筑物內,形成氫氣爆炸混合物,引起事故的發生。

4 敷設在鐵路和不便開挖的道路下面的管道設套管,主要考慮到便于氫氣管檢修,同時避免使氫氣管道承受外力作用。套管內的管段應是無焊縫的。

5 為防止從管底到管子上部以上300mm范圍內回填土塊、石頭等雜物形成空洞,一旦氫氣泄漏時,積聚形成爆炸性氣體,故回填土前應在管子上部300mm范圍內,用松散土填平夯實或填滿砂子后才可再回填土。

12.0.13 明溝敷設在電力部門應用較多,實質上是一種低架空敷設,其要求與架空敷設相同。為確保安全,本條作了較嚴格的規定。

12.0.14 氫氣管道能否安全運行,施工條件和施工質量起著很重要的作用,必須引起重視。目前國內現行國家標準對所有各種工業管道作出的規定具有通用性、普遍性。對氫 氣管道來說,因它是易燃易爆氣體,具有危險性,從安全角度需要作補充規定。本條就是根據國內經驗提出的氫氣管道設計對施工及驗收的要求。

1 氫氣管道引起燃燒爆炸的條件有兩個:一是形成氫氣與空氣或氧氣的爆炸混合氣;二是有火源。為防止氫氣事故的發生,必須要千方百計地消除或防止產生上述兩個 條件。根據這一基本點,氫氣管道中如有鐵銹、焊渣等雜物時,被高速氫氣流帶動與管壁摩擦容易產生火源,特別是管道內壁有毛刺、焊渣突出物時更增加碰撞起火 的危險,所以應比其他管道要求嚴格。

2 碳鋼管焊接采用氬弧焊作底焊,是防止焊渣進入管道內的一項安全技術措施,但施工費用增加,以往氫氣管道并未這樣做,為此,本條規定宜采用氬弧焊作底焊。

3 為確保氫氣管道系統安全運行,在安裝過程中每個環節每個步驟均要采取措施防止焊渣、鐵屑、可燃物等進入,否則在管道安裝完畢再來檢查和消除是十分麻煩、十分困難的,不易徹底清除于凈。為此,規定應采取措施,防止焊渣等進入管內。

4 氫氣管道強度試驗、氣密性試驗和泄漏量試驗是檢驗施工安裝最終質量的重要手段,為統一標準制定本條。

一般管道強度試驗以液壓進行,考慮到液壓試驗后,水分除去很困難,易使管道內壁產生銹蝕,影響安全運行。為此,規定對壓力小于3.O MPa的氫氣管道做氣壓強度試驗;對壓力大于等于3.0 MPa的管道,為了安全,采用水壓強度試驗。以氣壓做強度試驗時,應制定嚴密的安全措施,防止意外事故的發生。

氣密性試驗一般管道按工作壓力進行,考慮到氫氣滲透性強,為防止泄漏,按照現行國家標準《鋼制壓力容器》規定的氣密性試驗壓力,規定為1.05P。

對泄漏量試驗合格的泄漏率規定,是根據氫氣滲透性強的特性,經國內多年實踐證明可行,并符合安全要求。泄漏率可按下列計算方法進行:

附錄A 氫氣站爆炸危險區域的等級范圍劃分

A.0.1 氫氣站爆炸危險區域的等級范圍劃分,是以現行國家標準《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB 50058中的有關規定和氫氣站設計的特點制定。

A.0.2 氫氣密度小、易擴散,參照GB 50058中對比空氣輕的可燃氣體的生產、儲存、使用場所的有關規定,本標準規定:氫氣站內制氫間等有爆炸危險房間為1區;從這類房間的門窗邊沿計算的房 間外,半徑為4.5mm的地面、空間區域為2區;氫氣站的室外制氫設備、氫氣罐等,從設備邊沿計算,距離為4.5m、頂部距離為7.5m的區域為2區;對 氫氣排放口,從排放口計算,半徑為4.5m的空間和頂部距離為7.5m的區域為2區。

 

版權所有:太原潤昌化工工程設計有限公司  公司地址:太原市晉陽街平陽路口往東30米納達科技大廈西304室  公司網址:www.qpxnx.tw

公司電話:0351-6822958   晉ICP備13000767號公司傳真:0351-6822958   公司郵箱:[email protected]    
    業務手機:18835182725(何先生) 技術支持:
龍采科技山西網站建設山西百度推廣后臺

 

微信捕鱼技巧 AG捕鱼王二代iOS下载 彩宝网首页走势图 赛车pk拾开奖查询 快乐时时和澳洲一样的吗 今天30选5开奖结果 山东时时犯罪记录 广东11选5任选型码走势图 北京pc开奖官方网站 赛车pk10大师计划 吉林十一选五走势图彩经网 快三怎么玩和值稳赚 彩票大奖图片 足彩什么app比较好 黑龙江时时开奖软件 甘肃11选5投注 5分彩票app