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中华人民共和国国家标准氢气站设计规范GB 50177-2005条文说明 5
摘自:龙房川
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发布时间:2010/5/26
 中华人民共和国国家标准氢气站设计规范GB 50177-2005条文说明       5
 8 电气及仪表控制
 8.0.1 氢气站、供氢站的各类设备,停电后自身不致损坏,按现行国家标准《供配电系统设计规范》规定的负荷分级,为三级负荷。
 发电厂氢气站生产的氢气是供冷却发电机使用,如停止供应氢气将使发电机不能正常运行,但其氢气罐储量大,设计储存期达7~10d,制氢设备短时中断供电,对发电机运行不致产生较大影响。当氢气站、供氢站作为工业产品生产的动力供应源时,其负荷等级与中断供氢所造成的损失直接有关。如浮法玻璃生产线,用氢量大,而氢气罐储量小,有的工厂甚至未设氢气罐,一旦停止供气,将造成玻璃和锡槽上层锡液报废,经济损失较大。而熔炼玻璃的窑炉又属一级负荷,此类氢气站供电负荷等级要相应提高。所以本条规定,除中断供氢将造成较大损失者外,宜为三级负荷。
 8.0.4 氢气是易燃易爆气体,爆炸范围宽、点火能量低,比重又小,极易向上扩散。为了安全,规定灯具宜在低处安装,并不得在氢气释放源正上方布灯。
 在相同照度下,采用荧光灯等高效光源,可以减少灯数,降低造价。此外,荧光灯等高效光源使用寿命长,灯具表面温度低,受电压波动影响小,维修工作量少。
 制氢间等是有爆炸危险的生产过程,多为三班制运行,一旦中断照明,影响较大。因此,氢气站内一般宜设应急照明。
 8.0.5 氢气站内有爆炸危险环境内的电缆及电缆敷设应符合现行国家标准。敷设的导线和电缆用钢管保护时,应按本条规定进行隔离密封。
 8.0.6 为保证在有爆炸危险房间内的生产设备及人身安全,应设氢气检漏报警装置。目前国内生产的氢气检漏报警装置,按检测原理划分有接触燃烧式、热化学式、气敏半导体式和钯栅场效应晶体式4种。这4种各有优缺点,其中,钯栅场效应晶体式应用的较多。据调查,使用该产品的用户均表示满意。其优点是灵敏度和选择性好,只对氢气报警,探头使用寿命约10000h。
 将超限报警触点接入事故排风机控制回路进行联锁后,当氢气超量形成隐患或事故发生时,能及时自动开启风机进行排除。
 8.0.7 制定本条的依据:
 1 为确保氢气站生产的氢气质量和纯度以及生产安全,在运行中应按规定进行纯度分析,因此要配置氢气纯度分析仪、高纯氢气中杂质含量分析仪。据调查,现在运行中的氢气站一般采用人工分析和自动分析。人工分析所用仪器简单,价格低。自动分析仪器,国内已有定型产品生产。已在一些制氢装置中成套供应,提供自动分析仪表。对变压吸附提纯氢系统,为使系统稳定运行,还应对原料气纯度或组分进行分析。
 2 在水电解制氢系统生产氢气的同时,有副产品氧。氧气回收利用,相应降低氢气的单位能耗,以取得较好的社会效益和经济效益。为确保安全,此类水电解制氢装置,应设置本条规定的分析仪器和报警装置,可参见本规范第4.O.3条的说明。
 8.0.9 制定本条的依据是:
 1 水电解槽是以电阻为主的非线性负荷,水电解槽常温状态开车时,需要调节电压,使电流逐步升高,直至达到额定电流,历时数小时。正常生产时,为控制产气量,也要调节电解电压。停车时有一定的反电势,停车电压高,反电势也高,停车电压低,反电势也低。因此,停车时要适时调节电压,缓慢降低电流到额定电流的20%~30%时,再切断电源。由于每台水电解槽的参数不同,开、停车和正常生产时需要调压的高低有差异,因此每台水电解槽应配置单独整流设备供电,以便按照需要进行调节。更重要的是,采用单独整流设备供电,可以防止多台水电解槽共用同一直流电源可能产生的环流现象.有利于保证水电解制氢系统安全运行和延长水电解槽使用寿命。
 目前,可供水电解槽使用的性能优良的直流电源是晶闸管整流器和硅整流器。
 晶闸管整流器具有体积小、效率高、调节方便和易于实现自动稳流、稳压等优点。随着晶闸管质量和容量的提高,触发线路抗干扰性能和保护环节的不断改善,使用范围正逐步扩大。不足之处是选用或运行不当时,回路中出现高次谐波,引起损耗加大,甚至使网络波形畸变。
 硅整流器具有输出波形好、工作可靠和维修方便、可自动稳定电流等优点,使用比较广泛,但采用饱和电抗器调压和自动稳流噪声大,整流效率低。
 2 整流器配置专用整流变压器后,可防止环流和整流器输出的偏流现象,起到电气隔离作用,有利于保证生产安全、节能和延长水电解槽使用寿命。
 将三相整流变压器绕组中的一侧按三角形(△)接线,可消除.三次谐波电流对电网的干扰。
 3 晶闸管和硅整流设备是谐波发生源,能向电网注入谐波电流,造成电网电压正弦波畸变,电能质量下降。按原电力部颁发的《电力系统谐波管理暂行规定》,整流装置对电网的谐波干扰应限制在允许的范围内,方能接电运行。
 8.0.10 本条制定的依据是:
 1 高压整流变压器室的设计要求与配电变压器室相同。因此设计时,应按《10kV及以下变电所设计规范》执行。
 2 当整流变压器室远离高压配电室时,为了保证维修人员的安全,在高压侧要有直观的断电点。为此,规定在高压进线侧宜设负荷开关或隔离开关。
 3 采用水电解制氢的氢气站电解间应为有爆炸危险房间,但由于设备特点,当采用裸母线时,应防止因金属导体短接、撞击或母线连接不良而产生火花,一般应采用以下措施:
 (1)母线在地沟内敷设,且地沟设盖板;
 (2)母线明敷时要有保护网罩,如金属网罩等;
 (3)母线连接采用焊接;
 (4)螺栓连接(母线与设备间)时,母线连接处应蘸锡,连接要可靠,并防止自动松脱。
 8.0.11 氢气压缩和灌瓶操作的关系十分密切,两处又都是有爆炸危险环境,为便于协调生产,规定应设置联系信号。
 8.0.12、8.0.13 这两条是规定氢气站、供氢站在通常情况下,为了安全、稳定的运行和方便进行管理,应设置的压力检测、温度检测项目。
 8.0.14 氢气站、供氢站通常情况下均应设自动控制系统,近年来建设的站房都是这样做的,只不过自控范围、内容有所不同。氢气站无人值守的全自动控制系统,国内已有实例,但因造价较高,应按业主需要确定。
 9 防雷及接地
 9.0.2 根据现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》及本规范第1.0.3条的规定,氢气站、供氢站内部分房间以及氢气罐为1区爆炸危险环境。按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》规定,凡属于1区爆炸危险环境为第一或第二类防雷建筑,因此本条规定:"氢气站、供氢站的防雷分类不应低于第二类防雷建筑。"应设有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。通风风帽、氢气放散管等突出屋面的物体均应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》的有关规定执行。
 9.0.3 Ⅰ类防雷建筑物应设独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网,并应有独立的接地装置。除此类建筑外的不同用途接地可共用一个总的接地装置,其接地电阻应符合其中最小值。因此,作了本条的规定。
 9.0.4 有爆炸危险房间内的较大型金属物(如设备、管道、构架等)应进行良好的接地处理,是防雷电感应的主要措施。在正常环境无锈的情况下,管道接头、阀门、法兰盘等接触电阻一般均在0.03Ω以下。但若管道接头生锈,会使接触电阻增大。根据试验,螺栓连接的法兰盘之间如生锈腐蚀,在雷电流幅值相当低(10.7kA)的情况下,法兰盘间也能发生火花。氢气站如不注意经常检查并测试管道接头等的过渡电阻,一旦接头处生锈,则十分危险。为此,规定所有管道,包括暖气管及水管法兰盘、阀门接头等均应采用金属线跨接。
 9.0.5 本条是参照现行国家标准《建筑物防雷设计规范》中有关第一类防雷建筑物防止雷电波侵入措施"架空金属管道,在进出建筑物处应与防雷感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道,应每隔25m左右接地一次,其冲击接地电阻不应大于20Ω"等规定制定。
 9.0.6 为加速管道上静电荷释放而制定,并参考《化工企业静电接地设计规程》中的有关规定和要求制定本条。
 9.0.7 本条的制定根据是:多年来大部分室外氢气罐等封闭式容器的防雷均采用容器外壁作为"接闪器"保护方式,已有多年的运行实践经验。
 9.0.8 凡需接地的设备、管道设接地端子,接地端子与接地线之间采用螺栓紧固连接以便于平时检修。为了接地连接可靠,对有振动、位移的设备和管道采用挠性过渡连接是必要的。
 10 给水排水及消防
 10.0.1 电子、冶金、电力、石油化工等行业的氢气站均设有一定容积的氢气罐,当暂时中断供水,各类制氢装置停止运行,也不会影响供氢及制氢设备的安全,氢气站用水采用一路供水。但玻璃等行业部分氢气站无氢气罐,若制氢设备停止运行,中断供氢,使浮法玻璃生产用锡槽的锡液氧化,将会造成较大损失,该类工厂冷却水均为两路供水。
 10.0.2 制定本条的依据是:
 1 根据国家节约用水政策及供水日趋紧张的状况,应对直流供水进行限制,所以规定冷却水宜为循环水。
 氢气站、供氢站冷却水宜与全厂循环冷却水统一考虑,有的站自行设置时,宜采用闭式循环系统。
 2 据调查,现有氢气站冷却水水压一般在0.15~0.35 MPa范围,已满足需要。冷却水水质及排水温度按《压缩空气站设计规范》的有关要求确定。对冷却水的热稳定性的要求是防止结垢,部分工厂采用软水复用或循环。
 3 氢气站、供氢站装设断水保护装置是十分必要的,否则水压不够,造成制氢设备、氢气压缩机等运行不正常,甚至发生事故。冷却水中断后还会使气体温度升高,影响制氢、供氢系统正常运行。因此,本条规定应设断水保护装置。
 10.0.5 已调查的氢气站、供氢站有爆炸危险房间及电气设备房间,如变压器间、直流电源室、配电间、控制室,均设有二氧化碳、"干粉"等灭火装置;电气设备房间不得采用水消防。
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