水电解制氢系统技术要求.doc

水电解制氢系统技术规定 GB/T 19774-2023
(非移动式系统)检查内容
5．1．1通用规定
5.1．1．1水电解制氢系统涉及下列单体设备或装置：水电解槽及其辅助设备一一分离器、冷却器、，压力调节阀、碱液过滤器、碱液循环泵；原料水制备装置；碱液制备及贮存装置；氢气纯化装置；氢气储罐；氢气压缩机；气体检测装置；直流电源、自控装置等。
5．1．1．2水电解制氢系统可采用固定式或移动式
5．1．1．3水电解制氢系统的副产品氧气，可根据需要回收运用或直接排入大气。当回收运用时

5．1．3工作条件
5．1．3．1水电解制氢系统的工作压力（か）分为：常压、低压和中压三类，它们的压力范围规定为：
常压水电解制氢系统，p＜0．1MPa
低压水电解制氢系统，0．1MPa≤p＜1．6MPa；
中压水电解制氨系统，1．6MPa≤p＜10MPa
5．1．3．2环境温度根据用户规定拟定水电解制氢系统的工作环境温度。在没有拟定的数据时，宜按工作环境温度小于45℃为依据。）
5．1．3．3水电解制氢系统所处场合有爆炸危险的区域及等级的划分，应符合GB50177的规定
5．1．3．4水电解制氢系统的外供电系统的输入电压值由用户拟定，电压等级宜为10kV、380V水电解制氢系统每台水电解槽成独立配置直流电源。）
5．1．3．5水电解用原料水的水质应符合表2规定。
5．1．3．6水电解制氢系统采用苛性破性水溶液时，所使用的氢氧化钾或氢氧化钠应符合GB／T2306、GB／T629的规定。
在苛性碱性水溶液电解制氢系统运营中，苛性碱性水溶液（电解液）的质量规定应符合表3的规定

5．1．3．7水电解制氢系统应设立吹扫置换接口。吹扫置换气采用含氧量小于0．5％的氮气。
5．1．3．8冷却水的水压宜为0．15MPa～0．35MPa，循环冷却水的水质应符合表4的规定。
5．1．3．9仪表或气动用压缩空气的气源压力应按仪表或气动规定拟定，其质量宜符合GB／T4830的规定或相关产品的规定
5．2单体设备
5．2．1通用规定
5．2．1．1水电解制氢系统的单体设备，应根据水电解制氢系统的规模、用氢特性、氢气品质的不同规定，合理配置不同的单体设备。
5．2．1．2单体设备的技术性能、工作参数应满足或高于水电解制氢系统的总体规定。
5．2．1．3单体设备的材质
单体设备内或连接部位与电化学反映过程或氢气／氧气直接接触或间接接触的内表面、零部件或密封件所选用的材料应具有下列特性：
5．2．1．3．1在所有的工作条件下，具有必要的化学稳定性。
5．2．1．3．2在运营中不会发生各种形式的催化反映、电化学反映或其他形式的化学反映引起的寄生性副反映，以避免这些反映形成对氢气／氧气的污染。
5．2．1．3．3应符合各项机械性能规定，并在工作条件下保持稳定的力学性能。
5．2．1．3．4所选用材料的化学组成、结构形态，不应发生或避免发生氢脆或氢腐蚀。
5．2．1．3．5所选用的材料的化学组成、结构形态，在运营中不发生应力腐蚀、裂纹或氧腐蚀。
5．2．1．4对移动式水电解制氢系统的防护罩或外売的设立，应符合下列规定
5．2．1．4．1当直接接触或间接接触潮湿气体后，也许影响单体设备或零部件技术性能或使用功能时，应采用防护措施或选用防潮材质。
5．2．1．4．2防护罩或外壳应采用不燃材料；最小厚度宜为0．6mm，一般可采用镀锌钢板等。对面积较大的防护罩，按强度或刚性规定，采用加强揹施或双层结构。
5．2．1．4．3防护罩或外壳需设保温层时，应按GB／T8175设计，其保温材料，应采用不燃材料，并设立避免材料飞扬、散落的措施。
5．2．1．4．4防护罩或外壳的内表面必须平整、无氢气积聚空间，并在顶部最高处设排气口，若有二处或二处以上顶部有最高处时，则应在每个最高处均设排气口。
5．2．1．4．5防护罩或外壳内应设有氢气浓度报警装置，并与排风机或吹扫置换气体关断阀连锁。
5．2．1．4．6防护單或外壳内应在方便检查、维修的位置设检査口、维修口，其数量和尺寸应按检查、维修对象或功能拟定。检查口、维修口应设有视窗或盖板。
5．2．2水电解
5．2．2．1水电解槽是水电解制氢系统的主体设备，它的性能参数将决定水电解制氢的技术性能水电解槽的性能参数、结构应以减少单位氢气电能消耗、减少制导致本、延长使用寿命为基本规定应合理选择水电解槽的结构型式、电解小室及其电极、隔阂的构造、涂层和材质。
5．2．2．2水电解槽的氢气生产能力、纯度和杂质含量应按制造厂家的公司标准和用户的规定协商拟定。
5．2．2．3电解小室的电极材质、涂层等应根据槽体设计、水电解制氢系统的总体规定拟定。
5．2．2．4隔阂材质，隔阂石棉布应符合TC211的规定。应按槽体设计的技术规定和供货条件拟定。
5．2．2．5密封垫片的选择应保证水电解槽在工作状态不渗漏，并能承受槽体开、停车时的工作状态变化，其质量应符合GB／T3985或具体水电解槽槽体设计所选材质的相关标准。
5．2．2．6螺形弹簧的制造规定应符合GB／T1972的规定。
5．2．2．7铸件内外表面应光滑，不得有气泡、裂纹及厚度显著不均的缺陷，诗钢件应符合GB／T11352的规定。
5．2．2．8重要焊接结构的焊缝不得有气孔、夹渣和裂纹等缺陷。
5．2．2．9．1镀件的镀层表面不得鼓泡、起皮、局部无镀层和划伤等严重缺陷。镀层表画质量应进行100％检查。
5．2．2．9．2镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的质量和检查应分别符合JB2111、JB2112和JB2115的规定。
5．2．2．9．3镀件的钡层厚度，结合强度及孔隙率的检查抽样和抽样方法按GB／T2829的规定。镀件可以采用相同工艺同时电镀的试件进行实验。
5．2．3压力容器
5．2．3．1水电解制氢系统的压力容器重要用于气液分离、冷却和储存。压力容器的设计、制造、检查和验收应符合《压力容器安全技术监察规程》、GB150、GB151的规定。
5．2．3．2容器的工作压力是指在水电解制氢系统正常工作状态下，容器顶部也许达成的最高压力。
5．2．3．3容器的材质应满足氢气／氧气和电解液在系统工作状态的规定。当采用不锈钢板时应符合
GB／T4237的规定：采用碳素钢板时应符合GB6654的规定。
5．2．3．4容器的规格、尺寸、壁厚应按计算拟定，并留有必要的裕量。
5．2．3．5容器的布置应根据水电解制氢系统的总体设计，并尽力做到顺应制氨流程、连接管路短、方便操作和维修
5.2．4氢气储罐
5．2．4．1水电解制氢系统根据氢气使用特点或用户规定，设立相应的氢气储罐。
5．2．4．2氢气储罐的储存能力应按氢气使用特点、氢气生产能力和电力供应状况拟定压力型氢气罐的氢气储存容量应根据最大进气压力和允许出气压力拟定
5．2．4．3氢气储罐有常压型和压力型两类。
常压型氢气宣采用湿式贮气柜，工作压力为4．0kPa
压力型氢气罐有筒形或球形压力容器，也可用氢气钢瓶组或长管氢气钢瓶等。工作压力应按水电解制氢系统工艺流程、氢气使用特点拟定氢气球形罐的制造、检查应符合GB12337的规定，氢气钢瓶应符合GB5099和《气瓶安全监察规程》的规定
5．2．4．4压力型氢气罐上或其进气／出气管第1个切断阀前必须设泄压用安全园，安全阀应符合GB／T12241的规定。常压型氢气罐，应设自动放空管。

5．2．5气压缩机
5．2．5．1用于氢气增压的氢气压缩机，应根据水电解制氢系统流程和用户规定设立，其形式有从常压增压至低压或中压或高压，从低压增压至中压或高压；从中压增压至高压甚至超高压等多种型式。
5．2．5．2根据氢气压缩机进气／排气压力、氢气纯度的规定，选用活塞式、膜式等类型压缩机。
5.2.5.3氢气压缩机的性能、结构和材质均应满足氢气特性的规定，设立可幕的防爆、防滲漏措施氢气压缩机应配置防爆型电动机，其防爆等级为dICT1，应符合GB50058的规定。
5．2．5．4氢气压缩机应分级设立安全泄压装置一一安全网。安全应装防护罩，排出的氢气应接至室外。氢气压缩机的进气管应设有低压超限报装置、停机连锁
5．2．5．5氢气压编机前应设立有氢气缓冲鍵。对于氢气输送用氢气压缩机，应在进气管与排气管之间设立旁通循环管。
5．2．5．6移动式水电解制氢系统中的氢气压缩机的电气柜／控制柜，应采用邻近布置，此类电气柜／控制柜应采用柜内填充带压空气或气或按GB50058规定采用 DIICTI等级的防爆电器。
移动式水电解制氮系统中的氢气压缩机，应固定在底座上，并应设立隔振措施；压缩机的安装、验收应符合GB50275的规定。
5．2．6気气纯化器
5．2．6．1氢气纯化器用于去除氢气中的氧杂质、水分等。采用催化法去除氧杂质，采用降温法和吸附法去除氢气中的水分。
5．2．6．2氢气纯化器中的各类容器的设计、制造、检查、验收均应符合《压力容器安全技术监察规程）和GB150、GB151的规定。
5．2．6．3氢气纯化过程的温度控制等，宜采用自动控制装置控制。
5．2．6．4氢气纯化后的氧、水分的痕量杂质浓度的检测可采用GB／T5831、GB／T6285、GB／T5832．1、GB／T5832．2、GB／T8984．1、GB／T8984．2的方法。根据用户规定，宜设立连续检测仪器。
5．2．7压力调节器／阀
5．2．7．1压力调节器／阀用于水电解柚出口氢气侧、氧气側的压力平衡或水电解制氢系统外供氢气／氧气的压力调节。
5．2．7．2压力调节器／应符合气动调节、自力式调节阀的相关标准或公司标准。
5．2．8氢气关闭阀／切断
5．2．8．1根据水电解制氢系统的生产过程的气流切断、分析、测试、吹除置换的规定应在相关位置设立关闭阀／切断阀。
5．2．8．2关闭阅／切断阅的工作压力、温度参数，应按其在系统中的所在位置拟定，此类门的选择应充足考虑氢气的特性，而纯氢系统的门的选择还应考虑纯氢不会被污染。
当氢气系统采用电动阀时，应按GB50058的规定选用相应防爆等级的阀门。
5．2．8．3水电解制氢系统的阀门，在安装前应逐个进行气密性泄漏量检测，应符合GB5017、GB50235的规定。
5．2．9阻火器
5．2．9．1水电解制氢系统的氢气排空口前，应装设阻火器・防止雷击等外部火源返回引起氢气着火。
5．2．9．2阻火器的阻火层结构有砾石型、金属丝网型和波纹型。氢气阻火器可采用GB13347规定的规定与方法。
5．2．9．3氢气阻火器宜安装在靠近氢气排空口处。阻火器后的氢气管道应采用不锈钢管材。
5．3管路及附件
5．3．1材质选择
水电解制氢系统的管路、附件的材质选择，应符合GB50177GB50316、GB50235的规定。
5．3．2管路、附件的布置
5．3．2．1符合水电解制氢系统带控制点的工艺流程图的规定
5．3．2．2应方便运营操作、安装和维修。
5．3．2．3对于有热胀冷缩的管段，布置时应结合柔性计算和热补偿规定，妥善安排。
5．3．2．4管道及附件的布置应整齐有序，减少不必要的交叉，适当注意美观。
5．3．3氢气流速
氢气管道内氢气流速和管径、附件形式的选择，应符合GB50177、GB50316的规定。
5．3．4管道支架
管道支架的设立、计算，应符合GB50316的规定。支架应避免焊接在单体设备上
5．3．5冷却水管路
应根据其工作温度拟定是否采用保温措施。当需要进行保温时，其保温材料应为不燃材料。
对不得中断冷却水供应的冷却水管路，应设有断水保护装置，并设立报警和停机连锁
5．4电气设备及配线
5．4．1直流电源的配
5．4．1．1每台水电解槽的直流电源一般单独地采用晶闸管整流器或硅整流器。整流器应设有调压功能，并具有自动稳流功能。
5．4．1．2水电解槽用整流器的选择，应符合下列规定
额定直流电压应大于水电解槽工作电压，调压范固宜为0．6～1．05倍水电解槽额定电压额定直流电流不应小于水电解槽工作电流，并宜为水电解槽额定电流的1．1倍。
5．4．1．3氢气生产环境的电气设施的设防，按GB50177的规定，应为1区或2区。在有爆炸危险环境中的电气设备及配线应按GB50058JB3836的规定进行选用、配置。

5．4．3电气接地
5．4．3．1水电解槽应按结构特点进行接地电阻检查。对两端分别接入直流电源正负极的水电解槽，其对地电阻不小于1．0M2。
5．4．3．2氢气设备、管道的法兰、阀门连接处应采用金属（铜质）连接线跨接。
5．4．3．3防爆电器、配线接地电阻检查。
5．4．3．4氢气压缩机应采用导除静电的接地施，接地电阻不大于30欧
5．5自动控制和监测
5．5．1通用规定
水电解制氢系统的自动控制、监测装置的硬件、软件应能承受也许事故的发生，并能承担当故障发生时，即时报、停机，并进行必要的妥兽解决
5．5．2自控及监测装置
5．5．2．1压力传感器
设立压力传感器的有：水电解槽出ロ氢侧／氧側压力和压力差，氢气压缩机入口压力，氢气罐压力
5．2．5．6中正压空气的压力等
5．5．2．2温度传感器
设立温度传感器的有：水电解槽出口气体或电解液温度、氢气压缩机等的冷却水出口温度等。
5．5．2．3液位传感器
设立液位传感器的有：分离器的液位等
5．5．2．4气体浓度检测探测器
5．5．2．4．1水电解槽出口氢气中含氧量和氧气中含氢量；氢纯化设备出口氢气中含氧量、露点；回收运用氧气时，氧中氢浓度，必须设立气体浓度连续测定，并带报警装置。
5．5．2．4．2氢浓度探测、报警装置，应符合GB16808、GB12358的规定。
5．5．2．4．3气体浓度检测分析仪的最小分度值应不大于0．01％（体积比）。
5．5．3自动停车
5．5．3．1当水电解制氢系统的自控、监测装置报警后，应即时分析，并对系统进行必要调整，系统恢复正常工作状态。若报警后，经调整，仍不能纠正，并恢复正常工作时，则应按程序规定停机
5．5．3．2当出现下列情况之一时，应停机检查：
氢气或氧气的纯度下降至允许值下限时；
当回收运用氧气时，氧气中氢浓度超过规定值时；
水电解槽的电解小室电压，经多次测定均不正常时；
水电解槽出口氢侧／氧侧气体压力不平衡，其压力差超过允许值时；
氢气压缩机进气侧的氢气压力低于允许值时；
电力供应故障；
监测的空气中氢浓度超过1．0％时。

5．6安装、组装
5．6．1通用规定
5．6．1．1水电解制氢系统的安装、组装应按设备制造厂的设计图纸、技术规定或工程设计图纸进行。
5．6．1．2水电解制氢系统的安装、组装及实验，应符合GB50177的规定。
5．6．2水电解的安装
5．6．2．1水电解槽的安装方式有：整体安装和分散安装
5．6．2．1．1压力型水电解槽，一殷采用整体安装方式，即在制造工厂进行槽体组装后，运至使用现场整体安装。根据水电解槽的规格、尺寸和重量制定吊装、就位方案，在进行充足准备后就位安装。然后按设计图纸和技术规定进行气密检查。
5．6．2．1．2常压型水电解槽，一般采用分散式安装，即将电解的极框、主副极板、隔阂和气道、液道等零部件运至使用现场，在现场按制造厂的设计图纸、技术规定进行组装。组装工作由制造厂家和用户共同进行或在制造厂的技术人员的指导下进行，并按协议各自完毕自己的职责
5．6．2．1．3移动式水电解制氢系统的水电解槽，宜在制造厂进行组装，在用户现场仅需按制造厂图纸和说明书进行就位和各类管线的连接。
5．6．2．2安装后的检查
5．6．2．2．1整体安装的水电解槽，安装后进行各种相关尺寸、连接管线准确性的检查；电气接地电阻的检查，水电解相正负极连接的检査等。
5．6．2．2．2分散安装的水电解，组装完毕后，一方面检査各种相关尺寸、连接管线的准确性；接通蒸汽进行蒸煮、夹紧和槽体的气密性实验：检查电气接地的对的性和接地电阻；水电解槽正负极连接的检查等。新水电解槽的组装、检查工作，制造厂家应派技术人员驻现场，并负责解决有关设备质量及其相关问题。
5．6．2．2．3移动式电解制氢系统的水电解槽在用户现场安装后，应进行相关尺寸、连接管线准确性的检查：电气接地电阻检査等。
5．6．3氢气压缩机的安装
5．6．3.1氢气压缩机安装前应检査制造厂提供的出厂合格证，熟悉技术说明书和相关图纸资料。
5．6．3．2氢气压缩机的安装和验收应符合GB50275的规定，并按压缩机的有关标准和制造厂的技术说明书中的规定进行。
5．6．3．3氢气压缩机在接入水电解制氢系统试运营前，应进行下列工作。
5．6．3．3．1检查电气接线和接地的准确性
5．6．3．3．2进行单机空负荷试车，并对各类零部件的运转、活动情况和各部分气密性及安全装置进行检查；
5．6．3．3．3采用含氧量小于0．5％的氮气进行吹扫置换
5．6．4氢气罐的安装
5．6．4．1氢气罐的安装前，应按《压力容器安全技术监察规程》和设计图纸规定，核对、检查出厂合格证、压力容器检查文献和各种技术资料的完整性。
5．6．4．2根据氢气的规格尺寸、重量和现场情况，制定安装就位方案和相关安全措施。按设计图纸、技术说明文献进行罐内外和各相关尺寸检査。在认真进行各项准备工作后，方可进行安装就位。
5．6．4．3安装就位后，按设计图纸和技术说明文献核对安装位置和各相关尺寸，合格后进行各种管线、附件的安装。
5．6．4．4安装完毕后，应进行各种相关尺寸、连接管线连接准确性的检查；接地电阻的检查等。
5．6．5氢气／氧气管道、阀门及附件的安装
5．6．5．1氢气／氧气管道、门附件的安装应符合GB50316、GB50235的规定。
5．6．5．2氢气／氧气管道的管材、岡门附件・应符合GB／T8163和GB／T14975的规定，GB／T8163和GB／T14975无规定的管材、园门附件应符合阀门、附件制造厂家公司标准的规定
5．6．5．3各类阀门应有可靠的支承，保证阀门的对的动作，并不得引起管路的振动或影响单体设备连接处的强度等
5．6．5．4氢气／氧气管道安装后，应进行强度实验、气密性实验和泄漏量实验，此类实验应抟GB50177、GB50030、GB50235的规定进行。氧气管道及其阀门、附件的脱脂应符合GB50030、HGJ202的规定

7标志
7．1通用规定
7．1．1水电解制氢系统及其单体设备的标志制作、安装位置，应符合GB／T13306的规定
7．1．2标志的内容应简洁、明确，显示重要性能参数、指标和规定。标志应固定在易于观测的明显位置。
7．1．3每套水电解制氢系统应设标志牌；重要单体设备，根据需要分别设标志牌。
7．2标志牌内容
7．2．1移动式水电解制氢系统标志牌应涉及下列内容
7．2．1．1制造厂家名称、地址。
7．2．1．2产品型号和商标。
7．2．1．3制造日期、编号。
7．2．1．4重要技术参数：
a）氢气产量（m2／h或
kg/h)
氧气产量（m2／h或kg／h）
b）氢气纯度（％）或杂质含量（10－）
氧气纯度（％）或杂质含量（10－）
c）氢气压力（MPa）；
氧气压力（MPa）；
d）电气输入：电压（V），电流（A），频率（Hz／相）；
e）环境工作温度（℃）；
f）工作场合，室内或室外；
g）易燃易爆警示或规定（移动式）
h）设备外形尺す（mm）、质量（kg）等