DB1307 T405-2023 水电解制氢装置 工业、商业和住宅应用技术标准

ICS27.180ICS27.180CCSF19DB1307张 家 口 市 地 方 标 准DB1307/T405—2023水电解制氢装置张家张家口市市场监督管理局 发布2023-08-032023-02-03commercial,andresidentialapplications,NEQ）（ISO22734:2019,Hydrogengeneratorsusingwaterelectrolysis-Industrial,DB1307/T405—2023DB1307/T405—2023DB1307/T405—2023DB1307/T405—2023目 次前 言 Ⅱ范围 1规范性引用文件 1术语和定义 2技术要求 4通用要求 4工作条件 4风险管理 5机械设备 5电气设备、接线和通风 8控制系统 10离子传输介质 12维修人员的防护 12试验方法 135.1概述 13型式（质量）试验 13例行试验 17I一般要求 17制氢装置标志 18I一般要求 17制氢装置标志 18组件的标志 18警告标志 18产品随机文件 187.1概述 18制氢装置安装 19制氢装置操作 20制氢装置维护 20IIII前 言GB/T1.1—20201ISO22734：2019本文件由张家口市发展和改革委员会提出并归口。中船（邯郸派瑞氢能科技有限公司本文件主要起草人：许卫、张成斌、张碧航、周振芳、李俊荣、丁孝涛、闫东雷、丁理峰、李刚、邹宜军、刘玉龙、王艳艳、王晓清、孟晓敏、孟庆林。水电解制氢装置工业、商业和住宅应用技术标准范围（以下简称制氢装置本文件适用于碱性制氢装置和质子交换膜（PEM）制氢装置。本文件适用于工业用和商业用，以及在车棚、车库和住宅中类似区域的室内外用制氢装置。规范性引用文件（包括所有的修改单适用于本文件。GB/T3215石油、石化和天然气工业用离心泵GB3836（所有部分）爆炸性环境GB/T3836（所有部分）爆炸性环境GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB4706.1-2005家用和类似用途电器的安全第1部分：通用要求GB4706.27 家用和类似用途电器的安全 第2部分：风扇的特殊要求GB4793.1-200714943.1-20111GB/T5226.1-2019112265GB12358作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求GB/T13140.32GB/T14048.1低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T14536.1-2008116754GB/T16895.54-4316895.214-41GB/T1764连接器件适用于0.2m2以上至35m包括）GB/T18272.7718717.11GB/T18717.22189401GB/T19074工业通风机通风机的机械安全装置护罩GB/T19774水电解制氢系统技术要求GB/T19840回转容积泵技术要求GB/T20636连接器件适用于35mm2以上至300m2GB/T20727封闭管道中流体流量的测量热式质量流量计GB/T20728封闭管道中流体流量的测量科里奥利流量计的选型、安装和使用指南GB/T21109.1过程工业领域安全仪表系统的功能安全第1部分：框架、定义、系统、硬件和软件要求GB/T23821机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离GB/T26443安全色和安全标志安全标志的分类、性能和耐久性GB/T27921-2011风险管理风险评估技术GB32311水电解制氢系统能效限定值及能效等级GB/T37562GB/T37563GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB50177氢气站设计规范术语和定义23.123.1标准状况气体在温度为0℃、压力为101.325kPa条件下的状态。3.2吹扫3.3吹扫气用于维持保护性正压或用于稀释可燃性气体或蒸气浓度远低于燃烧下限的气体。3.4电解小室组成水电解槽的基本单元，每个电解小室由阳极、阴极和隔膜等组成。3.5风险评估包括风险识别、风险分析和风险评价的全过程。3.6富氧环境空气中氧的体积分数大于23.5%的环境。3.7隔膜电解小室中分隔氢气、氧气，但允许离子传输的组件。3.8工业用制氢装置由有资质和经验的专业人员在生产设施中使用。3.9机械通风通过机械装置将室内、外壳内的空气替换为新鲜空气，以防止出现或消除危险浓度的氢气。3.10离子传输介质电解小室中传输离子的介质。嵌入式制氢装置预期安装在机柜内、墙壁上准备好的凹座或类似位置的制氢装置。嵌入式制氢装置预期安装在机柜内、墙壁上准备好的凹座或类似位置的制氢装置。3.12商业用制氢装置由专业人员或非专业人员在非生产型商业设施如商店、旅馆、写字楼、教育机构、仓库以及其他非住宅地点使用。3.13外壳容纳和支撑结构，用来保护制氢装置免受特殊环境和气候条件影响，并且防止人员和牲畜意外接触制氢装置的危险部分。3.14危险状态可以负面影响制氢装置运行安全的状态。3.15稀释连续以一定速率供给吹扫气，使外壳内的可燃性物质的浓度在任何潜在点燃源附近保持在爆炸（燃烧）极限之外。33.16稀释区域在释放源附近，可燃性物质浓度未被稀释到低于燃烧下限的区域。注：用惰性气体稀释氧气可能造成可燃性气体或蒸气浓度高于燃烧上限。3.17自然通风用完全通过自然气流产生的新鲜空气替换室内、外壳内的空气，以防止出现或消除危险浓度的氢气。3.18最高工作压力当制氢装置在其设计和控制参数（包括预期的瞬态）内运行时，承压部件可能达到的最高压力。3.19最高允许工作压力在指定的相应温度下，容器或系统所允许承受的最大压力。技术要求通用要求依据氢气使用目的和要求，制氢装置包括水电解槽、气液处理单元、直流电源、自动控制系统以及氢气/氧气纯化干燥单元、原料水制备单元、碱液制备单元、气体检测仪器等。制氢装置的单元设备GB/T19774、GB/T37562制氢装置可采用固定式、移动式或便携式。/场所的建筑物/GB50177（GB3231的有关规定。GB/T19774、GB/T37562、GB/T37563工作条件5～45GB50177、GB50058GB3836制氢装置供电系统的输入电压等级应根据应用场地供电状况确定。水电解用原料水的品质应符合下列要求。1表1碱性水电解槽原料水水质名称单位指标电导率（25℃）mS/m≤1铁离子含量mg/L<1.0氯离子含量mg/L<2.0悬浮物mg/L<1.04PEM2表2PEM水电解槽原料水水质名称单位指标电导率（25℃）mS/m≤0.10可氧化物质含量（以O计）mg/L≤0.08吸光度（254nm，1cm光程）—≤0.01蒸发残渣（105℃±2℃）mg/L≤1.0可溶性硅（以SiO2计）mg/L≤0.0299%的氮气。氧气可根据需要回收利用或直接排放至室内或室外。4.4.7的防护等级要求。氧气排放到室外时，氧气应从壳体接管排出至室外而不会造成危险状态。23.5%。23.5%，制氢装置的产品氢气由规定的氢气管道和连接装置送出。开车、停车和维修时，氢气应通过氢气排放管道和阀门附件直接排至室外，且不得造成危险状4.4.7GB5017风险管理GB/T27921-2011B风险评估宜是定量的或半定量的。缓解措施至少应处理引发危险或风险的单一故障。风险评估应表明，缓解措施适于使每种风险场景的概率和/或影响实现预期的降低，并将制氢装置的风险控制在可接受水平。/注2：用户/操作人员有可能基于制氢装置的特定位置做最终风险评估。制氢装置的设计和制造应确保在运行过程中发生氢气泄漏时，可防止、最小化、检测和/或控制可燃性环境的形成。机械设备一般要求5制氢装置的所有部件和材料应：在预期使用期间，适合于所承受的温度和压力；在预期使用期间，耐受所暴露于的反应、过程和其他状况；适合其预定用途，并根据制造商的说明在其额定值范围内使用。GB/T5226.1GB4793.1一般材料要求制氢装置使用的材料应适合其用途。制氢装置所有直接接触水分、离子传输介质、氢气或氧气工艺气流的内、外部件的材料，应在额定使用寿命期间具备下列属性：4抵御所容纳流体的化学和物理作用；与共用的其他材料相容，以排除协同和不良效应。50所有接触氧气的容器和管道均应进行脱脂处理。外壳要求最低强度6要求。外壳的环境耐受性6要求。外壳的环境耐受性应根据按GB/T4208规定分类的、预期的安装环境设计和试验制氢装置外壳。防火性能外壳防火应符合GB4793.1-2007中第9章的有关要求。绝热材料罩板GB/T18717.1GB/T18717.2GB/T3836.1通风口通风口的设计应使其在正常使用时，将阻塞的可能性降至最低。防止静电累积外壳上应安装与地相连接的端子以防止静电累积。承压件一般要求压力容器及气瓶21、TSGR0005TSG23电解槽b）的压力试验时，电解槽应无破裂、永久变形或其他物理性损坏。.4.4c)。5.2.5管道和管件聚合物或弹性体管道和接头应适用于可燃性流体工况。10µm氧气管道应按标准进行脱脂处理。泄压装置或压力安全系统应采用一个或多个泄压装置或压力安全系统防止各带压系统或设备超压。氢气和氧气泄压装置应排放到室外。压力调节器压力调节器应适合于所接触流体的压力和温度条件。7.2关闭阀关闭阀应适合于所接触流体的压力和温度条件。安装在关闭阀上的执行机构应能承受阀体传递的热量。7风扇和通风机GB4706.27、GB/T19074GB/T5226.1泵GB/T3215、GB/T19840当在有爆炸危险区域使用时，如果在泵的电机和泵头之间设有连接带（皮带传动，其应采用防静电材料制作。环境耐受性GB/T4208如果存在固体异物和/或水进入危险，制氢装置的防护等级至少应：GB/T4208IP22GB/T4208IP34GB/T4208IP44如果在氢气和氧气排放口存在固体异物和/或水进入危险，则排放口的防护等级应符合4208IP22设备的温度限值和耐热设备的温度限值和耐热应符合GB4793.1-2007中第10章的要求。电气设备、接线和通风防火和防爆要求一般要求制氢装置应防止正常运行中意外释放氢气，并应通过5.2.5或5.3.4中的适用试验确定是否合格。制氢装置爆炸危险区域划分GB3836.14GB3836.14、GB50177爆炸危险区域内设备的防爆要求GB/T3836.1GB3836GB/T3836当设备预期不在GB386和GB/T3836范围覆盖的条件下运行（例如富氧环境，则应进行相关特定使用条件的附加测试。d（GB/T383.2i（GB/T383.4防止可燃混合物积聚的防护方法（稀释区域除外氢气在空气中的体1％。被动方法包括，但不限于：使用管口和类似的流量限制方法，将最大释放速率限制在可预测值；使用永久紧固和安装的接头，将最大释放速率限制在可预测值；8自然通风。主动的方法包括，但不限于：（稀释区域除外）1％体积分数；1%的适当体积分数时，开启通风设备。通风通风失效应导致产气停止。启动吹扫所有应在吹扫前通电的设备或完成吹扫所需的设备，应适用于该危险场所。相邻隔室的通风如果通风的电气或机械隔室与氢气发生室相邻，除非该隔室内的设备适用于该危险场所，否则它们相对于氢气发生室应处于正压状态，并符合的有关要求。994.3GB12358氢气检测器应安装在氢气易泄漏和积聚处。通风系统测试应按5.2.10的规定验证通风系统。电气设备一般要求电气安全应确保在运行和例行维护期间，免受电击、火灾和烧伤的影响。GB/T5226.1GB4793.1GB/T14536.1-200820GB/T5226.1接地和联结GB/T5226.1GB/T5226.1GB4793.1GB4943.1-20115.1.1过流保护GB/T16895.5/或熔断器，给每个电气设备和装置提供过载和过流保护。在正常启动和运行条件下，过流保护应不易受到干扰。电加热器GB/T5226.1软线固定装置和导线拉脱GB4793.1-20076.10.2GB/T14048.1、GB/T13140.3、GB/T17464GB/T20636外接导线端子外接导线端子应符合GB4793.1-2007中6.6.2的要求。控制系统概述制氢装置应配备控制系统，以实现安全可靠运行，并避免危险状态发生。适用时，应考虑下列故障和情况：电解槽电压高于规定的最高电压；电解槽电压低于规定的最低电压；电解槽电压超过规定的电解槽不均衡电压；电解槽温度高于规定的最高温度；电解槽电流高于规定的最大电流；电解小室差压高于规定的最大差压；电解小室差压低于规定的最小差压；适用时，应考虑下列故障和情况：电解槽电压高于规定的最高电压；电解槽电压低于规定的最低电压；电解槽电压超过规定的电解槽不均衡电压；电解槽温度高于规定的最高温度；电解槽电流高于规定的最大电流；电解小室差压高于规定的最大差压；电解小室差压低于规定的最小差压；电解液液位高于规定的最高液位；电解液液位低于规定的最低液位；电解液流量低于规定的最低流量；.14.6.1压力不符合规定的工作压力范围；氧侧压力高于规定的最高压力；4.5.1环境或过程温度高于规定的最高温度；环境或过程温度低于规定的最低温度；危险液体泄漏；原料水纯度低于规定的最低水平；泄压装置动作；限位开关失效；10关闭阀上的限位开关检测到阀门失效；紧急停车。GB/T5226.1；电气回路的联锁保护；使用成熟的技术和元件；提供部分或全部的冗余或多样性；进行功能试验。4.6.55050％时，触发紧急停车。应在风险评估中考虑气体混合物检测控制的响应时间和精度。安全控制电路（故障4.3GB/T18272.7GB/T21109.1安全控制电路的设计应确保关键功能部件发生故障后，制氢装置进入如下安全状态：安全控制应动作，在其控制下安全中断预定功能；11失效时的控制功能11失效时的控制功能如果发生控制电路逻辑故障，或控制电路失效或损坏：制氢装置不应意外启动；如已发出停车命令，则不应阻止制氢装置停车；应可以自动或手动停止运动部件；保护性安全装置应保持完全有效。开车紧急停车制氢装置应具有紧急停车功能，立即给发生危险的系统断电。GB/T5226.1GB/T16754制氢装置可配备与可选的远程紧急停车装置连接的器件。4.6.6停车制氢装置应具有与紧急停车功能分开的停车功能，触发制氢装置的受控停止。根据安全分析和制氢装置功能要求，制氢装置可立即停车，或处于指定系统通电的受控状态。报警设置的报警（声音、视觉等）应是无歧义和易发现的，并不应将作业人员吸引至危险位置。报警信号应包含足够信息，以便维修人员进行故障诊断。吹扫气量复位复位是将制氢装置从故障状态恢复到准备开车状态。暂停安全防护如有必要暂停安全防护（例如进行维护时，则应配备能锁定在期望模式的模式选择器件或装置，以防止意外操作。离子传输介质电解质在规定的工作寿命或维修间隔内，电解质应：在整个运行条件范围内，保持化学稳定；不会催化或促进化学或电化学的任何形式寄生副反应，以致污染产品氢气或氧气；具有足够的离子电导率。隔膜同时产生氢气和氧气的水电解槽应装有隔膜，以分隔产品氢气和氧气。隔膜应：a）b）从天然纤维、合成聚合物、陶瓷或以上的组合中选取，且不应包含石棉；c）具有足够的离子电导率，以使制氢装置安全运行；具有足够的电阻率，以使制氢装置安全运行；具有足够的机械强度，以满足装配后小室阴阳极之间的设计差压；f）g）在含水运行条件下，具有足够低的氢气和氧气跨膜渗透性，以避免产生可燃性气体混合物。维修人员的防护GB/T23821、GB/T12265应提供防护，以保护维修人员免受暴露的带电部分的接触电击和任何转动装置的伤害。12试验方法对每个新设计的制氢装置都应进行5.2的型式（质量）试验，以验证制氢装置符合设计标准。对按型式试验验证过的设计成批生产的制氢装置，仅需进行5.3的例行试验。型式（质量）试验试验准备试验条件环境条件除非制造商另有规定，试验应在下述环境进行：a）环境温度为15℃～35℃；b）75%；c）75kPa～106kPa；d）无霜、露、渗水、雨水和太阳辐射等。制氢装置状态概述b）～c）给出的最不利组合条件下进行。预期安装在墙上凹座、机柜内等的设备，应按制造商说明书进行安装。工作周期复。间工作，然后以最短的一段额定时间恢复。装料如果规定的材料在试验期间可能引发危险，则可使用另一种材料，但应证明试验结果不受影响。电气试验保护联结电路连续性试验GB/T16895.21GB47.2性。电气绝缘强度GB4793.1-200.1情况下都不应低于GB/T5226.1-2019中18.4的要求。2)可采用GB4793.1-2007，6.8.4中的任何试验方法。GB4706.1-200516如果制氢装置使用了可能被此试验规定的电压损坏的元件（如固态器件，并且这个元件符合中规定的标准，则被测试的电路可在此元件处断开，以消除毁坏此元件的可能性。绝缘强度宜在制氢装置送电前验证，以降低短路和暴露于危险电压的可能性。功能试验..214应按GB4793.1-2007中5.1.3的规定，检查6.2中的电源标志。14应按GB4793.1-2007中5.1.3的规定，检查6.2中的电源标志。接触电流和保护导体电流b)GB4793.1GB4943.1-20115.1.2～5.1.8软线固定装置和导线连接拉脱试验GB4793.1-200.2.5GB/T14048.1、GB/T13140.3、GB/T17464GB/T2063外接导线端子试验应按GB4793.1-2007中6.6.2的试验，验证规定的外接导线端子的要求。启动电流试验3压力试验除非另有说明，本章提到的压力都是表压。装有液体部件的压力试验包括接头和连接件的4.4.4中输送液体的所有承压部件，其强度和完整性应按照4793.1-2007.4（互连装有气体和气/液混合物部件的压力试验4.4.4/液混合物的所有承压部件，其强度和完整性要求GB4793.1-200711.71.570kPa；2min±10s。（互连如果采用气压试验，宜使用非反应性试验气体，比如氮气或氦气。电解槽的压力试验一般要求c）的差压试验。注：电解槽试验稍有不同，因为不像其他承压件，电解槽本身就是压力源。如果电解槽故障，就失去了压力和氢气源。等压试验50kPa30.3差压试验进行，但压力应施加在阳极或阴极通道上，而不是两极同时施加，且试验压力应为最大允许差压的1.3倍。泄漏试验.4所有功能部件应处于打开位置，以使所需的试验压力作用在试验区的所有部分。（互连正常泄漏试验155.2.4c）的试验，相同的要求适用于阳极侧和阴极侧之间的泄漏速率。阳极侧和阴极侧之间的泄漏速率应在该试验温度下的规定范围内。应采用与制氢装置试验部分相容，并且不会导致危险试验状态的试验流体。1：氢气侧使用的典型试验流体为氢气或氦气，或氮中氢示踪气；氧气侧使用的典型试验流体为氮气或氦气。注2：潜在危险包括高于燃烧下限的氢气/空气和氢气/氧气混合物。氢气组件连接件和管道接头的附加泄漏测试简述b）c）的要求进行泄漏试验。气泡试验应使用氮气或氦气等惰性试验气体，对氢气组件系统进行压力不小于最高工作压力的泄漏试验。1010cm/m10c/如不相容，电解小室可不进行气泡试验，且不与泄漏检测液接触。示踪气体泄漏检测5.7%的氮氢混合气。也可采用氦质谱仪进行检测。温度试验应按GB4793.1-2007中第10章的试验方法，测试验证4.4.8规定的设备的温度限值和耐热。环境试验制氢装置的组件、电气外壳和工艺外壳应按GB/T4208的规定进行试验，以验证其符合4.4.7和中的防护等级。性能测试氢气和氧气产气量试验1001GB/T19774GB/T37562GB/T18940GB/T20728GB/T207271001GB/T18940GB/T20728GB/T20727氢气和氧气品质试验16GB/T19774GB/T19774、GB/T37562机械强度应采用GB/T5226.1或GB4793.1中适用的试验，验证制氢装置符合4.4.1中的机械强度要求。排放试验5.2.10规定的排放试验适用于室内安装的、制造商提供排放系统的制氢装置。排放泄漏试验5.2.5例行试验一般要求每台制氢装置在正式投运前，应按规定进行例行试验。176.1176.16保护联结电路连续性试验保护联结电路连续性试验应按的规定或按GB4793.1-2007中F.1的要求进行。电压试验电气绝缘试验应按的规定或按GB4793.1-2007中F.2和F.3的要求进行。泄漏试验每台制氢装置的管道完整性试验应按5.2.5的规定进行。每台制氢装置的电解槽完整性试验应按的规定进行。功能试验当连接额定电源和公用系统时，至少应验证每台制氢装置的下列功能：安全控制回路及每个相关传感器和部件的功能；正常系统开车，无系统警告或报警；正常系统停车，无系统警告或报警。制氢装置应按GB/T19774、GB/T37562和GB/T26443的规定进行标记。6.2制氢装置标志每台制氢装置应带有参数铭牌或相邻标签组合，当制氢装置在正常安装位置时，它们处于容易读取位置。参数铭牌/标签应包含下列信息：a）制造商名称（含商标）和联系方式；b）产品型号或类型；c）制氢装置的序列号；d）制造日期；e）f）g）频率Hz/h）i）（m/h；j）%（1；k）MPa；