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加氢站

加氢站技术规范(6加氢工艺及设施)

发布时间:2022-11-05 浏览次数:24

6.1 氢质量、计量

6.1.1 加氢站进站氢气质量应符合下列规定:

1 用于氢燃料电池汽车等的氢气质量和检验规则,应符合现行国家标准《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》GB/T37244的有关规定;

2用于氢气内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车的氢气质量和检验规则,应符合现行国家标准《氢气 第1部分:工业氢》 GB3634.1和《车用压缩氢气天然气混合燃气》GB/T34537的有关规定。

6.1.2 加氢站出站氢气的质量应按用户要求确定,并不应低于下列要求:

1用于氢燃料电池汽车等的氢气,应符合现行国家标准《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》GB/T37244等的规定;

2用于氢气内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车的氢气,应符合现行国家标准《氢气第1部分:工业氢》GB3634.1和《车

用压缩氢气天然气混合燃气》GB/T34537的有关规定。

6.1.3 加氢站的进站氢气的计量应符合下列规定:

1 当采用氢气长管拖车、氢气管束式集装箱运输氢气时,可按氢气储气瓶结构容积和起始与终止压力、温度及压缩因子进行计算;

2当采用氢气管道输送氢气时,宜采用质量流量计计量;3 当采用液氢时,应以液氢储存压力容器液位计量,液位测量宜采用电容式液位计或同等精度的测量方法;

4进站气装的最大介许误差应为+1.5%。

6.1.4 混合燃料中的进站天然气质量、计量等要求,应符合现行国家标准《车用压缩天燃气》GB18047和《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156的有关规定。氢气天然气混合燃料汽车的混合燃料比例,应根据混合燃料汽车发动机的要求确定

6.1.5 用于氢燃料电池汽车的氢气,进站氢气质量不能达到燃料电池用氢气质量标准时,应根据进站氢气纯度或杂质含量选择相应的氢气纯化装置.氢气纯化装置宜设在氢气压缩机前。

6.1.7 加氢站应设置工艺控制系统,宜根据实际需求对加氢站工艺设备的运行状态进行协同优化、管理、控制和监测。

 

6.2 氢气压缩工艺及设备

6.2.1 加氢站的氢气压缩工艺系统应根据进站氢气输送方式确定,并应符合下列规定:

1 氢气长管拖车,氢气管束式集装箱供应氢气时,加氢站内应设增压用氢气压缩机,并应按氢气储存或加注参数选用氢气压缩机和储氢容器;

2氢气管道输送供氢时,应按进站氢气压力、氢气储存或加注参数选用氢气压缩机和储氢容器;

3用于氢燃料汽车或氢气天然气混合燃料汽车时,应根据所需氢气参数和储存或加注参数选用氢气压缩机和储氢容器

6.2.1A 加氢站的液氢增压系统的设置应符合下列规定:

1 液氢增压泵的选型和台数应根据供氢压力、流量确定;宜采用活塞泵等形式,并宜设置备用液氢增压泵;

2汽化器汽化能力应由液氢流量和增压压力确定,换热形式宜为空温式;

3液氢储存压力容器与液氢增压泵之间应采用柔性连接,管道内径不应小于泵进液口直径,必要时应按工艺要求设有一定坡度

6.2.2 自产氢气采用压缩机增压后进行高压储存时,氢气进入氢气压缩机前应设缓冲罐。

6.2.3 氢气压缩机的选型和台数应根据氢气供应方式、压力、氢气加注要求,以及储氢容器工作参数等因素确定。加氢站官设营备用氢气压缩机。

6.2.4 此条删除。

6.2.5 氢气压缩机的安全保护装置的设置,应符合下列规定:

1 压缩机进出口与第一个切断阀之间,应设安全阀:

2压缩机进出口应设高压、低压报警和超限停机装置:

3 润滑油系统应设油压过高、过低或油温过高的报警装置:

4压缩机的冷却系统应设温度和压力或流量的报警和停机装置;

5压缩机进、出口管路应设置置换吹扫口;

采用膜式压缩机时,应设膜片破裂报警和停机装置:7 当采用皮带传动时,应采用防静电措施。

6.2.6 此条删除

6.2.8 氢气压缩机的运行管理宜采用可编程逻辑控制装置

(PLC)控制。

6.2.9氢气压缩机的布置.应符合下列规定:

1设在压缩机间的氢气压缩机,宜单排布置其主要通道宽度不应小于1.50m,与墙之间的距离不应小于1.00m;

2当采用撬装式氡气压缩机时,在非敞开的箱柜内应设置自

然排气、氢气浓度报警、事故排风及其联锁装置等安全设施;

3 氢气压缩机的控制盘、仪表控制盘等,宜设在专用控制柜或相邻的控制室内。

6.3氢储存系统及设备

6.3.1、加氢站内的氢气储存系统的工作压力应根据车载储氢瓶

的充氢压力确定。当充氢压力为35MPa时,加氢站氢气储存系统的工作压力不宜大于45MPa;当充氢压力为70MPa时,加氢站氢气储存系统的工作压力不宜大于90MPa。

6.3.2 加氢站内储氢宜采用高压氢气储存或液氢储存方式,其他储氢方式应经技术经济论证后采用。加氢站内的氢气储存设施宜选用专用固定式储氢压力容器。

6.3.2A固定式储氢压力容器应满足压力、温度、储氢量、寿命、使用环境等因素的要求,并有足够的安全裕量,以满足安全使用要求。

6.3.2B固定式储氢压力容器应配备操作参数记录装置,并应对压力、温度和压力波动范围超过设计压力20%的压力波动次数进行实时监测和自动记录。记录装置应满足完好并长期保存上述所有记录的要求。

6.3.2C 固定式储氢压力容器使用单位应使用取得生产许可并经检验合格的固定式储氢压力容器,并应制定操作规程,建立相应的安全生产管理制度。

6.3.2D 氢气储存压力容器使用管理应符合现行国家标准《加氢站用储氢装置安全技术要求》GB/T 34583的有关规定。

6.3.3 加氢站内氢气储存压力容器的压力宜按2级~3级分级设

置.各级容量应按各级储氢压充氢压力和充装氢气量等因素确定。

6.3.3A 采用不同设计压力的储氢容器储氢时,应采取压力控制措施,并应防止设计压力较低的储氢容器超压。

6.3.4 此条删除。

6.3.5氢气储存压力容器安全设施的设置,应符合下列规定:

1应设置安全阀,整定压力不得超过容器的设计压力;

2容器应设置氢气放空管,放空管应设置2只切断阀和取样口;

3 应设置压力测量仪表、压力传感器:

4应设置带记录功能的氢气泄漏报警装置和视频监测装置;5应设置氮气吹扫置换接口,氮气纯度不应低于99.2%。

6.3.5A液氢储存压力容器应采用高直空多层绝执形式.目满足相应技术要求。

6.3.5B 液氢储存压力容器的内容器和真空夹层均应设有安全泄放装置.泄放量设计应计及液氢迅速相变为氢气导致的超压危险。

6.3.5C 液氢储存压力容器出液管宜从内容器底部引出,并应在其液氢管路上设置切断阀。

6.3.5D 液氢储存压力容器新用或被确认污染时.应在液氢充灌

前对内容器进行吹扫置换。置换方法宜采用正压置换,并应符合下列规定:

1 应在气密性检测公格后.充人纯度不低干99%露点不高于-53C的氮气至压力为0.15MPa保压5min,然后排放至0.01MPa,如此反复充排至内容器中含氧量不超过0.5%;

2用纯度不低于99.99%的氢气,按上述方法反复充排至罐内余气杂质含量符合表6.3.5D的要求应为合格;

3置换合格后·宜保持氢气压力0.15MPa直至充装液氢。

表6.3.5液氢储存压力容器置换指标

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6.3.5E>液氢储存压力容器充装率不应大于90%。

6.3.6 瓶式氢气储存压力容器组应固定在独立支架上·宜卧式存放。同组容器之间净距不宜小于0.03m,瓶式氢气储存压力容器组之间的距离不官小于1.50m。

6.3.6A 储氢容器的底座或支架应选用不燃材料,并应满足强度要求。

6.3.7此条删除。

6.3.8储氢容器与站内汽车通道相邻时,相邻的一侧应设置安全防护栏或采取其他防撞措施。

6.3.8A 储氢容器、氢气压缩机应设护栏与公众区域隔离。护栏的高度不宜小于 2m。护栏宜选用金属材料,设计、制作、安装施工、工程验收及维护要求应符合现行行业标准《建筑防护栏杆技术标准》JGJ/T470的有关规定。

6.3.10 使用压缩机对氢气增压并充装至氢气储存压力容器时。氢气储存压力容器安全泄压装置的泄放量不应小于压缩机的最大排气量。

6.3.11 加氢站氢气长管拖车、氢气管束式集装箱应符合现行行业标准《长管拖车》NB/T10354、《管束式集装箱》NB/T10355的有关规定。

 

64氢气加氢机

6.4.2 氢气加氢机的数量应根据所需加氢的氢能汽车数量、每辆汽车所需加注氢气量、储氢容器容积以及氢气压缩机的排气量确定。加氢机性能应符合现行国家标准《汽车用压缩氢气加气机》 GB/T 31138 的有关规定。加氢机应标明是否具备主动流量调节功能或模式。

6.4.2A 加氢机对车载储氢瓶加氢时,应符会下列规定,

1 氢气压缩系统不宜直接向车载储氢瓶充装氢气;2 应保证车载储氢瓶不超温、不超压;3 液氢加注时应设置缓冲装置。

64.3 氢气加氢机应具有充装、计量和控制功能,并应符合下列规定:

1 加氢机的压力等级应符合表6.43的要求。

表6.4.3加氢机的压力等级

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2 加氢机充装氢气流量不应大于7.2kg/min.加氢机加注结束时,加注准宜为95%~100%。

3加氢机应设置安全泄压装置或相应的安全措施,其中安全阀整定压力不应高于1.375倍额定工作压力。

4加氢机计量宜采用质量流量计计量,最小分度值不应大于10g。

5加氢机应设置与加氢系统配套的自动控制装置。

6 加氢机进气管道上应设置自动切断阀。

7 除开始、停止、紧急停止等基本功能按钮外,宜减少人工选择和干预。

8加氢机加注结束时,车载储氢瓶的瓶内温度不应超过85C,压力不应超过125倍公称工作压力。

9 加氢机启动时,加氢机应测量车载氢系统初始压力,当该系统初始压力小于2.0MPa或大于公称工作压力时,应立即终止加注。

10 氢气加注过程控制应满足相应的加注技术要求。

11多通道可同时加注的加氢机,各通道的控制系统应独立设置。

6.4.5氢气加氢机的加氢软管应设置拉断阀。

6.4.6加氢软管上的拉断阀、加氢软管及软管接头等,应符合下列规定:

1 拉断阀在外力作用下分离后,两端应自行密闭:

2氢软管及软管接头应选用具有抗腐蚀性能的材料。

 

6.5 管道及附件

6.5.1 加氢站氢气管道的材料宜选用S31603或其他已试验证实具有良好氢相容性的材料。

6.5.1A选用奥氏体不锈钢材料时,其镍含量应大于12%.镍当量不应小于28.5%。镍当量应按下式计算:

Ni=Ni+12.6C+1.05Mn+0.65Cr+0.98Mo+0.35Si

(6.5.1A)式中:Ni --奥氏体不锈钢材料的镍当量;

Ni--镍元素质量分数; C--碳元素质量分数; Mn---锰元素质量分数; Cr--铬元素质量分数; Mo---钼元素质量分数;Si--硅元素质量分数。

6.5.1B 氢气管道应选用高压无缝钢管,除应符合本规范规定外,还应符合现行国家标准《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976的有关规定。

6.5.2 加氢站内的所有氢气管道、阀门、管件的设计压力不应小于最大工作压力的 1.10 倍。

6.5.2A氢气管道应设置适用于高压氢气介质的安全阀,安全阀的整定压力不应大于氢气管道的设计压力。

6.5.3 氢气管道的连接宜采用经氢相容性评定合格的焊接接头或卡套接头;氢气管道与设备、阀门的连接,可采用法兰或螺纹连接等。

6.5.3A 氢气管道系统应具有满足降低应力集中要求的柔性,并应确保管道在温度变化导致热胀冷缩时的安全。

6.5.3B 液氢管道应符合下列规定:

1 管道绝热应采用高真空多层绝热或其他满足绝热性能要求的绝热形式;

2液氢管道应设有符合管道柔性设计要求的温度补偿结构:

3 液氢管道连接宜采用焊接,液氢管道与设备或拆卸部位管道可采用平面真空绝热法兰或真空绝热承插接头连接;

4 液氢阀门等管道附件应符合液氢绝热、密封及介质相容等性能要求。

6.5.3C 液氢系统应设有独立的放空系统,并应符合下列规定:

1 应通过固定放空管向高空排放,放空管的高度应高于附近20m范围内的平台或建筑顶 5m以上:

2液氢饱和蒸汽流动速度不应超过16m/s单相流氢气流动速度不应超过150m/s;

3空管应设有防空气倒流和雨雪侵入、水汽凝集、冻结和外来异物堵塞的装置:放空管口官设阻火器或氮气吹除置换:

4排放液氢或低温氢气时,应确保出口温度不低于90K放空过程应保持正压;

5 不应将高压氢放空管与低压氢放空管连通到同一放空系统上。

6.5.3I) 液氢管道宜低架空敷设.当受条件限制时可采用明沟敷设,并应符合本规范第 6.5.6 条的规定。

6.5.4氢气放空排气装置的设置应保证氢气安全排放,并应符合

下列规定:

1 此款删除;

2 不同压力等级的放空管不应直接连通,应分别引至放空总管。放空总管应垂直向上设置,管口应高出站内设施最高点2m以上,且应高出所在地面5m以上:

3放空单管和放空总管应采取防止雨雪侵入和杂物堵寒的措施;

4放空单管内直径应大于对应安全阀的泄放口直径,放空总管的截面积应大于各安全阀泄放口截面积之和;

5放空排气装置应设静电接地装置,并应布置在防雷有效保护范围内。

6.5.6站区内氢气管道明沟敷设时,应符合下列规定:

1 不得与除氨气管道外的其他管线共沟敷设:

2当明沟设有盖板时,应保持沟内通风良好,并不得有积聚氢气的空间;

3 管道支架、盖板应采用不燃材料制作。

6.6临氢材料

6.6.1 加氢站氢气系统使用的临氢材料应选用有成熟使用经验或经试验验证具有良好氢相容性的金属材料。

6.6.2金属材料氢相容性试验应符合现行国家标准《氢气储存轴送系统 第2部分:金属材料与氢环境相容性试验方法》GB/T34542.2 和《氢气储存输送系统 第3部分:金属材料氢脆敏感度试验方法》GB/T 34542.3的规定。

6.6.3 用于制造液氢管道、液氢增压泵、液氢汽化器等的受压元件材料,应采用具有良好氢相容性的奥氏体不锈钢或其他具有相

同性能的材料,在操作条件下应满足机械性能、冷脆性和冲击性要求。


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国家明确氢能是实现我国“双碳”目标,加速构建低碳能源体系,加快降低碳排放步伐的重要途径。当前我国氢能产业关键技术需要创新突破,为此我们成立氢能科学与工程网,目的是为在推进绿色低碳氢能制取、储存、运输和应用等各环节关键核心技术研发;推进质子交换膜燃料电池技术创新,开发关键材料;开展光解水制氢、氢脆失效、低温吸附、泄漏/扩散/燃爆等氢能科学机理,以及氢能安全基础规律研究;推动氢能先进技术、关键设备、重大产品示范应用和产业化发展,构建氢能产业高质量发展技术体系等5大方面搭建有影响力的协作交流平台,努力让氢能成为新的能源里程碑!


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