1、 ICS 27.180 CCS F 19 13 河北省地方标准 DB 13/T 57512023 撬装式水电解制氢系统通用技术要求 2023-06-19 发布2023-07-01 实施河北省市场监督管理局发 布 DB 13/T 57512023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由河北省工业和信息化厅提出。本文件由河北省燃料电池标准化技术委员会（HeB/TC29）归口。本文件起草单位：中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司、特嗨氢能检测（保定）有限公司、河北省工业和信息化发展研究院、北方工程设计研究院有限公司。本文件主
2、要起草人：张世渊、李黎明、宋时莉、杨晓春、王大威、张英、崔建卫、王颖、云昆、曹倩。DB 13/T 57512023 1 撬装式水电解制氢系统通用技术要求 1 范围 本文件规定了撬装式水电解制氢系统（以下简称“撬装系统”）的术语和定义、系统组成、技术要求、试验方法。本文件适用于撬装式水电解制氢系统。2 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。GB 150.1150.4 压力容器 GB 151 热交换器 GB/T 1413 系列1集装箱 分
3、类、尺寸和额定质量 GB/T 7445-1995 纯氢、高纯氢和超纯氢 GB/T 8163 输送气体用无缝钢管 GB/T 14976 流体输送用不锈钢无缝钢管 GB 32311-2015 水电解制氢系统能效限定值与能效等级 GB/T 37562-2009 压力型水电解制氢系统技术条件 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50030 氧气站设计规范 GB 50052 低压配电设计规范 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50073 洁净厂房设计规范 GB 50171 电气装置安装工程盘、柜二次回路接线施工及验收规范 GB 501
4、77 氢气站设计规范 GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范 HGJ202 脱脂工程施工及验收规范 NB/T 47003.1 钢制焊接常压容器 TSG21 固定式压力容器安全技术监察规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。箱体 container 指根据水电解制氢生产工艺需要，将电解槽、气液处理装置、纯化装置、压缩机等工艺设备与配套控制系统、整流配电系统等电气设备分区集成安装，具有耐久性、便于整体吊装移动、依需要可在多方向、多方位设门孔的撬壳设备。箱顶 container top 指箱体非危险区域的顶。DB 13/T 57512023 2 箱盖 container cover
5、 指箱体危险区域的顶。危险区域 hazardous zone 指箱体内安置电解槽、气液处理装置、纯化装置、压缩机等制取、处理氢（氧）气体等工艺设备，和非危险区域之间设有防爆墙的区域。非危险区域 nonhazardous zone 指箱体内安置控制系统、整流配电系统、闭式冷却水系统等无防爆要求的配套设备的区域。防爆墙 explosion-proof wall 指危险区域和非危险区域之间的耐爆炸压力较强的隔离设施。3.7 泄压设施 pressure relief devices 使爆炸瞬间产生的巨大压力由撬装的内部快速向外排放的建构部件，一般指靠近爆炸危险区域的轻质箱盖、门、窗和箱壁；作为泄压设施
6、的箱盖和箱壁的单位质量不宜超过60kg/m2。4 系统组成 撬装式水电解制氢系统由箱体、电解槽、气液处理装置、纯化装置、压缩机等工艺设备，和与其配套的控制系统、整流配电系统、辅助系统等设备组成。典型的撬装式制氢系统组成图参见附录A。5 技术要求 撬装结构 5.1.1 撬装的尺寸应根据其中放置设备的配套、规格、尺寸确定，宜采用国际标准集装箱型号及尺寸，根据制氢设备规格大小，可选用 20 英尺，40 英尺或 40 英尺高柜等不同型号，外形尺寸符合 GB 1413 的规定，根据设备规模和工艺需求，可采用多台集装箱进行横向和纵向的拼接。5.1.2 箱体为金属构架，箱体底座宜采用工字钢或槽钢焊接制成，满
7、足设备起吊强度要求，主结构立柱应用方钢焊接制成，立柱间距不宜大于 2m，侧壁与顶部用钢焊接支撑加固。侧壁与顶棚以轻质防火板制作，侧壁与顶、盖应具有保温功能，保温材料为阻燃材料。底板厚度满足组装和维修要求，可选用厚度为 4mm5mm 花纹板。5.1.3 箱体表面无划痕。焊缝应平整、光滑、不允许咬边。5.1.4 箱体结构强度应满足所安装设备的起吊、运行负荷要求。5.1.5 箱体的耐火等级不应低于二级（GB 50016）。箱体内的危险区域应设置泄压设施。5.1.6 箱体内危险区域的泄压设施，应按下列规定设置：a)箱盖作为泄压设施，宜采用非燃烧体轻质材料；箱盖为一端铰链固定，另一端可打开结构，且关闭时
8、必须密封，保证防尘及防雨；箱盖上设置必要的可拆卸的风帽；b)泄压面积的计算应符合 GB 50016 的要求；c)泄压设施的设置避开人员密集场所和主要交通道路，并应靠近有爆炸危险的部位，与其它建筑物、构筑物距离应符合 GB 50177 的规定；d)压缩机间宜采用半敞开或敞开式的结构。5.1.7 出入门应加装应急锁。爆炸危险区域应单独设直通外部的出入口，门应向外开启，并加装撞击时不产生火花的材料。5.1.8 在危险区域与非危险区域之间必须穿过管线时，宜采取底部管缆槽埋设结构，所有管缆槽上部盖板应为可拆卸。且用非燃烧材料封闭空隙。5.1.9 箱体内部空间应通风良好，箱盖内表面应平整，避免死角。DB
9、13/T 57512023 3 5.1.10 箱体起吊点不应少于 4 点。箱体布置 5.2.1 根据生产工艺需要，箱体应分隔成危险区域和非危险区域。危险区域内安置电解槽、气液处理装置、纯化装置、压缩机等制取、处理氢（氧）气体工艺设备。非危险区域内设置有控制系统、整流配电系统、闭式冷却水系统等无防爆要求的配套设备。5.2.2 危险区域和非危险区域以抗爆板分隔。5.2.3 根据生产工艺需要设置有氢气纯化装置及氧气纯化装置和/或氢气压缩机和氧气压缩机时，不得将氢气纯化装置和氧气纯化装置设置在同一危险区域内，也不得将氢气压缩机和氧气压缩机设置在同一危险区域内。5.2.4 危险区域内应设置维修空间，地面
10、宜铺设防火花且阻燃材料。5.2.5 箱体内各区域划分应视安置设备的规格、尺寸和检修要求确定。5.2.6 危险区域内设备正上方根据实际情况设置氢气检漏装置，且与事故风机联锁。5.2.7 氢气储罐宜设置在箱体外。工艺设备 5.3.1 工艺系统有电解槽，气液处理器、氢气纯化系统及辅助系统等。5.3.2 水电解系统用的原料水、KOH、冷却水及仪表气等要求，应符合 GB/T 37562 的规定。5.3.3 撬装系统的压力容器有分离器、气体冷却器、脱氧器、氢气干燥器等，压力容器的设计、制造、检验和验收应符合 GB 150、GB 151 及 TSG21 的规定，常压容器应符合 NB/T 47003.1 的规
11、定。5.3.4 水电解制氢工艺参数监控点宜设置：系统槽温、系统压力、分离器液位、碱液循环量及氢中氧、氧中氢在线分析等检测点。根据技术要求，设置显示、记录、报警、联锁等功能。5.3.5 氢气纯化工艺参数监控点宜设置：脱氧器温度、干燥器温度、再生气流量、系统压力等检测点，并设置微量氧、露点在线分析仪，根据技术要求，设置显示、记录、报警、联锁等功能。工艺管路及附件 5.4.1 工艺管道包括氢气、氧气、纯水及碱液等不同介质管道。5.4.2 氢气在管道中的最大流速应符合 GB 50177 的规定。5.4.3 氢气管路应采用无缝钢管，符合 GB/T 8163 和 GB/T 14976 的规定。对氢气纯度有
12、严格要求时，其管材、阀门、附件和敷设，应按 GB 50073 中有关规定执行。5.4.4 氢气管道的阀门，宜采用球阀、截止阀，阀门材质应符合 GB 50177 的规定。5.4.5 氢气管道的法兰、垫片的选择应符合 GB 50177 的规定。5.4.6 氢气管道的连接，应采用焊接，与设备、阀门的连接可采用法兰或锥管螺纹等其它方式。5.4.7 氢气放空管，应设阻火器，放空管管口应高出箱体 1m，并设置防雨雪侵入和杂物堵塞的措施，寒冷地区应采取防冻措施。5.4.8 氧气管道、管件、阀门及仪表应按 HGJ202 的要求进行脱脂处理。电气及自动控制 5.5.1 撬装系统的供配电设施有整流变压器、整流柜或
13、高频开关电源柜、配电柜及控制柜等。5.5.2 撬装系统供电应按 GB 50052 规定的负荷分级，宜为三级负荷，箱内控制系统宜设不间断供电电源。5.5.3 危险区域内电气设施选型应符合 GB 50058 的规定，不应低于氢气爆炸混合物的级别、组别（CT1）。5.5.4 箱体内各区域应设置照明装置，危险区域内照明应采用防爆灯具，不得装在氢气释放源的正上方，箱体内宜设置应急照明电源。5.5.5 直流线路应采用铜导体，于隔墙下方进入制氢间，当必须采用裸母线时，应有防止产生火花的措施。5.5.6 制氢间应设置直流电源的紧急断电按钮，按钮宜设在便于操作处。5.5.7 水电解制氢系统应设置下列联锁停机设定
14、：当氢气或氧气纯度低于设计下限时；DB 13/T 57512023 4 分离器液位低于设计下限或液位差大于设计上限时；系统压力高于设定上限时；碱液/纯水循环量低于设计下限时；发生电力故障时；槽温高于设计上限时；仪表气源压力低于设计下限时；监测的空气中氢浓度超过 1%（体积分数）时。防雷、防静电与接地 5.6.1 箱式装置应按 GB 50057 和 GB 50058 的有关规定设置防雷接地措施。5.6.2 箱体内按用途分有电气设备工作(系统)接地、保护接地、防静电接地。不同用途接地共用一个总的接地装置时，其接地电阻应符合其中最小值要求，且不大于 10。5.6.3 箱体内的设备、管道、构架、电缆金
15、属外皮、钢屋架和突出箱体的放空管、风管等应接到接地装置上。管道法兰、阀门等连接处，应采用金属线跨接。5.6.4 有爆炸危险环境内可能产生静电危险的物体应采取防静电措施。5.6.5 要求接地的设备、管道等均应设接地端子。接地端子与接地线之间，可采用螺栓紧固连接；对有振动、位移的设备和管道，其连接处应加挠性连接线过渡。5.6.6 电缆槽应设有排水孔。5.6.7 变压器宜选用干式变压器。给排水及消防 5.7.1 冷却水系统，宜采用闭式循环水。5.7.2 冷却水供水压力宜为 0.15MPa0.35MPa。水质及排水温度，应符合 GB/T 37562 的要求。5.7.3 宜装设断水保护装置。5.7.4
16、箱体内各区域，可根据区域大小配备二氧化碳、“干粉”等灭火器材。采暖通风 5.8.1 箱内温度应维持在 545，最大相对湿度不大于 90%。根据用户当地气象条件需要，可采取冬季保温，夏季降温等措施。5.8.2 箱体内各区域应该设置通风装置，并充分考虑空气对流，通风风道应采用非燃烧材料制作。5.8.3 危险区域的自然通风换气次数，每小时不得少于 3 次；事故排风装置换气次数每小时不得少于 12 次，并与氢气检漏装置联锁。危险区域引出的排风口和非危险区域引出的排风口间距不小于4.5 米。5.8.4 危险区域内的事故排风机的选型，应符合 GB 50058 的规定，不应低于氢气爆炸混合物的级别、组别（C
17、T1）。5.8.5 当周围环境恶劣时，进风通道宜加空气过滤器。自然通风帽应设有防止凝结水滴落的措施。安装 电解槽、气液处理装置、纯化装置、压缩机等制取、处理氢（氧）气体的工艺设备、控制系统、整流配电系统、闭式冷却水系统等按批准的图样和技术文件进行装配。设备设计满足以下条件：5.9.1 系统的组装及安装应按设计文件、技术要求或工程设计文件进行。5.9.2 盘柜、线缆和仪器仪表等应检验合格，符合施工要求。5.9.3 管路及附件应检验合格，并具有有效的质量证明文件。5.9.4 撬块内设备采用整体组装方式，组装完成后按 6.1 和 6.2 进行气密性试验和泄漏率试验。5.9.5 系统管路和附件的安装应
18、符合 GB 50177、GB 50030 的要求。5.9.6 氢气管道焊接完成后应进行下列试验：a)氢气管道应用氮气或清洁空气按 GB 50177 进行强度试验、气密性试验及泄漏量试验；b)泄漏量试验合格后，用氮气或干燥无油的空气，以不小于 20m/s 的流速进行吹扫，直至出口无铁锈、无尘土及其他脏物为合格；5.9.7 电气柜及二次回路的安装应符合 GB 50171 的有关规定。DB 13/T 57512023 5 5.9.8 照明装置及线路安装应符合 GB 50303 的有关规定。6 试验方法 气密性试验 6.1.1 对碱性水电解制氢系统使用清洁空气或氮气进行气密性试验；对 PEM 水电解制
19、氢系统使用氮气进行气密性试验。6.1.2 气密性试验压力不低于系统设计压力，试验开始后逐渐升压，达到规定压力后，保持 30 min，应采用涂刷专用检漏液的方法，巡回检查所有阀门、法兰或螺纹连接处，焊缝、垫片等密封点，以无漏气为合格。泄漏率试验 水电解制氢系统在气密性试验合格后，以氮气进行泄漏量试验。试验压力为系统设计压力；试验时间为24h。泄漏量试验过程应认真记录系统内气体的温度、压力。以平均每小时泄漏率不超过0.5%为合格。平均每小时泄漏率A按式（1）计算：A=100(1 2112)（1）式中：A 平均每小时泄漏率，%；t 试验时间，单位为小时(h)；1,2 试验开始、结束时的绝对压力，单位
20、为兆帕(MPa)；1,2 试验开始、结束时的气体热力学温度，单位为开尔文(K)。冷却水 管线上温度表、压力表直接读数。最大氢气产量 按GB/T 37562-2009中附录B、C容积法或电流法测定最大氢气产量。出口氢气含水量 分析管线上的露点分析仪直接读数。出口氢气含氧量 分析管线上的微量氧分析仪直接读数。或将色谱仪连接到取样口上，按GB/T 7445-1995中的4.2测定出口氢气含氧量。能耗计算 按GB/T 32311-2015中附录B计算。DB 13/T 57512023 6 A A 附录A （资料性）典型的撬装式水电解制氢系统组成图 撬装式水电解制氢系统的主体设备为电解槽。电解槽由若干个
21、电解小室组成，每个电解小室由电极、隔膜和电解质构成。根据所产氢气、氧气用途而配置的箱体、气液处理装置、纯化装置、水箱、加水泵、整流配电柜、控制柜等，与电解槽构成了整个撬装式制氢系统。典型的撬装式水电解制氢系统组成图见图A.1。图 A.1 典型的撬装式水电解制氢系统组成图 DB 13/T 57512023 7 参考文献 1 GB/T 4237 不锈钢热轧钢板 2 GB 4962 氢气使用安全技术规程 3 GB/T 5832.2 气体中微量水的测定 露点法 4 GB 6654 压力容器用钢板 5 GB/T 8175 设备及管道保温设计导则 6 GB/T 19774 水电解制氢系统技术要求 7 GB/T 20801 压力管道规范 工业管道 8 GB/T 37563 压力型水电解制氢系统安全要求 9 GB 50275 压缩机、风机、泵安装工程施工与验收规范 10 GB 50516 加氢站技术规范 11 GB 50029 压缩空气站设计规范 12 GB 50235 工业金属管道施工及验收规范 13 GB 50316 工业金属管道设计规范
