移动式大容量镁基固体储氢装置的安全技术要求(T-SHJNXH T-SHJNXH0011—2023).pdf
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1、团体标准T/SHJNXH00112023移动式大容量镁基固体储氢装置的安全技术要求Technical requirements for the safety of the mobile solid state hydrogen storagedevices based on high capacity Mg-based materials2023-09-11 发布2023-09-14 实施发 布上 海 市 节 能 协 会ICS 27.010CCS F19目次前言.11 范围.22 规范性引用文件.23 术语和定义.34 安全技术要求.34.1 通用要求.34.2 设计条件.44.3 设计参数.
2、44.4 安全附件、仪表和装卸附件.55 材料.75.1 通用要求.75.2 保温材料.75.3 焊接材料.85.4 管路材料.85.5 钢锻件.86 试验方法.86.1 气压试验.86.2 气密性试验.86.3 热循环试验.97 使用管理.97.1 操作规程.97.2 日常检查和维护保养与定期自行检查.97.3 异常情况报告.97.4 隐患处理.107.5 安全使用要求.107.6 运输过程安全作业要求.108 充/放氢操作.108.1 通用要求.108.2 充/放氢后检测.108.3 禁止充/放氢作业要求.118.4 平面布置要求.118.5 操作要求.118.6 应急处理.11附录A.1
3、3附录B.141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。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由上海市节能协会提出并归口。本文件起草单位:上海氢枫能源技术有限公司,上海交通大学,中石化石油化工科学研究院有限公司,宝武清洁能源有限公司,上海能源建设工程设计研究有限公司,国家能源集团氢能科技有限责任公司,北京国氢中联氢能科技研究院,上海市特种设备监督检验技术研究院,上海市节能协会,氢储(上海)能源科技有限公司,长春建工集团有限公司上海分公司,中国华电集团有限公司青海分公司,上海浦江特种气体
4、有限公司,浙江大学,华南理工大学,华北电力大学。本文件主要起草人:方沛军,宣锋,邹建新,丁文江,林羲,杨雪,程涛,饶文涛,吴亦伟,金芳,刘玮,万燕鸣,徐维普,徐君,姜方,周贺,赵伟东,刘炜炜,刘永锋,王辉,原建光。本文件承诺执行单位:上海氢枫能源技术有限公司,中石化石油化工科学研究院有限公司,宝武清洁能源有限公司,氢储(上海)能源科技有限公司,长春建工集团有限公司上海分公司,上海浦江特种气体有限公司。本文件属于首次发布。2移动式大容量镁基固体储氢装置的安全技术要求1范围本文件规定了移动式大容量(单个模块储氢量不大于1500kg)镁基固体储氢装置(以下简称:储氢装置)的材料、设计、安全附件、仪表
5、和装卸附件、试验方法、使用管理和充/放氢操作的基本要求。本标准适用于放氢温度不低于150且不高于380,工作压力不超过1.6MPa,总公称水容积不低于150L,以镁基固态储氢材料为氢储存介质的移动式大容量高温固体储氢装置。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。ISO 11114-1气瓶、气瓶和瓶阀材料与气体的相容性 第一部分:金属材料(Gas cylinders Compatibility of cylinder and valve
6、materials with gas contents Part 1:Metallic materials)ISO 16111移动式储氢装置 金属氢化物可逆储氢(Transportable gas storage devices Hydrogen absorbed in reversible metal hydride)ISO 19880氢气加氢站(Gaseous hydrogen Fuelling stations)GB/T 4272设备及管道绝热技术通则GB/T 567.1爆破片安全装置 第1部分:基本要求GB/T 3634.1氢气 第1部分:工业氢GB 4962氢气使用安全技术规程GB/
7、T 13306标牌GB 13392道路运输危险货物车辆标志GB 21668危险货物运输车辆结构要求GB/T 24499氢气、氢能与氢能系统术语GB/T 26774车辆运输车通用技术条件GB/T 29729氢系统安全的基本要求GB/T 33292燃料电池备用电源用金属氢化物储运氢系统GB/T 34583加氢站用储氢装置安全技术要求GB 50177氢气站设计规范GB50516 加氢站技术规范TSG R0005移动式压力容器安全技术监察规程TSG 21固定式压力容器安全技术监察规程T/SHJNXH0008、T/CECA-G 0148镁基氢化物固态储运氢系统技术要求T/CCGA 40003 氢气长管拖
8、车安全使用技术规范NB/T 47008 承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T 47010 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件NB/T 10354长管拖车33术语和定义GB/T 24499、TSG R0005、TSG 21及T/SHJNXH0008、T/CECA-G 0148界定的术语和定义适用于本文件。3.1镁基氢化物Mg-based hydride镁、镁合金或镁复合物与氢气结合形成的能够可逆吸收和释放氢的固态材料。3.2镁基氢化物储运容器Mg-based hydride storage and transportation tank存储和运输镁基氢化物的容器。3.3移动式大容量高温固体储氢装置mo
9、bile high-capacity solid state hydrogen storage devicesbased on high temperature hydrogen storage materials由单个或多个镁基氢化物储运容器与走行装置或者框架采用永久性连接组成的,配带相应的管道、阀门、仪表和安全装置的运输装备。3.4加氢站hydrogen fuelling station为氢燃料电池汽车或氢气内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车的储氢瓶充装氢燃料的专门场所。3.5氢气充装站hydrogen filling station制氢厂、供氢母站为移动式大容量高温固体储氢装置进行充装的
10、专门场所。3.6工作压力working pressure正常工作情况下,储氢装置内氢气可能达到的最高压力(表压)。3.7工作温度 working temperature正常工作情况下,储氢装置内部可能达到的最高温度。4安全技术要求4.1通用要求4.1.1储氢装置的设计须充分考虑装置的经济性,合理确定结构尺寸,合理选材,在满足运输及使用安全的前提下,鼓励和提倡储氢装置的轻型化设计。44.1.2应当基于储氢装置的设计条件,综合考虑所有相关因素、失效模式和足够的安全裕量,以保证储氢装置具有足够的强度、稳定性、抗腐蚀性和刚度;同时还须考虑储氢装置支撑件与主体的焊接接头的强度要求,确保储氢装置在设计使用
11、年限内的安全。4.1.3必须考虑储氢装置可能参与的运输方式并且按照型号出具风险评估报告,风险评估报告包括主要失效模式和风险控制等内容。4.1.4须出具完整的设计文件,设计文件至少包括以下内容:a)设计说明书,包括设计规范与标准、主要设计参数、储氢装置结构、规格、材料、换热管设计、保温设计、阀门仪表、安全附件、主要外购部件,同时还需要对氢气的主要物理化学性质作出说明;b)设计计算书,包括整体及罐体强度计算、膨胀量计算、应力分析报告、换热介质的流动与换热计算、保温材料厚度及散热量计算、安全阀排量或者爆破片泄放面积计算;c)设计图样,包括管道及仪表流程图、总图、罐体图、换热管布置图;d)制造技术条件
12、,包括主要制造工艺要求、检验试验方法;e)风险评估报告,包括主要失效模式和风险控制;4.1.5使用说明书,包括主要技术性能参数如氢气充装量、镁基固态储氢材料量、罐体水容积和重量、充/放氢操作说明、常见问题及处理措施、使用注意事项和必要的警示性要求。储氢装置的设计总图和罐体图上,必须加盖特种设备设计许可印章。4.1.6同一个储氢装置中的镁基氢化物储运容器应选用相同的材料、公称工作压力、公称直径和公称水容积。4.1.7须采用合理的装填工艺,确保储运容器中的镁基氢化物的均匀一致性。4.1.8氢气管路应合理设置过滤器,有效过滤尺寸宜不大于 5m,可在安全前提下依据供需方要求调整。4.1.9储运容器可采
13、用换热介质加热、电加热或电磁加热的方式进行加热。4.1.10若储氢装置采用导热油做为换热介质,则须采取有效措施防止管路中的导热油凝固。4.1.11储运容器中的镁基氢化物可采用多孔块状、圆盘状或柱状形式,初始最高质量储氢密度应不低于5%,吸放氢循环 1000 次后的质量储氢密度应不低于 4%。4.1.12储氢装置须配备合适的消防器材,包括 ABC 类灭火器和 D 类金属灭火器。4.2设计条件储氢装置的设计条件至少包含以下内容:a)运输方式,包括公路、铁路、水路或者这些运输方式的联运;b)工作条件,包括使用环境温度、工作压力范围、工作温度范围、充/放氢条件及方式、充/放氢压力、附加载荷;c)罐体容
14、积;d)预期使用年限;e)设计需要的其他必要条件。4.3设计参数4.3.1储氢装置设计时应充分考虑正常充/放氢和运输使用过程中可能出现的静载荷、动载荷、惯性力载荷、热应力载荷和疲劳载荷。54.3.2设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。4.3.3设计单位须按照本标准的规定在设计图样上标注工作压力和温度、设计压力和温度、最大允许充装量等参数。4.4安全附件、仪表和装卸附件4.4.1通用要求a)安全附件与氢气接触的材料须与氢气相容。b)爆破片装置不应当应用于温度波动较大或者经常超压的场合。c)选用的爆破片在爆破时不得产生火花、碎片或者脱落。d)安全附件须采用螺纹或者法兰连接在储氢装
15、置上。e)安全附件与储氢装置的连接部位处的强度须考虑温差应力的影响。f)罐体顶部或者相连接的管路须装设安全泄放装置,其中安全阀须选用全启式弹簧安全阀。g)储氢装置应合理设置温度测量装置和压力测量装置。h)为了防止在意外事故中装卸附件和安全附件发生损坏,须采用具有一定强度的保护装置对罐体和管路上的装卸阀门、紧急切断装置、安全泄放装置、仪表和其他附件进行保护。4.4.2安全泄放装置的动作压力a)罐体仅采用安全阀作为安全泄放装置时,须满足 TSG R0005 中 9.4.2 的相关规定,安全阀的整定压力须为罐体工作压力的 1.051.10 倍,回座压力不得小于整定压力的 0.90 倍,额定排放压力不
16、得大于罐体工作压力的 1.20 倍。b)罐体采用安全阀与爆破片串联组合作为安全泄放装置时,安全阀的整定压力、回座压力和额定排放压力的要求同 6.2.1 条,爆破片的最小爆破压力须大于安全阀的整定压力,且其最大爆破压力不得大于安全阀整定压力的 1.10 倍。c)罐体采用安全阀与爆破片并联组合或者爆破片作为辅助安全泄放装置时,安全阀的整定压力、回座压力和额定排放压力的要求同 6.2.1 条,爆破片的最小爆破压力须大于安全阀的整定压力,且其设计爆破压力不得大于罐体工作压力的 1.20 倍,最大爆破压力不得大于罐体的耐压试验压力。4.4.3安全泄放装置的排放能力a)安全泄放装置的总排放能力须不小于罐体
17、的最小安全泄放量。b)采用安全阀与爆破片的串联组合时,该安全阀的排放能力须按照安全阀单独作用时排放能力的 0.90 倍。c)设计时须考虑发生火灾、接近不可预料的外来热源、以及罐体内压力出现异常等可能性,保证安全泄放装置能够迅速排放,且罐体内的压力(包括积累的压力)不大于 1.20 倍的罐体工作压力。4.4.4安全阀的安装要求a)安全阀须铅直安装在罐体或者与罐体相连的管路上。b)安全阀与罐体之间不宜装设过渡连接阀门,安全阀与罐体之间的连接管应尽量短而直,且连接管和管件的流通截面积不得小于安全阀的进口截面积。6c)两个或者两个以上安全阀装设在一个连接口上时,该连接口的进口截面积须不小于这些安全阀的
18、进口截面积之和。d)安全阀的出口须设有保护装置,用以防止灰尘杂质或雨水的进入和堆积,且该装置在氢气泄放时不能影响氢气的流通。e)新安全阀安装前须进行校验,合格后才能使用。4.4.5紧急切断装置a)在氢气管系统应装设一套紧急切断装置,连接方式须采用螺纹或者法兰连接。b)紧急切断装置须性能可靠、动作灵活、便于检修,且紧急切断阀的阀体材料不得采用铸铁或者非金属材料。c)当紧急切断阀的连接管路破裂,通过紧急切断阀的流体流量达到或者超过允许的额定流量时,须关闭紧急切断阀或者连接管路上的过流保护装置。4.4.6压力测量装置a)罐体或者连接管路上应至少装设一套具备远传功能的压力测量装置,用以显示罐体内的压力
19、值。b)选用与氢气相适应的抗震压力表,精度不得低于 1.6 级。c)压力表表盘刻度极限值须为所测量罐体工作压力的 1.53.O 倍。d)压力表安装前须进行校验,在刻度盘上划出指示最高工作压力的红线,并注明下次校验日期。压力表校验后须加铅封。e)压力表须装设在便于观察和清洗的位置,且装设位置须避免受到震动、辐射热或者冻结的不利影响。f)罐体与压力表之间,须装设三通旋塞或者针形阀,三通旋塞或者针形阀上须有开启标志和锁紧装置。g)安装压力表时须采用可靠的固定结构,防止在运输过程中压力表发生相对运动。4.4.7阻火器a)阻火器的安全阻火速度应大于安装位置处可能达到的火焰传播速度。b)在安全泄放装置排放
20、管路排放口处设置的阻火器不得影响安全泄放装置的正常排放功能。c)阻火器与管路之间须采用螺纹或者法兰连接。d)阻火器的型式试验、制造许可应满足压力管道元件相应安全技术规范的要求。e)应定期对阻火器进行检查和清洗,及时更换已堵塞、变形和腐蚀的阻火元件,以保证阻火器的性能满足安全使用的要求。4.4.8导静电装置a)储氢装置必须装设可靠的导静电接地装置。b)储氢装置在停车和充/放氢作业时,必须接地良好,严禁使用铁链、铁线替代接地装置。4.4.9装卸阀门a)装卸阀门的阀体不得采用非金属或者铸铁制造。b)装卸阀门的公称压力须不小于罐体的设计压力,阀门阀体的耐压试验压力须为阀体公称压力的 1.5 倍。7c)
21、装卸阀门须在全开和全闭工作状态下均进行气密性试验并合格,气密性试验压力为阀体公称压力。d)手动的装卸阀门须在阀门承受气密性试验压力下全开和全闭操作自如,不得感到有异常阻力、空转。e)装卸阀门出厂时应在明显部位装设牢固的金属铭牌,并随产品提供质量证明文件。4.4.10装卸软管和快装接头a)装卸软管和快装接头选用的材料须与氢气相容。b)装卸软管的公称压力不得小于装卸系统工作压力的 2 倍,其最小爆破压力应大于 4 倍的公称压力。c)装卸软管和快装接头组装完成后须逐根进行气密性试验和耐压试验,气密性试验压力为装卸软管的公称压力,耐压试验压力为装卸软管公称压力的 1.5 倍。d)装卸软管出厂时应在明显
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