在歐洲,氫氣生產的數量逐年增加,而現有的國家和公司標準大多是用于氫氣生產、配送和使用中的安全指導。制訂該實施規(guī)范的目的是為氫氣站的設計和操作提供指導。該規(guī)范總結了現有的實踐范例,其目的是改進氫氣站的運行安全
在歐洲,氫氣生產的數量逐年增加,而現有的國家和公司標準大多是用于氫氣生產、配送和使用中的安全指導。制訂該實施規(guī)范的目的是為氫氣站的設計和操作提供指導。該規(guī)范總結了現有的實踐范例,其目的是改進氫氣站的運行安全。
該規(guī)范包括氣態(tài)氫的壓縮、純化、充裝和客戶現場的儲存裝置。不包括氫氣的生產、運輸或配送;也不包括在技術或化學工藝中使用氫氣的任何安全問題。
氫是已知氣體中輕的氣體(比重0.0695),并且在空氣中會迅速擴散。
氫氣無色、無嗅、無味。
氫無毒,但不能維持生命,在封閉空間內置換氧氣后會發(fā)生窒息。
氫極易燃,在空氣中的燃燒極限為4%~75%。
點燃氫氣所需的能量極?。ㄈ珈o電),在一定條件下氫氣會發(fā)生自燃。
氫在空氣中燃燒時溫度很高,但其發(fā)出的輻射熱很小,火焰幾乎不可見,因而難以防范。
氫氣擴散能力*,對于其他一般氣體不能滲透的材料和系統,氫都可以迅速的擴散。當溫度升高時,擴散能力加強。
4.1 設計
氫系統的設計、制造和試驗應按照國家認可的壓力容器和管道規(guī)范及適用法規(guī)進行。應提供必要的壓力釋放裝置以防止超壓。必要時,設備和系統應接地和屏蔽以避免偏流和靜電的危險。
4.2 位置
氫氣系統可以安裝在室內或室外。在確定安裝位置時應使配送和消防車輛易于進出,在發(fā)生緊急事件時人員易于逃離。氫系統不得位于高壓電力線附近。應注意與其他可燃氣體(或液體)的管道或儲罐的距離,注意那些可能危及裝置整體的危險物質。
安全距離-見表1。
對于附近有火災和爆炸危險的其他工藝設備或含有這些工藝設備的建筑應給予特別注意。要采取足夠的預防措施,如增大距離或設置防護墻等。應采取措施,如設置安全圍欄等,防止供應單位送氣裝卸時對系統的損壞及無關人員誤動造成的損壞。
4.3 建筑
4.3.1 土建的設計
安裝氫系統的建筑應為專門設計的單層結構,應有良好的通風,特別是高點。在考慮當地氣候與提供合理工作環(huán)境協調的情況下,建筑結構的封閉程度應盡量小一些。應采取足夠的手段確保氫氣不可能滲透到與安全區(qū)(危險區(qū)以外)相連的管、溝、樓梯和通道中。(見第5節(jié))
用于氫系統操作運行的建筑物應為符合國家法規(guī)的耐火結構。提供的逃離方式應符合第11節(jié)規(guī)定。不直接與外面相通的門應為耐火結構并應是可自動關閉的。防爆釋放面積只能在外墻或屋頂上提供,釋放面積的目的是在爆炸發(fā)生時釋放壓力而不會形成危險的飛散發(fā)射。
總釋放面積應不小于屋頂面積或長的一側外墻面積。總釋放面積包括:
●對外開孔的面積
●輕型不可燃材料的墻
●外墻上向外打開的門
●輕微系住的孔蓋
●輕型屋頂
所有建筑和工作區(qū)域均須提供足夠強度的照明,以使所有的操作都可以安全地進行。
4.3.2 加熱
需要加熱時,盡可能采用熱水或熱空氣。如使用再循環(huán)系統,須考慮氫氣污染的可能性并采取足夠的預防措施。熱源應位于遠離建筑物的地方,符合表1中規(guī)定的距離。如果使用電加熱,應符合10節(jié)中列出的對電氣設備的要求。
4.3.3 通風
建筑應具有良好的高/低位自然通風。氣流出口孔應位于外墻或屋頂上,房屋的高點。在不能進行自然通風的地方,應考慮在適當的位置、地點安裝性的氣氛分析,并進行強制通風。
4.4 管路和排放裝置
氫氣管路應通過色標或標簽予以明確的標識。應提供截止閥以便在緊急情況時可以安全地切斷氫氣來源。這一點對進入建筑的氫氣管路特別重要。
壓力釋放裝置的排放管設計應注意防止水分聚集或結冰對裝置的影響。排放管道好采用銅合金或不銹鋼,以減少腐蝕微粒引起點火的可能性。
放空口(包括壓力釋放裝置)均應設置在開放空間的安全位置,防止沖出氣流碰到人員或任何結構。放空的管路應獨立排管,不要匯流在一起放空。放空口不得位于氫氣可能聚集的地方,如建筑物的屋檐下。
如果氫氣管道要與電纜通過同一個導管或地溝,則在導管或地溝內的氫氣管道的所有接口都必須采用熔化焊或硬釬焊。氫氣管道同電纜或其他管道的小距離應保持50毫米。氫氣管道應位于其他管道上部。
4.5 材料
所有使用的材料應適用于氫氣并適用于所涉及的壓力和溫度。
不得使用鑄鐵管道和管件。由于氫氣滲透性強而鑄件的多孔性,因此建議不要使用任何鑄件。管道和管件應符合已有的標準或制造規(guī)格。
在一定條件下,某些高強度的含鐵材料具有氫脆反應。在選擇用于氫氣的含鐵材料時應予以考慮。當氨有可能作為不純物或作為大氣污染存在時,銅及銅/錫/鋅基合金不得用于管道或管件,因為這些材料易受氨的腐蝕。另外,對存在其他污染的可能性應予以考慮并采取足夠的防護措施。
4.6 連接
管道的連接應采用熔化焊、硬釬焊(不得用軟釬焊)、法蘭或螺紋連接。
不使用壓緊式的管件(含鐵或不含鐵的)。在系統的設計中需要采用壓緊式管件時,如小口徑儀表管和閥門,應嚴格遵守制造廠家的使用和裝配說明,遵守其壓緊程序。
盡可能采用焊接連接??刹鹗竭B接(法蘭,螺紋等)應根據需要盡可能減少,因為這些連接是潛在的泄漏源。對它們的使用應特別注意,因為氫氣在任何壓力下都具有滲透性。
整個系統必須保持良好的電氣連通性。充氣軟管接頭的自由端若有螺紋,應為左旋螺紋。軟管應保持電氣連通性,其結構材料應具有好的抗?jié)B透性。如果配有外套筒,其上應設有小孔以防氣脹。每個軟管都應由廠家進行水壓試驗并發(fā)放合格證。軟管上應有確認其制造日期的標志。軟管可配有安全裝置以防止軟管損壞時脫開。
4.7 儀表
儀表的設計和定位應考慮:在發(fā)生泄漏或破裂及其隨后可能發(fā)生的火災中對人的危害小。建議壓力表采用安全玻璃及防爆型后背。某些用于檢測系統的儀器通常不符合氫氣的安全保護措施,如氣相色譜,火焰離子探測器等。在這些情況下,應采取足夠的措施,限制在分析儀器內的氫氣量在可接受的范圍內,例如用惰性氣體沖洗并排放到外面。
5.1 建議的小安全距離
氫系統的周圍界定為危險區(qū)。其距離范圍在表1中給出。距離的測量點為在運行中可能發(fā)生氫氣泄漏的點(平面圖中)。如果設備安裝在建筑物內,測量從建筑物的孔,如門、窗等到暴露體外輪廓的距離。
對于有閥門、法蘭等可拆卸連接的管路系統,僅將這些連接點看作是氫氣泄漏源。
通過設置阻火隔離墻,表1中給出的距離可以減小。隔離的型式和尺寸以及能減小的距離決定于氫氣源的狀況及暴露體的性質。
與氫氣操作沒有直接關系的其他工作和行動應遠離氫氣設備。
表1中給出的距離是建議的小距離。當國家法規(guī)規(guī)定的距離更大時應遵照執(zhí)行。
在有可能發(fā)生氫氣泄漏的建筑內,在表1規(guī)定的距離之內,所有電氣設備必須是符合現有國家法規(guī)的型式。符合該要求的設備不做點火源看待。
(*) 如果采取措施使液體釋放時遠離氫系統,該距離可以減小。
(**) 對容量大于125000升的儲罐,見IGC文件3/75。
5.2 危險區(qū)的標識和進入
危險區(qū)的范圍,特別是入口,必須以性標志或在地上涂畫醒目界限給以標識。標志應指出危險的性質,如:
氫氣 - 易燃氣體
禁止吸煙 - 禁止明火
只有批準的人員才允許進入這一區(qū)域。這些人應了解可能遇到的危險及相關的緊急程序。與氣站操作無直接關系的其他任何工作都應按工作許可制度的規(guī)定進行。
6.1 定義
氫氣壓縮機用于提高氫氣的壓力。特別針對氫氣使用而設計的任何形式的壓縮機都是可以接受的。必須給以特別注意的是防止吸入空氣。
6.2 流程描述
附件1是典型的氫氣壓縮系統(使用多級活塞壓縮機)流程圖。氫氣通過入口截止閥(1)進入壓縮系統。應設置一個帶有封閉裝置(3)的置換閥(2),以使系統可以用氮氣置換。過濾器(4),吸入壓力低指示/報警裝置(5),氧分析儀(6)等見6.4.2節(jié)。
壓縮機(7)的每一級出口都應安裝壓力指示器(8)和溫度指示器(9)。在每級冷卻器(10/13)之后也可以安裝溫度指示(是否包含這些取決于進入氫氣的狀況和對壓縮后產品的要求)。
每級之后必須安裝全流量的安全釋放閥(11)。每級冷卻器之后也可以安裝排放閥(12)。
壓縮機末級以后可以提供下列設施:
●后冷卻器(13)*
●溫度高報警(14)
●水分離器和排放閥(15)*
* 是否包含這些設施取決于進入氫氣的狀況和對壓縮后產品的要求。
應安裝壓力指示和壓力高報警(16),逆止閥(17),排放/置換閥(18)和出口截止閥(19)。冷卻水系統應在壓縮機冷卻系統的出口或進口設置壓力低報警20或流量低報警(21)。如果采用閉合循環(huán)的水冷卻系統,每個冷卻器應有水側壓力過高保護,防止漏入氣側。如果馬達(22)是采用氮氣或空氣充氣,應配備壓力低報警(23)以監(jiān)控馬達殼體壓力。如果壓縮機曲軸箱采用氫氣或惰性氣體充氣,曲軸箱應設置壓力低報警(24)。壓力低報警(23/24)也可以采用流量低報警代替。
6.3 操作說明
在開始送氫氣進入壓縮機時,特別重要的是防止空氣進入,在機器中形成爆炸性混合物。因此,在6.4節(jié)中提出的安全裝置必須正常運行。只要這些條件滿足,才可以按照廠家的說明和下列建議的啟動程序啟動壓縮機。
6.3.1 啟動新的或維修后的壓縮機
關閉主截止閥(1/19)將壓縮機隔離。拆下密封裝置(3)并在此接上氮氣源。打開置換閥(2)將氮氣壓力充入機器。氮氣壓力決定于機器的正常負荷,一般不要低于設計值的一半,特別是對于低吸入壓力的機器。
打開排放/置換閥(18)并設置足夠的置換氮氣流量。
檢查安全裝置投入運行(見6.4節(jié))。
啟動壓縮機并讓其運轉約10分鐘。
檢查排放/置換閥排出氣體中的氧含量,當其含量低于1%并保持兩分鐘時可停壓縮機。關閉置換入口閥(2)和排放/置換閥(18),拆下氮氣管并裝上密封裝置(3)。壓縮機可準備用于氫氣運行啟動。啟動程序如下:
●打開主截止閥(1),檢查安全裝置應投入運行。
●啟動壓縮機。
●打開置換閥(18)分析檢驗。
●當分析合格,即氮氣含量下降到許可水平。
●關閉排放/置換閥(18)。
●打開出口截止閥(19),機器投入運行。
6.3.2 在已經充氫使用時重新啟動壓縮機
檢查安全裝置應投入運行。
啟動壓縮機。
6.3.3 壓縮機停車
停止壓縮機。
如果壓縮機是要保持充氫狀態(tài),可以讓它與系統相連接,或者關閉主截止閥(1/19)。殘余壓力可以通過排放/置換閥(18)放散。
必須注意,在停車期間,機器中須保持氫氣正壓(高于大氣壓),否則,在重新啟動時應遵照6.3.1節(jié)所述程序置換。
6.4 控制和監(jiān)控設備
除了對氣體壓縮系統一般的儀表和控制,以下提出對氫氣應考慮的特別安全防護。
6.4.1 吸入壓力
吸入壓力須通過壓力指示/連鎖監(jiān)控,防止吸氣管道出現負壓因而進入空氣。該壓力連鎖開關必須在吸入壓力達到大氣壓力之前使壓縮機停車。
6.4.2 氧分析
如果氫氣來自低壓氣源,或可能產生氧污染,氫氣中的氧含量必須連續(xù)測量。當氧含量達到1%時,壓縮機應自動停車。氧分析儀的安裝位置好在吸入管上緊靠壓縮機的地方;如果在吸入管上的壓力不能滿足分析儀的要求,也可以安裝在一級出口管上。
6.4.3 排氣溫度
末級或后冷卻器排出氣體溫度應進行監(jiān)控并設置在其達到預定的高溫度時壓縮機停車。
6.4.4 排氣壓力
排氣壓力應進行監(jiān)控,可以設置在預定的高壓力(應低于安全閥動作壓力)時壓縮機停車;或開始打回流循環(huán)。
6.4.5 冷卻水
冷卻水系統應提供水壓力/流量報警,可以設置低壓力/流量壓縮機停車。
6.4.6 電氣設備上的吹洗氣
馬達及其輔助設備設置充氮保護時,應有保護氣壓力/流量低報警。也可以設置馬達停車。
6.4.7 曲軸箱充壓
當壓縮機曲軸箱充氫氣或惰性氣體保護時,應有壓力/流量低報警。也可以設置壓縮機停車。
7.1 定義
純化系統是去除氫氣中氧、水分和其他雜質的設備系統,可以由純化容器、干燥器、熱交換器、控制和分析設備組成。
7.2 流程描述
附件2為典型的氫純化系統流程。不純氫通過入口截止閥(1)進入系統。在分離器(2)中除去機械水和油。氣相污染物的去除,如氨或汞,是在一個活性碳過濾器(3)中完成的。粉塵過濾器(4)的目的是防止吸附劑粉末被帶入氣流。
必要時,要設置一個預加熱器(5),以使氣流在進入脫氧接觸器(6)前得到加熱。觸媒溫度由(7)指示。后冷卻器(8)和分離器(9)降低氣流中的水分后使其通過吸附干燥器(10)。壓力指示(11)和溫度指示(12)。粉塵過濾器(13)除去氣流中夾帶的吸附劑粉末。再生分析系統(14)一般是監(jiān)控氧和水分的含量。根據要求的規(guī)格,可以安裝其他的分析設備。
產品氣通過出口截止閥(15)送出。干燥器通過適當系統再生。
7.3 操作
7.3.1 操作說明書
對于每一個純化系統,應針對其閥門和控制制訂詳細的操作說明書 。
7.3.2 分離器和過濾器
其主要的操作是確保按照要求的頻率排水以免滴狀污染物進入氣流。重要的是,只能讓氣態(tài)的污染物進入活性碳過濾器,否則會迅速發(fā)生穿透并使脫氧觸媒的效率下降。如果活性碳粉末帶入氣流,也會使其效率下降。
7.3.3 脫氧反應器
脫氧反應器使氣流中的氧和氫結合生成水。反應的催化劑是金屬基的觸媒,如鉑,是放熱反應。反應的溫度取決于氣流中的氧含量。
在一定條件下,如氣體溫度低或水分過多時,可能需要對氣體進行預熱以幫助反應。該工藝效率高,殘留氧含量可以達到1PPM以下。盡管進入脫氧單元的大許可氧含量為3%,但對氫而言,由于接近其燃燒極限,建議其大含量控制在1%。高含氧將造成觸媒和容器結構材料的溫度過高。建議安裝觸媒溫度指示器。
觸媒是非常耐用的,在沒有污染物(如油,汞,木炭等)的情況下其壽命可達數年。后冷卻器和水分離器降低氣體溫度,并使氫氣中水含量降低到干燥器可以接受的水平。因此,應注意冷卻水的流量和分離器排水頻率。
7.3.4 干燥器
干燥器裝有粒狀的吸附干燥劑。干燥劑吸附水分,但在其容量達到飽和前必須以變溫或變壓的方法使其再生。
變溫再生法需要有一定量的干燥氫氣或者惰性氣體被加熱并通過濕的床體,直至吸附的水分從干燥劑中逸出。也可以使用另外的方法,如直接加熱干燥劑。后,在容器轉入干燥周期前必須將干燥劑冷卻下來。如果采用變壓再生法,在高壓下干燥劑吸附水分;在低壓下釋放水分。
兩個系統的操作要點是確保干燥床不要超負荷吸附水分并保持設計的循環(huán)時間周期。應特別注意防止再生系統超壓。通過安全釋放裝置和其他設計特征以確保系統不超壓。
7.4 控制和監(jiān)控設備
7.4.1 脫氧反應器溫度指示
氧含量增加將引起溫度升高;因此脫氧器溫度應有指示儀表監(jiān)控。這個儀表可以連接一個報警或切斷系統。如果指示儀表不是記錄型的,該溫度應按規(guī)定的時間間隔記錄。
7.4.2 溫度指示
干燥器后氣體溫度監(jiān)測可以知道干燥器在再生后是否冷卻到適當的溫度。
7.4.3 壓力指示
指示運行期間容器的壓力,也可確保再生前退出在線的容器是否卸壓。
7.4.4 純度分析器
產品質量應使用適當的分析儀器,以確保純化系統運行正常。
8.1 定義
充裝站是將氣態(tài)氫在壓力下從壓縮系統和/或大型氫儲存容器輸送到單個氣瓶、氣瓶集裝格或公路/鐵路的氣罐車的裝置。充裝站可包括固定儲存容器、內部連接管道、充裝匯流排、軟管、閥門、控制系統、分析設備和真空泵。
8.2 流程描述
附件三是一典型的氫氣充裝站流程。
8.2.1 主供氣系統
氫氣從壓縮機/純化器系統進入充裝系統的總管。
通過逆止閥(1)和主截止閥(2)進入總管。遙控切斷閥(3)的目的是在充裝地點發(fā)生危險時可以通過就地的緊急按鈕(4)切斷氣源。或者,遙控按鈕也可以設置為壓縮機停車。
如果壓縮/純化系統不提供分析,可以在總管上安裝一個氧分析儀(5)。總管可以分成若干支管,供給各種不同充裝區(qū)。每個支管都應設置截止閥(6)。
8.2.2 氣瓶充裝
在通往氣瓶充裝區(qū)的總支管上應設置壓力表(7)。也可以增加一個壓力報警(8)或壓力記錄儀。應設置逆止閥以確保在其他某個充裝區(qū)發(fā)生破裂事件時不會發(fā)生反流。
每個單獨的充裝匯流排應設置一個截止閥(10),放空/置換閥(11)和壓力表(12)。如果使用真空系統,還應設置真空截止閥(13)。每一個單獨的充裝點也可以設置截止伐(14)。
使用真空系統,可以是性的管道連接,也可以作為一個可移動單元。必須設置適當的安全釋放裝置(15)保護真空系統免受充裝系統的壓力造成破壞。還應提供裝置以防止真空系統的油反流到匯流排。應設置真空表(16)。
8.2.3 集裝格和氣罐車的充裝
進充裝區(qū)的總支管上應設置壓力表(17)。也可增加一個壓力報警(18)或壓力記錄儀。應設置逆止閥(19)以確保在其他某個充裝區(qū)發(fā)生破裂事件時不會產生反流。每個單獨的充裝匯流排應設置一個截止閥(20),放空/置換閥(21)和壓力表(12)。軟管的接頭上應配置逆止閥(23),以防止軟管破裂時集裝格中的氣體反流。在逆止閥(23)和截止閥(24)之間應提供卸壓/置換管段的安全手段??梢栽趦砷y之間裝一個小的孔型排放閥,或者在逆止閥的活瓣上打一個小孔(大1.5毫米)。后一種方法將使得可以從充裝單元直接分析取樣到系統中的任何一個分析儀表。
如果需要真空系統,應符合8.2.2節(jié)所述要求。
應注意要確保被充裝單元具有良好的接地聯接,特別是對于氣罐車的充裝(見10.6.2節(jié))。
8.2.4 分析
產品分析可以采用下列方法之一:
●便攜式分析儀;
●在每個充裝區(qū)/匯流排上安裝的固定儀表;
●一個中心分析室;
●上述項目的聯合。
對于所有形式的產品分析,必須滿足下列安全要求:
●通過減壓閥(25)將壓力降低到儀表系統許可的壓力。
●設置安全釋放閥(26)提供在減壓閥失效時的保護。
●適用于氫的分析表(27)和系統(見4.7節(jié))。
8.3 操作說明書
對于每一個充裝站,針對其具體的閥門和系統控制,必須制訂詳細的充裝說明書。在制訂操作說明書時應使用下列基本指導原則。
8.3.1 氣瓶和集裝格的充裝
確保氣瓶是處于可充裝狀況。
檢查殘余壓力。無殘余壓力或返回時伐門打開的的氣瓶必須放在一邊等待處理,例如檢查/抽空等。
氣瓶在匯流排上就位。
連接氣瓶軟管。
打開氣瓶閥。如果由于懷疑殘余壓力的存在,或者根據產品純度的要求需要放空和/或抽空,通過匯流排上的放空閥排放到稍高于大氣壓的壓力。要確保在壓力達到表壓為零之前關閉放空閥,否則氣瓶和匯流排可能會被大氣污染。
新氣瓶或試驗后的氣瓶次充裝時,必須進行抽空或置換。
打開主截止閥充裝氣瓶,要確保所有的氣瓶在充裝期間溫度平穩(wěn)。如果存在沒有溫度的氣瓶可能是瓶閥不通,應在這些氣瓶上做標記以便進一步檢查。
在充裝期間應檢查試驗瓶閥和接頭是否泄漏。
當氣瓶達到其充裝壓力時(考慮溫度修正),關閉主截止閥和氣瓶閥*。
排放匯流排中的壓力。
根據需要分析產品純度。
必要時記錄分析結果和充裝壓力。拆開氣瓶并檢查瓶閥是否泄漏。
如果需要標簽,確保標簽的正確性和完整性。
8.3.2 氣罐車的充裝
在用的公路或鐵路氣罐車充裝點,應確保其達到適當的保安水平并執(zhí)行“防拉開”程序。
連接地線到氣罐車(鐵路罐車可根據需要)。聯結充裝軟管。
打開氣罐車截止閥和排放/置換閥,目的是吹洗置換軟管,也可以對殘余氣體進行分析。
關閉排放/置換閥。打開主截止閥充裝容器。充裝期間檢查容器閥和接頭是否泄漏。
當容器達到其充裝壓力時(考慮溫度修正),關閉主截止閥和容器閥*。
必要時分析產品純度,記錄分析結果和充裝壓力。充裝軟管放空。
拆開充裝軟管和接地連線。檢查閥門是否泄漏。
按照“防拉開”程序
注意:為了避免對壓縮機的沖擊(如果未設置緩沖容器),可能需要在已充裝容器的截止閥關閉之前接通另一側空容器的管路。
9.1 定義
氫氣儲存系統是儲存氫氣或含氫混合氣并可以將其送入客戶分配管道的裝置。系統包括固定的容器,壓力調節(jié)閥,安全釋放裝置,匯流排內部連接管道和控制裝置。由可拆卸再充裝的單個氣瓶或氣瓶集裝格組成的系統可以不包括儲存容器。但即使對于這樣的系統,根據其儲存量的大小,也全部或部分的適用于該法規(guī)。
儲存系統的端點是氫氣以正常使用壓力進入客戶分配管道的地方。
9.2 流程描述
儲存系統可包含高壓或低壓儲存容器,可以是固定的或可移動的,或兩者兼而有之。對固定容器系統,容器是在現場被再充裝的。對于移動容器通過更換容器來補充庫存。
對于低壓儲存,必須從一個高壓氣源(如高壓氣罐車)進行再充裝。因而必須通過一個減壓系統,其設定壓力應不大于低壓儲存系統的設計壓力。此外,還應安裝壓力釋放裝置,以防止超壓。
附件四是一個由高壓氣瓶拖車再充裝的固定式高壓儲存系統。氫氣從固定的高壓儲存容器(1)進入總管。儲存系統須設置釋放閥(2),壓力表(3),手動放空閥(4)和儲存截止閥(5)。
然后,氫氣進入由截止閥(6)和調壓閥(7)組成的減壓站。減壓閥組是雙系統,以便于維修。為保護客戶管路和設備,減壓站的下游應設置釋放閥(8)。應設置壓力表(9)以測量客戶管道壓力。應設置逆止閥(10)以防止客戶工藝反流。此后,氫氣進入客戶系統管道。
再充裝操作時,氫氣經過軟管從拖車進入充裝接頭(11)。逆止閥(12)可以防止軟管斷裂時儲存的氣體被放掉。逆止閥(12)可以組合在接頭中。為清除固體粒子,可以如圖所示設置過濾器(13),也可將過濾器合并在減壓閥(7)中。為防止空氣進入儲存系統,應設置吹洗放散閥(14),用于拖車出口閥與截止閥(15)之間管路的吹洗置換。充裝管路可以如圖所示直接與儲存容器的匯流排相連;也可以連接到閥(5)和閥(6)之間的主管道上。
9.3 操作說明
9.3.1 客戶供應
裝置調試時,減壓閥(7)將按要求被設置到送客戶壓力。該壓力由壓力表(9)指示。對雙儲存和雙減壓系統的裝置,可以設置儲存容器的自動倒換。
9.3.2 充裝說明
每個客戶氣站,應針對其閥門和控制的具體流程制訂詳細的操作說明。制訂操作說明時應遵循下列指導原則。
●拖車進入充裝位置,確保固定穩(wěn)妥,符合“防拉開映連接拖車接地導線。
●連接充裝軟管。
●確保截止閥(15)關閉而放散閥(14)打開,斷續(xù)打開拖車截止閥吹洗置換軟管。
●關閉放散閥(14)。
●全開拖車截止閥。
●打開截止閥(15),容器充裝開始。
●當拖車結構許可時,通常采用分層卸載法,以大限度地將氫氣輸入儲存容器。在這種情況下,需要按順序打開和關閉拖車上氣罐的附加閥。
●檢查軟管接頭是否有泄漏。
●當儲存容器達到其規(guī)定壓力,或者壓力平衡時關閉截止閥(15)和拖車截止閥。
●經放散閥(14)排放軟管中氣體。
●拆開充裝管線和接地電纜。
●確保拖車按照防拉開程序已處于可移動狀態(tài)。
9.4 特殊考慮
除了該規(guī)范其他地方包括的要求以外,下列要求也適用于客戶現場的儲存裝置。
如果儲存裝置不在授權人員的直接控制之下,應設置可靠的,可以上鎖的圍護,鑰匙由授權人員保管。
容器和氫系統必須按照國家或當地標準得到認可。
安裝的容器應提供不可燃材料的基礎和支撐。
裝置應位于室外,室內安裝必須符合4.3節(jié)規(guī)定的條件。
氫氣安全輸送所必要的所有儀表指示,在操作員位置應能清楚地看到。
10.1 綜述
氫氣站屬于具有火災和爆炸風險的特殊區(qū)域。風險的等級影響電氣安裝的形式。氫氣站內電氣系統的安裝和操作必須符合每個國家的法規(guī),標準和實施規(guī)范。
歐洲標準(CENELEC)用于潛在爆炸氣氛的電氣設備所覆蓋的章節(jié)是:
EN 50 014 General requirements《o》總的要求
EN 50015 Oil immersion 《o》 油浸型
EN 50 016 Pressurised apparatus《p》設備充壓型
EN 50017 Powder filling 《q》粉末填充型
EN 50 018 Flame-proof enclosure 《d》耐火外殼型
EN 50 019 Increased safety 《e》增強安全型
EN 50 020 Intrinsic safety 《i》本征安全型
10.2 電氣安裝
電器的安裝必須保證在正常運行時絕不會形成火花引起點火,不會產生電弧或高溫。選用10.1節(jié)中規(guī)定的一種或多種形式可以保證這一點。
要使用的設備形式決定于危險區(qū)的等級。確定危險區(qū)的等級時要考慮的因素為:
●排出氫氣達到足以形成爆炸性氣氛的量的可能性。
●自然通風的程度和有效性。
電器設備應被接地,其安裝位置應盡可能位于裝置的下部。應考慮設置防雷保護。如果電器位于安全區(qū),即危險區(qū)之外,可以使用普通電器,如馬達。
如果馬達的驅動軸伸入危險區(qū),必須配備良好的密封(見圖1)。
10.3 系統接地
所有系統都應按照國家法規(guī),進行必要的屏蔽連接并有效的接地,以防止漏電和靜電的危險(10.6),防止雷電的危害(10.7)。
10.4 教育
對人員應進行關于使用不符合規(guī)定電器的危險性的教育,包括可能發(fā)生的危害。這種教育應定期重復進行。
10.5 檢查
危險區(qū)的電氣安裝應高標準要求。應由具有資格的人員定期(不大于3年)對其進行檢查。檢查記錄應保存。只有具備資格的人員才能對其進行修改,并記錄在案。
10.6 靜電
10.6.1 定義
當類似的物質或不同物質發(fā)生機械分離時,同樣當含有液滴和塵粒的氣體流過固體表面時(如閥孔,軟管或管接頭),就可能形成靜電荷。當積聚的靜電荷突然釋放時就會產生火花,其強度足以點燃氫氣。為了防止這種電荷的積聚,必須使其以安全的方式逸散。
10.6.2 預防靜電積聚的措施
對于安裝在車輛上的容器充裝站應配備使這些容器接地的設施。對于鐵路拖車,如果通過鐵軌接地,充氫站不需要為這些安裝在鐵路拖車上的容器接地。單個氣瓶或氣瓶集裝格,如果直接與地面接觸,不需要另外接地。帶有橡皮輪的集裝格可能需要接地。
壓縮機,風機等的驅動皮帶和皮帶輪應為導電性材料。地面,地面面板,橡皮墊,椅子,樓梯等應為導電性材料,以使人體接地。所有在氫氣站工作的人員都應穿導電鞋。還應注意選擇適用的工作服材料,大部分合成材料經常會產生靜電。
10.6.3 檢查
為了確保預防靜電積聚的措施達到要求,設備在投入使用前應由具備資格的人員進行檢查。投產以后的檢查間隔應不大于3年,并保存檢查記錄。
10.7 防雷保護
豎立在室外的容器應按照國家法規(guī)的要求配置防雷保護導線。其電阻應小于10歐姆。
11.1 綜述
防火的基本要點是:
●盡可能減少潛在的泄漏源!
●盡可能消除所有的點火源!
●提供氫氣切斷手段,撤離通道和控制火勢的方法!
在表1規(guī)定的距離內禁止吸煙和任何形式的明火。
按5.2節(jié)的規(guī)定設置明顯的警告標志。應提供足夠的火警報警手段,標志清楚,位置適當。
每個裝置都要建立完整的緊急程序,征得當地消防部門的同意,定期進行防火技能演練。應提供緊急情況下足夠的逃離路線。在人員有可能被困的設備或建筑內應有兩個以上,分開的外出口,彼此距離應合理(與要考慮的危險有關)。緊急出口應隨時保持暢通。
在氫氣裝置周圍3米以內應無干枯植物和可燃物。若使用除草劑,不得使用象氯酸鈉這樣的化學藥品,因為它是潛在的火源。按照當地規(guī)定提供足夠壓力和流量的消防用水。
維護和修理工作,必須由稱職人員檢查裝置的有關部分和區(qū)域并簽發(fā)工作許可證后方可進行。對涉及動火(如焊接等)的維護工作,這一點特別重要。
11.2 滅火設備
按照氫氣站的規(guī)模和當地消防部門的要求,確定滅火設備的數量和放置地點。滅火設備應定期檢查并記錄檢查日期。人員應進行滅火設備的操作培訓。
11.3 失火時的行動
高壓系統的氫氣失火多發(fā)生在泄放點,其火焰象火炬或噴射一樣。這樣的火是極難撲滅的。
撲滅氫氣失火有效的方法是切斷氫氣源,如果這一操作是安全的。如果氫氣不能切斷,只要還有泄漏的氣流,就不要急于撲滅氫氣火焰,因為產生爆炸的危險比著火本身要嚴重的多。在著火期間,如果有必要,應對周圍設備噴水冷卻。
氫氣火焰幾乎不可見,接近時要特別小心。必要時可以使用端部綁有可燃物,如紙和棉布的長桿探測火焰的部位。
下列是緊急程序的要點指南。
●發(fā)出警報。
●求助并通知消防隊。
●如果操作是安全的,盡可能關閉閥門,切斷氣源。
●除處理緊急事件必要的人員外從危險區(qū)撤出所有人員。
●從上風方向接近火。
12.1 人員
從事氫氣系統操作和維護的所有人員均應經受相應的培訓。這些人員應適合于他們要承擔的崗位,應使考核者感到他們已經理解培訓內容并能夠在緊急情況下采取正確的行動。人員應穿著導電性工作鞋和非合成材料 的工作服以防靜電。
12.2 培訓
培訓的內容應包括各個方面以及特殊操作人員可能遇到的危險。
對于所有人員,培訓計劃應包括,但不限于下列內容:
●氫氣的潛在危險。
●現場安全規(guī)定。
●緊急處理程序。
●滅火設備的使用。
●防護工作服/設備的使用,必要時包括呼吸器。
此外,受雇于某些行動的個別人員必須得到特殊的培訓。建議這些培訓應有一個正規(guī)的系統,應有培訓內容的記錄,必要時應得到培訓效果是否需要進一步培訓的指示。培訓計劃應包括定期地復習課程。
系統應經具有資格的人員進行檢查,證實其結構與設備符合設計圖紙和規(guī)格,并出具檢查結果報告。對安全/壓力釋放裝置應給以特別的注意。
13.1 試驗
13.1.1 壓力試驗
壓力試驗應按照國家或公司的規(guī)定進行。在試驗之前應安裝適用于壓力試驗的壓力指示儀表。在試驗時應有預防措施防止系統超壓。進行水壓試驗之后系統/設備必須排空,*干燥并檢查。
規(guī)定做氣密性試驗時,好使用干燥氮氣作為試驗介質。系統中的壓力應逐漸地升高到試驗壓力。試驗中發(fā)現的任何缺陷都必須以許可的方式處理。試驗應反復進行,直到獲得滿意的結果。壓力試驗必須有負責人在場并簽發(fā)相應的試驗許可證。這些證書應保存以備將來參考。運行的儀器儀表在壓力試驗時一般不安裝。
13.1.2 聲波發(fā)射試驗(略)
13.2 吹洗置換
壓力試驗之后,在將氫氣引入系統的任何部分之前,應從系統中排除氧氣。可以先抽真空再用惰性氣體如氮氣置換或充壓,并檢查確保殘留的系統中氣體含氧小于1%。
針對具體的閥門和設備,每個裝置都應制訂合理的吹洗置換程序,以確保系統的所有部分均可以安全的導入氫氣。
13.3 啟動
當上述程序滿意地完成,所有控制的安全裝置已檢查合格,系統才可以按照操作說明準備導入氫氣。當系統達到操作壓力時應對所有接頭進行進一步的撿漏,以確保在氫氣壓力下的氣密性。建議使用泡沫撿漏液。
13.4 運行
應對每個系統制訂明確的,包含有必要技術資料的操作說明書(見6.3/7. 3/8.3/9.3)。這些操作說明書應在培訓程序中使用,相關的操作人員應得到這些說明。
操作人員應穿著適合的服裝(見10.6.2)和必要的防護用品。裝置的任何部分使用單人操作時應提供緊急情況下足夠的報警呼救手段。
對氫氣系統進行系統的維護修理是確保安全和正確運行的需要。維護/修理程序必須按照正常合理的工程規(guī)范以及有關危險區(qū)的額外的預防措施。特別要注意,在任何工作進行之前確保系統得到*的卸壓和置換,并簽發(fā)工作許可證(見5.2)。針對各自具體的設備情況,每個系統都應制訂詳細的維護計劃??梢詤⒖枷铝兄笇А?/p>
14.1 文件
應建立包括下列內容的文件系統:
●流程圖
●容器檔案
●壓力試驗證明
●操作說明書
●制造廠家維護說明書
●設備圖紙
●管路圖(包括變更)
●材料目錄
●變更和批準
●建議的備件表
14.2 記錄
應提供一個適當的系統記錄所有維護和周期性試驗的頻率和內容。應包括記錄設備缺陷或疑點的方法以確保及時采取必要的行動。當對系統或設備的任何部分進行變更時,應得到技術上的批準和確認,至少應符合原始標準并得到充分的檢驗。任何變更都應記錄歸檔。
14.3 計劃安排
應制訂計劃安排維護任務及其頻率。應包括的關鍵項目如下:
●容器和管道系統周檢和壓力試驗
●系統撿漏
●安全關閉系統功能檢查
●壓力釋放裝置試驗
●控制和檢測設備試驗
●過濾器檢查
●電氣系統/接地完整性檢查
●壓縮機維護
●軟管(見14.4節(jié))
此外,下列事項也應列入計劃
■涂漆
■標志和警告
■管道標識
14.4 軟管
由于軟管的操作頻繁易受損壞,是潛在的危險源,所以需要對軟管的使用給以特別的注意。軟管應定期檢查。注意檢查電氣的連通性,檢查端部接頭配件及其是否存在物理損壞。軟管應按固定的時間間隔進行試驗或更換(見4.6節(jié))。
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