DB1307_T 405-2023 水电解制氢装置工业、商业和住宅应用技术标准.docx
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1、ICS27.180CCSF19DB1307张家口市地方标准DB1307/T4052023水电解制氢装置工业、商业和住宅应用技术标准(ISO22734:2019,Hydrogengeneratorsusingwaterelectrolysis-Industrial,commercial,andresidentialapplications,NEQ)2023-02-03发布2023-08-03实施张家口市市场监督管理局发布DB1307/T4052023目次前言.1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.24技术要求.44.1通用要求.44.2工作条件.44.3风险管理.54.4机械设备.54.5
2、电气设备、接线和通风.84.6控制系统.104.7离子传输介质.124.8维修人员的防护.125试验方法.135.1概述.135.2型式(质量)试验.135.3例行试验.176标志和标签.176.1一般要求.176.2制氢装置标志.186.3组件的标志.186.4警告标志.187产品随机文件.187.1概述.187.2制氢装置安装.197.3制氢装置操作.207.4制氢装置维护.20IGB/T17464连接器件电气铜导线螺纹型和无螺纹型夹紧件的安全要求适用于0.2mm以上至35mm(包括)导线的夹紧件的通用要求和特殊要求DB1307/T4052023水电解制氢装置工业、商业和住宅应用技术标准1
3、范围本文件规定了水电解制氢装置(以下简称制氢装置)的应用范围、技术要求、试验方法和安全要求等内容。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。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/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)GB47
4、06.1-2005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GB4793.1-2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求GB4943.1-2011信息技术设备安全第1部分:通用要求GB/T5226.1-2019机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/T12265机械安全防止人体部位挤压的最小间距GB12358作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求GB/T13140.3家用和类似用途低压电路用的连接器件第2部分:作为独立单元的带无螺纹型夹紧件的连接器件的特殊要求GB/T14048.1低压开关设备和
5、控制设备第1部分:总则GB/T14536.1-2008家用和类似用途电自动控制器第1部分:通用要求GB/T16754机械安全急停功能设计原则GB/T16895.5低压电气装置第4-43部分:安全防护过电流保护GB/T16895.21低压电气装置第4-41部分:安全防护电击防护22GB/T18272.7工业过程测量和控制系统评估中系统特性的评定第7部分:系统安全性评估GB/T18717.1用于机械安全的人类工效学设计第1部分:全身进入机械的开口尺寸确定原则GB/T18717.2用于机械安全的人类工效学设计第2部分:人体局部进入机械的开口尺寸确定原则GB/T18940封闭管道中气体流量的测量涡轮流
6、量计1GB/T20636连接器件电气铜导线螺纹型和非螺纹型夹紧件的安全要求适用于35mm以上至300mm导线的特殊要求DB1307/T4052023GB/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22GB/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
7、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/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GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB50177氢气站设计规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1标准状况气体在温度为0、压力为101.325kPa条件下的状态。3.2吹扫足够体积的吹扫气通过外壳及其通风管道的过程,在设备供电前,使任何可燃性气体环境浓度远低于燃烧下限。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
8、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。2DB1307/T40520233.6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。3.11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
9、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。注:危险状态的例子包括富氧环境、氢气浓度高于燃烧下限、爆炸危险区域内的点燃源、压力过高、温度过高等。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。3名称单位指标电导率(25)mS/m1铁离子含量mg/L1.0氯离子含量mg/L2.0悬浮物mg/L1.0DB1307/T40520233.16稀释区
10、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。4技术要求4.1通用要求4.1.1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
11、氢装置的单元设备应符合GB/T19774、GB/T37562的有关规定。4.1.2制氢装置可采用固定式、移动式或便携式。4.1.3制氢装置及其辅助设施根据工业、商业和住宅应用的需要,宜设置在其应用区域/场所的建筑物/构筑物内或室外布置,应符合GB50177的有关规定。4.1.4制氢装置的供电宜采用可再生能源电力(光伏发电、风电、水电等),其能效应符合GB32311的有关规定。4.1.5制氢装置的设计、制造、安装应符合GB/T19774、GB/T37562、GB/T37563和本文件等的要求。4.2工作条件4.2.1制氢装置的使用区域应通风良好,环境温度宜为545。4.2.2制氢装置所处场所爆炸
12、危险区域的等级范围划分,应符合GB50177、GB50058和GB3836等的有关规定。4.2.3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。4.2.4水电解用原料水的品质应符合下列要求。4.2.4.1碱性水电解槽的原料水品质应符合表1规定。表1碱性水电解槽原料水水质4名称单位指标电导率(25)mS/m0.10可氧化物质含量(以O计)mg/L0.08吸光度(254nm,1cm光程)0.01蒸发残渣(1052)mg/L1.0可溶性硅(以SiO2计)mg/L0.02DB1307/T40520234.2.4.2PEM水电解槽的原料水品质至少应符合表2规定。表2PEM水电解槽原料水水质4
13、.2.5使用的吹扫气宜为纯度大于99%的氮气。4.2.6氧气可根据需要回收利用或直接排放至室内或室外。4.2.6.1氧气排放到室内或室外时,应规定氧气直接排放到外壳外部还是外壳内部。氧气排放口应符合4.4.7的防护等级要求。4.2.6.2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。4.2.6.3氧气排放到外壳内或室内时,为防止外壳内部形成危险的富氧环境,在排入外壳内的氧气离开壳体前,其应被通风气流稀释至在空气中的体积分数小于23.5%。4.2.6.4对于将氧气排入外壳内或室内的制氢装置,为防止房间内氧气在空气中的体积分数超过23.5%,应按7.2.3的要求在安装说明中给出房
14、间通风要求,并应按6.4的要求张贴存在氧气的警告标志。4.2.6.5外壳排风的设计应稀释氧气浓度,确保由外壳排放到周围环境中的任何气流都不会造成危险状态。如果采用机械通风降低氧气浓度,则应设置检测排风不足并引发停车的装置。4.2.7制氢装置的产品氢气由规定的氢气管道和连接装置送出。4.2.7.1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,且不得造成危险状态。氢气排放口应符合4.4.7的防护等级要求。4.2.7.2氢气排放到室外的管线设置应符合GB50177的规定。4.2.7.3为防止房间内氢气在空气中的体积分数大于1%,应按7.2.3的要求在安装说明中给出房间通风要求,并
15、应按6.4的要求张贴存在氢气的警告标志。4.3风险管理4.3.1应采用GB/T27921-2011中附录B等规定的一种或几种结构化技术对制氢装置的设计进行风险评估。4.3.2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1:个别缓解措施有可能相互作用,从而影响分析的多个方面的概率和/或效果。例如,使用外壳会降低着火的概率,但可能会增加爆燃的后果。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。4.3.3制氢装置的设计和制造应确保在运行过程中
16、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。4.4机械设备4.4.1一般要求5DB1307/T40520234.4.1.1制氢装置的所有部件和材料应:a)在预期使用期间,适合于所承受的温度和压力;b)在预期使用期间,耐受所暴露于的反应、过程和其他状况;c)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。4.4.1.2制氢装置应符合GB/T5226.1或GB4793.1中适用的机械强度要求。4.4.2一般材料要求4.4.2.1制氢装置使用的材料应适合其用途。4.4.2.2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
17、具备下列属性:a)当暴露于第4章规定的工作条件时,保持机械稳定性;b)抵御所容纳流体的化学和物理作用;c)与共用的其他材料相容,以排除协同和不良效应。4.4.2.3运行过程中可能接触氧气的材料的自燃温度,在最高工作压力的纯氧气氛中,应比可接触到的最高温度高出至少50。4.4.2.4所有接触氧气的容器和管道均应进行脱脂处理。4.4.3外壳要求4.4.3.1最低强度制氢装置的支撑机构和外壳应具有足够的强度、刚性、抗腐蚀性和其他物理特性来支撑和保护所有组件和管道,并应耐受在运输、安装和运行过程中的机械应力和冲击。电气外壳应符合GB/T5226.1的要求。4.4.3.2外壳的环境耐受性应根据按GB/T
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