工業(yè)水電解制氫裝置運行管理導則-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、設備管理及事故預防與處理等方面原則性技術要求和操作方法。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)術語GB/T29639-生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應急預案編制導則GB/T29729-氫系統(tǒng)安全的基本要求GB30871-化學品生產(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-建筑物防雷設計規(guī)范GB50058-爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范GB50116-火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范GB50177-氫氣站設計規(guī)范GB50217-電力工程電纜設計規(guī)范TSG21-固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程術語和定義GB/T24499、GB/T37562、GB/T37563界定的以及下列術語適用于本文件。

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、隔膜和電解質構成。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、堿液過濾器構成。氫氣純化裝置（hydrogenpurificationdevice）用于去除氫氣中的氧氣和水分等雜質的裝置，主要由冷卻器、氣水分離器、脫氧器、過濾器、干燥器構成。氧氣純化裝置（oxygenpurificationdevice）用于去除氧氣中的氫氣和水分等雜質的裝置，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、氮氣制備裝置等設備設施。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符合本導則的規(guī)定外，還應符合GB29729、GB/T37563、GB50177等相關標準的規(guī)定。4.2運行人員應經(jīng)過崗位培訓、考試合格后方可上崗。4.3特種作業(yè)人員應經(jīng)過專業(yè)培訓，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實行登記準入制度，制氫廠房應避免非值班人員進入。4.5進入制氫廠房前應將火種、移動通信工具、非防爆電子設備放置在爆炸危險區(qū)域之外。任何人進入前應先消除靜電。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，應設置安全警示標識、管道識別色、圖形符號等，設置要求應符合GB2893、GB2894、GB7231的規(guī)定。運行監(jiān)視一般要求5.1.1水電解制氫裝置應配置有必要的監(jiān)測儀表和控制裝置，硬件、軟件的設計、選型應符合GB/T37562、GB/T37563以及GB/T29729的相關規(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能夠在設計工況下正常運行,重要控制點應接入全場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,并進行相應的應急處理。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，應查明原因，嚴禁隨意改變保護設定值或取消聯(lián)鎖。監(jiān)控5.2.1運行人員應定時切換監(jiān)控系統(tǒng)各畫面，監(jiān)視設備運行狀態(tài)和參數(shù)的變化，及時發(fā)現(xiàn)異常和告警。5.2.2應關注電解槽氫氧兩側運行的溫度差和壓力差，保證滿足制氫設備性能要求。5.2.3應關注工藝純水的壓力、儲量、液位等，其水質應符合GB/T37562的要求。5.2.4應關注儀表氣、吹掃氣的壓力、儲量、純度，保證儀表氣品質符合設備廠商相關要求。5.2.5應重點關注普氫中氧含量、普氧中氫含量、氫側壓力及氧側壓力、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。應重點關注純氫微氧和純氫露點，保證產(chǎn)品氫氣品質。5.2.6應重點關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應關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應關注電解電源的電壓、頻率、諧波等，保證電能質量符合設備廠商相關要求。巡檢5.3.1水電解制氫裝置應做好日常巡檢，每班巡檢不少于1次；應定期開展專項巡檢，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、臺風等)，應進行專項巡檢工作。5.3.3對新投入或經(jīng)過大修等特殊情況的設備應加強巡檢工作。5.3.4運行人員進行巡視檢查時不應越過圍網(wǎng)和安全警示帶，進入涉氫空間應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當監(jiān)控系統(tǒng)報異常信號時，應及時進行現(xiàn)場檢查，在缺陷和隱患未消除前應增加巡視檢查頻次。5.3.7通風等設備運行正常；電解液循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)應運行正常，無漏液；廠房內(nèi)溫度應滿足設備運行要求。5.3.8應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當有氫氣管道經(jīng)水封排至室外時，應注意檢查水封水位。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，有異常情況應及時報告現(xiàn)場負責人。6.1.2應嚴格按照操作規(guī)程進行制氫裝置操作。6.1.3涉氫、氧相關手動閥門宜緩慢開關。6.1.4應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機；當含量超過1%(體積分數(shù))時，應停車檢查。6.1.6在未設置可燃氣體報警儀的地溝、電纜溝等場所進行相關作業(yè)時，應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設置防凍措施。6.1.9多臺電解槽進行啟停操作時，宜設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裝置啟動前應對輔助設備、制氫設備、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啟動前應按規(guī)定對制氫裝置的氫氣設備、管道進行置換，置換后其含氧量應小于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，應根據(jù)裝置的設計壓力進行耐壓、清洗（吹掃）和氣密試驗，符合要求后投入使用。6.2.4氣密性試驗介質宜選用氮氣等惰性氣體，試驗規(guī)程和要求應滿足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、氧二側液位，并使之保持相對平衡。b)待氧槽溫降至設備廠商要求值且已停機狀態(tài)，允許堿液循環(huán)泵停機。待槽溫降至設備廠商要求值時，關閉內(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，應實行緊急停車。b)緊急停車后重新開車時，應對槽體、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)氫含量應至少連續(xù)2次分析合格,其含氫量不應超過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高于0.5％。氫氣系統(tǒng)被置換的設備、管道等應與系統(tǒng)進行可靠隔離。氣體質量管理6.4.1為保證系統(tǒng)安全運行及產(chǎn)品質量，宜重點關注下列信號報警：——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應定期進行氣體取樣化驗作業(yè)，檢測周期及質量標準符合表1要求:檢測周期及質量標準要求檢測項目檢測周期質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設備管理一般要求7.1.1氫氣系統(tǒng)檢修或檢驗作業(yè)應制定作業(yè)方案及隔離、置換、通風等安全防護措施，并經(jīng)過設備、安全等相關部門審批。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)應滿足GB30871的要求，執(zhí)行上鎖/掛牌程序。7.1.3應按照系統(tǒng)維護手冊的要求，定期檢查、清洗或更換工藝設備的零部件，定期檢查、調(diào)校各類電氣設備和儀器儀表。7.1.4應在設備維護、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，應先排空堿液后再進行作業(yè)。7.1.5對安全設施進行維護而沒有其他替代措施時，其所保護的設備應停止運行。7.1.6設備拆除前應檢測設備和管道內(nèi)的氫氣含量，設備拆除工作應在沒有雷電的天氣進行。在設備拆除期間，應連續(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。設備檢修7.2.1電解槽和有關裝置應定期進行檢修和維護。7.2.2檢修工作應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，應使用防爆工具。7.2.3氫氣系統(tǒng)設各運行時，不應隨意敲擊氫氣設備、管道；設備、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；不能拆離的設備、系統(tǒng)，應采用停運、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對氫氣設備、管道和閥門等連接點進行漏氣檢查時，應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)凍結時，應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?？蛇m當延長大修期。設備檢驗檢測7.3.1安全閥、壓力表、壓力容器等安全附件應定期進行檢查，檢查要求應按照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定期進行校驗，檢定周期不應超過一年。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定期進行校驗，檢定周期不應超過一年。事故預防與處理事故預防8.1.1水電解制氫廠應根據(jù)GB/T37563進行危險源辨識與安全風險評估。8.1.2水電解制氫廠應根據(jù)有關法律、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急預案，應急預