工业水电解制氢装置运行管理导则-压力型碱性水电解

XXXXX—2015ICS27.010ICS27.010团体标准T/CECA-G00XX—2022工业水电解制氢装置运行管理导则—压力型碱性水电解OperationmanagementguidefortheindustrialwaterelectrolysishydrogenproductionunitThepressurizedalkalinewaterelectrolysis（征求意见）2021-XX-XX发布2021-XX-XX实施中国节能协会发布T/CECA-G—00XX—2022工业水电解制氢装置运行管理导则-压力型碱性水电解范围本标准规定了工业用压力型碱性水电解制氢装置的运行监视、运行操作、设备管理及事故预防与处理等方面原则性技术要求和操作方法。本标准适用于以氢气作为产品的工业用压力型碱性水电解制氢装置的运行管理。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB2893-安全色GB2894-安全标志及其使用导则GB/T3634.2-氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢GB4962-氢气使用安全技术规程GB7231-工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识GB8978-污水综合排放标准GB12348-工业企业厂界环境噪声排放标准GB/T14599-纯氧、高纯氧和超纯氧GB16297-大气污染物综合排放标准GB18599-一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准GB/T24499-氢气、氢能与氢能系统术语GB/T29639-生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则GB/T29729-氢系统安全的基本要求GB30871-化学品生产单位特殊作业安全规范GB/T37562-压力型水电解制氢系统技术条件GB/T37563-压力型水电解制氢系统安全要求GB50057-建筑物防雷设计规范GB50058-爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50116-火灾自动报警系统设计规范GB50177-氢气站设计规范GB50217-电力工程电缆设计规范TSG21-固定式压力容器安全技术监察规程术语和定义GB/T24499、GB/T37562、GB/T37563界定的以及下列术语适用于本文件。

水电解制氢装置（waterelectrolysishydrogenproductionunit）以水为原料，电解制取气态氢，氧的装置，是水电解槽及其辅助设备组合的统称。

电解槽（electolyzer）电解槽是水电解制氢装置的主体设备，由若干电解小室组成。电解池/电解小室（electrolyticcell）组成水电解槽的基本单元，电解池/电解小室由电极、隔膜和电解质构成。气液处理装置（gasliquidtreatmentdevice）用于给电解槽工作时产生的气液混合物（氢气和碱液、氧气和碱液）分离，由氢分离器、氧分离器、洗涤器、冷却器、气水分离器、循环泵、碱液过滤器构成。氢气纯化装置（hydrogenpurificationdevice）用于去除氢气中的氧气和水分等杂质的装置，主要由冷却器、气水分离器、脱氧器、过滤器、干燥器构成。氧气纯化装置（oxygenpurificationdevice）用于去除氧气中的氢气和水分等杂质的装置，主要由冷却器、气水分离器、脱氢器、过滤器、冷凝器、干燥器构成。热备用电解槽（standbyelectrolyzer）处于在正常工作的温度范围内，在短时间内可以启动至指定工况运行的电解槽。吹扫（purge）使用氮气或无油干燥空气，将设备加工过程中系统内部产生的粉尘、颗粒及易燃液体吹除清理。置换（replacement）使用除二氧化碳气体以外的，如氮气或其他惰性气体将制氢系统内所有设备和管线中的空气、易燃易爆和有害气体吹除，并使用这种气体对所有设备、储罐和管线进行惰性保护及密封。气体泄漏（gasleakage）除有意排出的气体之外，装置异常排出氢气或其他气体的现象。辅助设备（auxiliaryequipment）除电解槽、气液处理装置、氢气纯化装置及氧气纯化装置以外的水电解制氢系统的辅助设施，包括控制柜、整流柜、整流变压器、纯水机、冷冻机及冷却塔、空压机、氮气制备装置等设备设施。运行管理通用要求4.1压力型碱型水电解制氢装置运行除应符合本导则的规定外，还应符合GB29729、GB/T37563、GB50177等相关标准的规定。4.2运行人员应经过岗位培训、考试合格后方可上岗。4.3特种作业人员应经过专业培训，持有特种作业资格证，并在有效期内持证上岗。4.4进入制氢厂房的非值班人员应实行登记准入制度，制氢厂房应避免非值班人员进入。4.5进入制氢厂房前应将火种、移动通信工具、非防爆电子设备放置在爆炸危险区域之外。任何人进入前应先消除静电。4.6涉氢作业人员所佩戴个人防护装置的要求应符合GB/T29729的规定。4.7制氢装置所在厂房内部及周围，应设置安全警示标识、管道识别色、图形符号等，设置要求应符合GB2893、GB2894、GB7231的规定。运行监视一般要求5.1.1水电解制氢装置应配置有必要的监测仪表和控制装置，硬件、软件的设计、选型应符合GB/T37562、GB/T37563以及GB/T29729的相关规定，宜使用自动控制系统。5.1.2监测仪表和控制装置应能够在设计工况下正常运行,重要控制点应接入全场SIS系统,并且能够在制氢装置发生故障时及时报警、停车,并进行相应的应急处理。5.1.3水电解制氢装置仪表的精度等级和量程范围应根据运行参数以及生产过程的最大允许误差确定，并应有产品合格证和在有效期内的检定报告。5.1.4在开车或运行中发生报警或联锁停车时，应查明原因，严禁随意改变保护设定值或取消联锁。监控5.2.1运行人员应定时切换监控系统各画面，监视设备运行状态和参数的变化，及时发现异常和告警。5.2.2应关注电解槽氢氧两侧运行的温度差和压力差，保证满足制氢设备性能要求。5.2.3应关注工艺纯水的压力、储量、液位等，其水质应符合GB/T37562的要求。5.2.4应关注仪表气、吹扫气的压力、储量、纯度，保证仪表气品质符合设备厂商相关要求。5.2.5应重点关注普氢中氧含量、普氧中氢含量、氢侧压力及氧侧压力、碱液流量、液位和液位差，保证制氢装置运行安全，防止异常停车。应重点关注纯氢微氧和纯氢露点，保证产品氢气品质。5.2.6应重点关注氢气检测报警仪所监测空气中的氢气含量，防止氢气的泄漏和聚集。5.2.7应关注氢氧分离装置与纯化装置工作压力，防止出现因压力倒置产生的憋压停车。5.2.8应关注电解电源的电压、频率、谐波等，保证电能质量符合设备厂商相关要求。巡检5.3.1水电解制氢装置应做好日常巡检，每班巡检不少于1次；应定期开展专项巡检，巡检频次不宜少于每月1次，遇到特殊情况增加专项巡检。5.3.2对特殊季节和异常天气(如雷电、雨季、极寒、极热、台风等)，应进行专项巡检工作。5.3.3对新投入或经过大修等特殊情况的设备应加强巡检工作。5.3.4运行人员进行巡视检查时不应越过围网和安全警示带，进入涉氢空间应携带便携式漏氢检测仪。5.3.5现场检查就地仪表显示与远方监控盘显示是否一致。5.3.6当监控系统报异常信号时，应及时进行现场检查，在缺陷和隐患未消除前应增加巡视检查频次。5.3.7通风等设备运行正常；电解液循环系统、冷却水循环系统应运行正常，无漏液；厂房内温度应满足设备运行要求。5.3.8应定期取样测量电解液比重，防止电解液浓度下降对影响电解槽性能，检测周期不宜低于1次/月。5.3.9建议定期检测制氢装置冷却水的pH值和压力值，防止碱液与冷却水系统互串。5.3.10当有氢气管道经水封排至室外时，应注意检查水封水位。5.3.11建立节能检查制度，将电量消耗、水量消耗、氢气放空量等项目纳入日常检查范围，定期统计分析并组织考核。运行操作一般要求6.1.1装置启动前宜进行全面安全检查，并对查出的问题逐项进行整改。电解水制氢装置进行启停操作时，应同时对启动或停车的电解槽进行现场检查，有异常情况应及时报告现场负责人。6.1.2应严格按照操作规程进行制氢装置操作。6.1.3涉氢、氧相关手动阀门宜缓慢开关。6.1.4应确保电解槽上无杂物，以防短路；定期测量电解槽小室电压，保证各个小室电压分布均匀且不超过建议小室电压的上限值。6.1.5当空气中氢含量达到0.4%(体积分数)时，可燃气体报警仪报警同时启动相宜事故排风机；当含量超过1%(体积分数)时，应停车检查。6.1.6在未设置可燃气体报警仪的地沟、电缆沟等场所进行相关作业时，应配置便携式漏氢检测仪进行现场检测。6.1.7水电解制氢装置内气水分离器定期排污，排污管道宜集中引至室外，室外排污口设置水封。6.1.8在环境温度低于零度的地区，室外场所的氢气系统、排污管道、阀门、排空管道及安全阀应设置防冻措施。6.1.9多台电解槽进行启停操作时，宜设置合理的启停时间间隔和启停顺序。6.1.10水电解制氢装置产生的废液（制氢凝水回用、废碱液、冲洗污水等）、废气（不合格氢气、氧气等）、固废（脱氧剂、干燥剂、固体废碱等）、噪音排放等处理要求需满足GB8978、GB16297、GB18599、GB12348等国家标准。系统启动6.2.1装置启动前应对辅助设备、制氢设备、控制系统、气体检测系统检查，符合GB/T37563的规定后方可启动。6.2.2启动前应按规定对制氢装置的氢气设备、管道进行置换，置换后其含氧量应小于0.5%(体积分数)方能启动。6.2.3首次启动和大修后启动运行前，应根据装置的设计压力进行耐压、清洗（吹扫）和气密试验，符合要求后投入使用。6.2.4气密性试验介质宜选用氮气等惰性气体，试验规程和要求应满足GB/T37562规范要求。6.2.5首次启动和大修后启动运行前，应对各紧急停车和连锁逻辑进行校验，保证联锁控制功能动作灵敏、可靠。包括但不限于下列报警或停车联锁功能：——系统压力高——氧压力高——氢氧两侧差压高/低——电解槽温度高——碱液/纯水液位高/低——碱液/纯水流量低——直流过电压/过电流/直流电源故障——直流电源紧急断电按钮动作/外部紧急停车信号——普氧中氢含量高——普氢中氧含量高——空气中氢含量高——纯水电导率高——氢气纯化器脱氧塔温度高——氢气纯化器干燥塔温度高——纯氢微氧高——纯氢露点高——冷却水故障——仪表气源故障——电力供应故障6.2.6水电解制氢装置电解槽所需原料水和碱液配制用水宜符合GB/T37562要求。电解液宜采用分析纯或优级纯KOH配制，配制碱液时应备有橡胶手套、防护眼镜、3%稀硼酸溶液。6.2.7在普氢中含氧量达标前，电解装置氢气应放空，达到合格后可投入氢气纯化装置。6.2.8针对氢氧气液分离连通的、单循环的水电解制氢装置，气液分离系统氢、氧侧液位过低、过高或二者液位差过大，电解系统禁止开车。6.2.9在启动过程中避免置换作业。6.2.10多台电解槽启动时，宜优先启动热备用电解槽。6.2.11定期进行主用、备用设备的轮换。系统停车6.3.1电解系统停车a)电解系统停车后宜放空，当系统压力降低至0.2~0.3MPa时，系统进行保压。针对氢氧气液分离连通的、单循环的水电解制氢装置，同时检查氢、氧二侧液位，并使之保持相对平衡。b)待氧槽温降至设备厂商要求值且已停机状态，允许碱液循环泵停机。待槽温降至设备厂商要求值时，关闭内循环冷却水系统。c)寒冷地区，冬天电解系统停车时，宜采取必要的循环冷却水防冻措施。6.3.2纯化系统停车a)除紧急停车外，纯化系统干燥塔、脱氧塔温度降至设备厂商要求温度前，严禁电解系统切换至放空状态。b)待干燥塔、脱氧塔温度降至设备厂商要求值且已停机状态，纯化系统切换至放空状态，当系统压力降低至0.2MPa时，系统进行保压。6.3.3紧急停车a)当遇到氢气或碱液外漏，可能引起制氢装置燃烧或爆炸等重大事故时，应实行紧急停车。b)紧急停车后重新开车时，应对槽体、气液处理器及各配套件、各仪表进行必要的检查，确认设备良好、无安全隐患后方能进行开车。6.3.4长时间停车时，应排空制氢装置中氢气、氧气，并按规定进行置换，置换后氢气系统内氢含量应至少连续2次分析合格,其含氢量不应超过0.4%(体积分数)。6.3.5置换宜使用氮气，置换气体纯度宜不低于99.5％，置换气体中含氧量不应高于0.5％。氢气系统被置换的设备、管道等应与系统进行可靠隔离。气体质量管理6.4.1为保证系统安全运行及产品质量，宜重点关注下列信号报警：——普氧中氢含量高——普氢中氧含量高——纯氢微氧高——纯氢露点高6.4.2应定期进行气体取样化验作业，检测周期及质量标准符合表1要求:检测周期及质量标准要求检测项目检测周期质量标准氧中氢每班一次GB/T37563氢中氧每班一次GB/T37563纯氢微氧连续在线GB/T3634.2纯氢露点连续在线GB/T3634.2纯氢纯度2小时1次GB/T3634.2纯氧纯度2小时1次GB/T14599设备管理一般要求7.1.1氢气系统检修或检验作业应制定作业方案及隔离、置换、通风等安全防护措施，并经过设备、安全等相关部门审批。未经安全部门主管书面审批，作业人员不得擅自维修或拆开氢气设备、管道系统上的安全保护装置。7.1.2维护、检修作业应满足GB30871的要求，执行上锁/挂牌程序。7.1.3应按照系统维护手册的要求，定期检查、清洗或更换工艺设备的零部件，定期检查、调校各类电气设备和仪器仪表。7.1.4应在设备维护、检修过程中采取措施，避免与氧气接触部件沾染油脂。如需进行维修，应先排空碱液后再进行作业。7.1.5对安全设施进行维护而没有其他替代措施时，其所保护的设备应停止运行。7.1.6设备拆除前应检测设备和管道内的氢气含量，设备拆除工作应在没有雷电的天气进行。在设备拆除期间，应连续监测空气中的氢气含量，一旦超过0.4％(体积分数)，应立即停止拆除工作。7.1.7维护、检修作业记录宜至少保留3年。设备检修7.2.1电解槽和有关装置应定期进行检修和维护。7.2.2检修工作应在氢气置换完成后实施。在充有氢气的装置进行检修工作时，应使用防爆工具。7.2.3氢气系统设各运行时，不应随意敲击氢气设备、管道；设备、管道和阀门严禁带压拆卸。7.2.4进行动火作业时，宜将工作点移至安全地点；不能拆离的设备、系统，应采用停运、隔绝、放空、置换等方法排空系统内氢气。7.2.5制氢系统在检修后应进行吹扫和气密实验，符合要求后投入使用。7.2.6对氢气设备、管道和阀门等连接点进行漏气检查时，应使用中性肥皂水或便携式漏氢检测仪。7.2.7氢气管道、阀门及水封等出现冻结时，应戴面罩使用热水或蒸汽加热进行解冻操作。7.2.8根据电解槽运行状态及腐蚀情况确定大修期，大修时更换所有的隔膜和密封垫片。如果一切运行正常可适当延长大修期。设备检验检测7.3.1安全阀、压力表、压力容器等安全附件应定期进行检查，检查要求应按照TSG21.7.2部分的规定执行。7.3.2固定式和便携式可燃气体报警仪应定期进行校验，检定周期不应超过一年。7.3.3在线氢气纯度仪表、在线氢气湿度仪表和在线氢气泄漏报警仪表应定期进行校验，检定周期不应超过一年。事故预防与处理事故预防8.1.1水电解制氢厂应根据GB/T37563进行危险源辨识与安全风险评估。8.1.2水电解制氢厂应根据有关法律、法规和标准制定安全运行管理制度、流程和规范等，并严格遵照执行。8.1.3水电解制氢厂宜结合本单位组织管理体系、生产规模和可能发生的事故特点编制应急预案，应急预