【正文】 對(duì)沒有熱源的場(chǎng)合可通過(guò)設(shè)置加熱爐進(jìn)。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(jī)。氫氣的純度越高，同樣產(chǎn)氫量裝置的容量就越小。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(yīng)按條文列出的各種因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。吸附器組的吸附器數(shù)量，應(yīng)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。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。檢修時(shí)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(fù)使用，所以堿液收集箱的容積應(yīng)大于每套水電解制氫裝置及堿液管道的全部體積之和。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)水箱容積、制作條件和經(jīng)濟(jì)條件等因素確定。規(guī)定儲(chǔ)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。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(shí)際耗量一般按850～1000g／Nm3?H2計(jì)，～／Nm3?H2。但當(dāng)水電解制氫裝置檢修能與用戶檢修同步進(jìn)行，或利用節(jié)、假日進(jìn)行檢修，不中斷供氣，或用戶有其他臨時(shí)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(chǔ)存氫氣而不影響用戶使用氫氣時(shí)，則可不設(shè)備用。因?yàn)樗娊獠鄄垠w不易損壞，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，常壓型一般4年以上才需對(duì)槽體進(jìn)行大修，檢修時(shí)間根據(jù)設(shè)備的復(fù)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?！毙陆錃庹驹O(shè)置2臺(tái)及以上水電解制氫裝置時(shí)，宜選用同一型號(hào)、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。表3列出文獻(xiàn)報(bào)道的國(guó)內(nèi)外一些水電解制氫裝置的主要性能參數(shù)。近年來(lái)各國(guó)的科技工作者、制造廠家經(jīng)過(guò)研究開發(fā)，改進(jìn)制造工藝或槽體結(jié)構(gòu)，使水電解制氫裝置的單位氫氣電能消耗得到了降低。本條第3款是對(duì)外銷的商用型氫氣站的設(shè)計(jì)容量的規(guī)定，應(yīng)十分重視對(duì)市場(chǎng)需求的調(diào)查分析，否則將會(huì)因設(shè)計(jì)容量過(guò)大，設(shè)備得不到發(fā)揮，造成虧損。在用氫量高于或低于晝夜平均小時(shí)耗量時(shí)，以用氫氣罐儲(chǔ)氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。5 設(shè)備選擇5．0．1 氫氣站設(shè)計(jì)容量通常是根據(jù)用戶氫氣耗量和使用氫氣的特點(diǎn)確定，當(dāng)氫氣用戶為三班均勻使用氫氣時(shí)，設(shè)計(jì)容量按班平均小時(shí)耗量計(jì)算。4．0．15 各類制氫系統(tǒng)在檢修、開車、停車時(shí)，都應(yīng)進(jìn)行吹掃置換，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，達(dá)到規(guī)定值，方可進(jìn)行檢修動(dòng)火、開車、停車。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)。4．0．13 為確保氫氣灌裝系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的安全裝置，這是因?yàn)椋阂皇菤錃鉃橐兹?、易爆和易泄漏的氣體；二是灌裝系統(tǒng)為高壓運(yùn)行，一般氫氣灌裝壓力大于15 MPa；三是氫氣灌裝容器均為高壓氣瓶。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(wú)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(jí)氫氣純化系統(tǒng)。4．0．12 按表2所列，各行業(yè)對(duì)氫氣純度和雜質(zhì)含量的要求是不相同的。這里要強(qiáng)調(diào)的是氫氣、氧氣中冷凝水疏水裝置或排水水封應(yīng)各自設(shè)置，不得合用一個(gè)疏水裝置或排水水封，這是為了避免形成氫氣、氧氣爆炸混合氣。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(guò)程中，沒有氫氣泄漏到房間內(nèi)。如：上海某廠氫氣管道積水，在氣水分離器處向房間內(nèi)直接排水，曾在一次排放冷凝水過(guò)程中，操作人員違章離開現(xiàn)場(chǎng)，致使氫氣排入房間內(nèi)，氫氣濃度達(dá)到了爆炸極限，當(dāng)操作人員開燈時(shí)，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(shí)，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(shí)，發(fā)生爆炸，炸壞房屋，2人輕傷。4．0．11 各種制氫系統(tǒng)的氫氣中冷凝水排放過(guò)程中將不可避免地有少量氫氣同時(shí)排出．若操作不當(dāng)或操作人員未及時(shí)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(huì)造成爆炸事故等嚴(yán)重后果。如某研究所的一座濕式氫氣罐，為檢修動(dòng)火，打開氫氣罐放空管排放氫氣達(dá)7d，因未用氮?dú)獯祾咧脫Q，仍發(fā)生了氫氣罐爆炸事故，造成設(shè)備損壞，3人死亡。4．0．10 本條第1款是氫氣罐的超壓保護(hù)裝置，是確保氫氣罐安全、可靠運(yùn)行必須具備的基本技術(shù)措施。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(yīng)設(shè)置高壓(如壓力大于40MPa)氫氣罐。二是金屬氫化物儲(chǔ)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(chǔ)存氫氣。1 氫氣站、供氫站一般設(shè)有一定儲(chǔ)量的儲(chǔ)氣設(shè)施，目前氫氣儲(chǔ)氣設(shè)施主要有兩類：一是高、中、低壓氫氣罐，氫氣罐的儲(chǔ)氫壓力、儲(chǔ)氫能力應(yīng)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(fù)荷變化狀況等因素確定。本條的第2款至第4款的安全保護(hù)裝置一般是由氫氣壓縮機(jī)制造廠配套提供。這里特別要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是：氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣氫氣管應(yīng)設(shè)低壓報(bào)警和超限停機(jī)裝置，由于氫氣為可燃?xì)怏w，不允許在氫氣壓縮機(jī)進(jìn)口氫氣壓力的不正常降低，若因操作不慎進(jìn)口壓力降低以致吸入空氣，形成爆炸混合氣，將可能造成嚴(yán)重人身傷亡、設(shè)備損壞的事故，所以本條作為強(qiáng)制性條文的規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)必須遵守。本條第1款的規(guī)定，是對(duì)氫氣壓縮機(jī)進(jìn)行超壓保護(hù)，確保安全、可靠運(yùn)行的必須具備措施之一。回流旁通管上的調(diào)節(jié)閥一般采用手動(dòng)、氣動(dòng)、自力式等。本條規(guī)定在中、低壓氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣、排氣管之間，應(yīng)設(shè)回流旁通管。同時(shí)為確保安全生產(chǎn)，本條還規(guī)定凡數(shù)臺(tái)氫氣壓縮機(jī)經(jīng)同一根吸氣管吸氣時(shí)，應(yīng)裝設(shè)確保氫氣保持正壓的措施，如設(shè)氫氣壓力報(bào)警、回流調(diào)節(jié)裝置、氫氣壓縮機(jī)的進(jìn)氣管與排氣管之間設(shè)旁通管等措施。為此，本條規(guī)定氫氣壓縮機(jī)前應(yīng)設(shè)氫氣緩沖罐。為獲得純氫產(chǎn)品應(yīng)設(shè)置變壓吸附裝置，經(jīng)分離可獲得99％～％純度的氫氣。根據(jù)反應(yīng)溫度的要求，外部供熱一般采用加熱導(dǎo)熱油為反應(yīng)器提供熱量；通過(guò)增設(shè)換熱器回收轉(zhuǎn)化器的熱量，以達(dá)到熱量的合理利用。甲醇裂解制氫的原料是甲醇和脫鹽水，甲醇儲(chǔ)罐是必不可少的設(shè)備。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(guò)增壓返回到廠區(qū)燃料氣管網(wǎng)作氣體燃料，回收能量。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(shí)序的變化，每個(gè)周期輸出的氫氣氣量和壓力均有一定的波動(dòng)，故增設(shè)氫氣緩沖罐可使輸出氫氣的壓力波動(dòng)減少、流量穩(wěn)定。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)。2 ～ MPa，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(duì)提高氫氣收率也不利。4．0．5 變壓吸附提純氫系統(tǒng)，通常應(yīng)設(shè)有下列裝置：1 原料氣中一些在變壓吸附系統(tǒng)吸附劑上通過(guò)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(yù)處理系統(tǒng)。采用抽真空解吸的變壓吸附提氫工藝與常壓解吸工藝比較，前者可增加氫氣的回收率，但同時(shí)又增加設(shè)備的投資及能耗。氫氣負(fù)荷變化可通過(guò)多床吸附器的切換及調(diào)整吸附時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。如焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置的脫氧及干燥系統(tǒng)。2 產(chǎn)品氫氣的壓力取決于吸附壓力的選擇，若超出吸附壓力，需增設(shè)產(chǎn)品增壓系統(tǒng)。原料氣組成的差異直接影響系統(tǒng)的配置，組成復(fù)雜的原料氣，根據(jù)其雜質(zhì)的成分及含量應(yīng)增設(shè)預(yù)處理設(shè)施，且雜質(zhì)組成將直接影響產(chǎn)品氫的收率。4．0．4 變壓吸附提純氫系統(tǒng)設(shè)置通常應(yīng)根據(jù)下列因素確定：1 變壓吸附的原理是基于不同的氣體組分在相同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。水封高度約為1500mm。同時(shí)，還應(yīng)設(shè)氧中氫含量報(bào)警裝置。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(dāng)回收電解氧氣時(shí)，必須設(shè)置氧中氫自動(dòng)分析和手工分析儀裝置。嚴(yán)重時(shí)，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(huì)發(fā)生爆炸事故。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)驗(yàn)。江蘇化工廠氫氣站副產(chǎn)氧氣回收灌瓶多年，氧氣灌瓶可達(dá)1500瓶／d，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)調(diào)查了解，近年來(lái)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。氧氣若回收使用，可提高氫氣站的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約電能，相應(yīng)降低氫氣的單位能耗。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(guò)濾器，還在堿液配制箱出口管路等處設(shè)有堿液過(guò)濾器。為避免電解液中過(guò)多的雜質(zhì)堵塞進(jìn)液孔或出氣孔或在電解小室內(nèi)沉積機(jī)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(guò)濾器。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(jìn)行配制；在水電解槽檢修時(shí)，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(fù)使用，因此，本款規(guī)定：水電解制氫系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有堿液配制、回收裝置。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，所以本規(guī)范對(duì)原料水來(lái)源不作規(guī)定。3 本款規(guī)定：在水電解制氫系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)有原料水制備裝置，包括原料水箱、原料水泵等。2 鑒于水電解制氫裝置在開車、停車或發(fā)生事故時(shí)，都應(yīng)將純度不合格的氣體或置換氣體排入大氣，只有在經(jīng)過(guò)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。我們?cè)谡{(diào)查統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外商品化生產(chǎn)的水電解槽有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上，在本款中規(guī)定水電解槽出口氫氣、。所以本款規(guī)定：應(yīng)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。因此，在水電解制氫裝置運(yùn)行中，必須確保氫、氧側(cè)(陰極、陽(yáng)極側(cè))的壓力差不能過(guò)大，若超過(guò)某一設(shè)定值后，就會(huì)造成某一電解小室或多個(gè)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(yán)重時(shí)形成爆炸混合氣。1 水電解制氫過(guò)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(huì)發(fā)生氫氣、氧氣相互摻混形成爆鳴氣。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。只要需用氫氣的企業(yè)、地區(qū)有合適的原料氣，如煤制合成氣、天然氣、煤層氣、焦?fàn)t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。水電解制氫系統(tǒng)具有氫氣純度高、維護(hù)操作方便，但電能消耗較大；二是變壓吸附法(簡(jiǎn)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。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。同上一例，若該用氫企業(yè)鄰近處有豐富、低廉的副產(chǎn)氫氣(焦?fàn)t煤氣、氯堿廠副產(chǎn)氫等)時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，也可采用變壓吸附法提純氫獲得所需的氫氣。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)模的不同和電力供應(yīng)、含氫原料氣供應(yīng)的差異，需要經(jīng)過(guò)比較選擇合適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)類型的基本因素，供氫氣站設(shè)計(jì)人員參照?qǐng)?zhí)行。4 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。據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)此類供氫站運(yùn)行中采取如下做法：南京某廠使用鄰近的某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(jī)；自貢某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；北京某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。若供氫站的占地面積不超過(guò)500m2時(shí)，為了方便管理，減少占地面積，可與耐火等級(jí)不低于二級(jí)的用氫車間或其他非明火作業(yè)的丁、戊類車間毗連。3．0．6 制定本條的依據(jù)是：1 按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：當(dāng)氫氣實(shí)瓶數(shù)量不超過(guò)60瓶時(shí)，可與耐火等級(jí)不低于二級(jí)的用氫廠房毗連；2 美國(guó)防火標(biāo)準(zhǔn)NFPA51中規(guī)定：在建筑物內(nèi)儲(chǔ)存的燃?xì)鈿馄?，除正在使用或連接后準(zhǔn)備使用者外，乙炔及非液化氣體的儲(chǔ)存量不應(yīng)超過(guò)2500立方英尺(約70m3)；3 根據(jù)對(duì)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(chǔ)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)。與氫氣站毗連的其他車間的建筑耐火等級(jí)，應(yīng)與氫氣站一致，不應(yīng)低于二級(jí)?？紤]到氫氣的爆炸著火范圍寬，點(diǎn)火能低，爆炸威力大，為了保證氫氣生產(chǎn)的安全和一旦發(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(yīng)超過(guò)1000m2，為防火分區(qū)最大允許占地面積的1／3。為此，在遵守現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的前提下，且符合本條各款的規(guī)定時(shí)，允許氫氣站與其他車間呈L形、П形、Ш形毗連布置。氫氣罐總?cè)莘e計(jì)算時(shí)，工作壓力的單位為(kg／cm2)，如某氫氣罐的水容量為4m MPa(絕對(duì)壓力)，則氫氣罐總?cè)莘e≈415≈60m3 。 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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定具體化。據(jù)調(diào)查，設(shè)有圍墻者占有較大比例，有的單位在建設(shè)過(guò)程中未設(shè)圍墻，投產(chǎn)運(yùn)行后，為防止事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)，后增設(shè)了圍墻。有的單位若中斷供氫將會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失或工廠停產(chǎn)。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)生以及避免發(fā)生爆炸等事故造成較大的人身傷亡及經(jīng)濟(jì)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。3 《工礦企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：“易燃、易爆、危險(xiǎn)品生產(chǎn)設(shè)施，應(yīng)布置在企業(yè)的偏僻地帶”。 2 按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定：“有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房宜獨(dú)立設(shè)置”。氫氣與煤氣、天然氣、乙炔均屬可燃?xì)怏w。確定這些原則的目的，是為了確保安全生產(chǎn)，保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人身安全。1．0．4 與本規(guī)范有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范主要有：《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》、《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》、《10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》、《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工礦企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》、《氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程》、《壓縮空氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》等。氫氣站室外制氫設(shè)備、氫氣罐