T_SHJNXH 0011-2023 移动式大容量镁基固体储氢装置的安全技术要求.docx

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1、学兔兔标准下载ICS27.010CCSF19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TechnicalrequirementsforthesafetyofthemobilesolidstatehydrogenstoragedevicesbasedonhighcapacityMg-basedmaterials2023-09-11发布2023-09-14实施会上海市节能协发布学兔兔标准下载目次前言.1移动式大容量镁基固体储氢装置的安全技术要求.21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

2、数.54.4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.107.4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.118.3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.13附录B.14学兔兔标准下载前言本文件按照G

3、B/T1.12020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，上海浦江特种气体有限公司，浙江大学，华南理工大学，华北

4、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。1学兔兔标准下载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

5、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，单个模块储氢量不大于1500kg，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。GB3451.1手提式灭火器第1部分：性能和结构要求GB4962氢气使用安全技术规程GB13392道路运输危险货物车辆标志GB21668危险货物运输车辆结构要求GB50177氢气站设计规范GB50516加

6、氢站技术规范GB/T3634.1氢气第1部分：工业氢GB/T4272设备及管道绝热技术通则GB/T567.1爆破片安全装置第1部分：基本要求GB/T13306标牌GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语GB/T26774车辆运输车通用技术条件GB/T29729氢系统安全的基本要求GB/T33292燃料电池备用电源用金属氢化物储运氢系统GB/T34583加氢站用储氢装置安全技术要求TSG21固定式压力容器安全技术监察规程TSGR0005移动式压力容器安全技术监察规程NB/T47008承压设备用碳素钢和合金钢锻件NB/T47010承压设备用不锈钢和耐热钢锻件NB/T10354长管拖车T/SHJN

7、XH0008、T/CECA-G0148镁基氢化物固态储运氢系统技术要求T/CCGA40003氢气长管拖车安全使用技术规范ISO11114-1气瓶、气瓶和瓶阀材料与气体的相容性第一部分：金属材料（GascylindersCompatibilityofcylinderandvalvematerialswithgascontentsPart1:Metallicmaterials）ISO16111移动式储氢装置金属氢化物可逆储氢（TransportablegasstoragedevicesHydrogenabsorbedinreversiblemetalhydride）2学兔兔标准下载ISO19880

8、氢气加氢站（GaseoushydrogenFuellingstations）3术语和定义GB/T24499、TSGR0005、TSG21及T/SHJNXH0008、T/CECA-G0148界定的术语和定义适用于本文件。3.1镁基氢化物Mg-basedhydride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-basedhydridestorageandtransportationtank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mobilehigh-capacitysolidstatehydrogenstoragedevi

9、cesbasedonhightemperaturehydrogenstoragematerials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hydrogenfuellingstation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hydrogenfillingstation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专门场所。3.6工作压力workingpressure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

10、度workingtemperature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3学兔兔标准下载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。4.1.2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

11、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，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

12、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储运容器可采用换热介质加热。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。4.1.10储运容器中的镁基

13、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%。4.1.11储氢装置须配备合适的消防器材，消防器材类别应符合GB3451.1-2005手提式灭火器，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)罐体容积；d)预期使用年限；e)加热方式和换热介质；f)设计需要的其他必要条件。4学兔兔标准下载4.3设计参数4.3.1储氢

14、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。4.3.2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

15、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TSGR0005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

16、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

17、)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；5学兔兔标准下载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；c)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

18、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)当出现紧急工况时，需要联锁关闭紧急切断阀，切断储氢装置与外系统连接。4.4.6压力测量装置a)储氢装置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

19、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

20、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；6学兔兔标准下载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；c)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

21、)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。4.4.11安全监控a)储氢装置内须设置传感器对罐体内压力、温度进行进行实时监控，当温度或压力超过预设值时发出警报；b)储氢装置内须设置氢气探

22、测、火焰探测传感器，当监测到氢气浓度超过预设值或检测到火焰时，发出警报。5材料5.1通用要求5.1.1储氢装置中与氢直接接触的零部件材料应与氢气具有良好的相容性，不应发生氢脆、氢腐蚀和应力腐蚀,同时还应具有良好的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能。5.1.2储氢装置用材料的规格、质量与标志，须满足标准NB/T47008、NB/T47010的要求。5.1.3材料制造单位提供的材料质量证明书的内容须齐全、清晰，并且盖有质量检验章。5.1.4材料制造单位提供的材料必须符合双方认可的质量标准，材料质量经双方确认、上下游施工单位（供货商）认可，或者通过政府验收合格，视为其产品质量合格。5.1.5储氢

23、装置制造单位须对材料供货单位进行考察、评审和追踪，确保所使用的材料符合本标准的要求，并且在材料进厂时审核材料标志和材料质量证明书，制造单位须对所取得的储氢装置用材料及材料质量证明书的真实性和一致性负责。5.1.6选用境外牌号材料或新材料时须符合TSGR0005的有关规定。5.2保温材料5.2.1保温材料须具有良好的化学稳定性和阻火功能，对设备和管路无腐蚀作用，且遭受火灾时不会大量逸散有毒气体。7学兔兔标准下载5.2.3保温材料宜选用轻质材料，密度不高于300kg/m。5.2.2保温材料的选择须满足GB/T4272中5.1的相关规定，具有良好的保温性能，在平均温度为25时的导热系数不应大于0.0

24、8W/(mK)。35.2.4保温材料的最高使用温度应高于保温对象的最高使用温度。5.2.5当多种保温材料均能满足工艺要求时，须优先选用导热系数小、密度低、价格便宜、施工和维护方便的保温材料。5.3焊接材料5.3.1焊接材料须保证焊缝金属的力学性能高于或者等于母材标准规定的下限值。5.3.2焊接材料须满足相应焊材标准的要求，并且附有牢固、清晰的标志和产品质量证明书。5.3.3储氢装置制造单位须建立并且严格执行焊接材料验收、复验、保管、烘干、发放和回收制度。5.4管路材料5.4.1储氢容器进出口及容器内部氢气管路材质应符合GB50177的规定，最高使用压力应不低于3MPa，最高使用温度应不低于38

25、0。5.4.2用于连接的密封件应根据工况选择金属、聚四氟乙烯、氟橡胶或石墨。5.5钢锻件5.5.1钢锻件须符合TSGR0005、NB/T47008以及NB/T47010的规定。5.5.2与氢气接触并且公称直径大于或者等于50mm的钢锻件，其级别不得低于III级，其余锻件不得低于II级。6试验方法6.1气压试验6.1.1罐体制成后，须进行气压试验。6.1.2气压试验压力须符合TSGR0005的要求。6.1.3气压试验至少采用两个相同量程的压力表，选用的压力表须符合本标准6.6的有关规定。6.1.4保压期间不得通过连续加压来保持试验压力不变，气压试验过程中不得向受压元件施加外力或者带压紧固螺栓。6

26、.1.5采用干燥洁净的空气、氮气或者其他惰性气体作为试验气体。6.1.6气压试验时，须按照以下步骤进行升压与降压：a.缓慢升压至规定试验压力的10%，保压时间不小于5min，并且对所有焊缝和连接部位进行初次检查；b.如无泄漏，继续升压至规定试验压力的50%；c.如无异常现象，其后按照规定试验压力的10%逐级进行升压，直至试验压力，并保压至少30min；d.降至设计压力，保压足够时间进行检查，检查期间压力保持不变。6.1.7气压试验过程中，罐体无异常响声，无可见变形，且经过肥皂液或者其他检漏液检查无漏气的为合格。6.2气密性试验6.2.1罐体气压试验合格，且所有的管路和安全附件安装齐全后须进行气

27、密性试验。8学兔兔标准下载6.2.2气密性试验所用气体须符合本标准7.1.6的规定。6.2.3气密性试验压力须符合TSGR0005的要求。6.2.4保压时间不小于30min，经过检查无泄漏的为合格。6.3热循环试验6.3.1试验要求：热循环试验应符合T/SHJNXH0008、T/CECA-G0148的要求。热循环试验后，系统应达到7.2规定的气密性要求。镁基氢化物储运容器表面应无鼓包、凹痕、破裂和变形等现象，管路和阀门应无变形、鼓包、破裂和明显位移。热循环试验过程中，同一工况下系统管路中的换热介质总体积变化幅度不应超过1%，且无泄漏现象。6.3.2试验方法：将待测系统充氢至额定储氢容量，并冷却

28、至50（10），按以下顺序进行热循环试验：a)将系统在10h内升温到380（10），并维持至少1h；b)将系统在8h内冷却至50（10），并维持至少1h。7使用管理7.1操作规程储氢装置的使用单位须将储氢装置的安全操作要求明确体现在工艺和岗位操作规程中。操作规程应至少包括以下内容：a)储氢装置的操作工艺参数，包括充/放氢压力范围、充/放氢温度范围、充/放氢速率、氢气最大允许充装量；b)储氢装置的岗位操作方法，包括车辆停放要求、充/放氢的操作流程和注意事项；c)储氢装置运行中须重点检查的部位和项目，运行中可能出现的问题和解决措施，紧急情况的处置和报告程序；d)储氢装置的车辆安全要求，包括车辆状况

29、、车辆允许行驶速度以及运输过程中的作息时间要求。7.2日常检查和维护保养与定期自行检查日常检查和维护保养包括随车作业人员在每次出车前、停车后以及充/放氢前后对储氢装置的检查。定期自行检查须由使用单位的安全管理人员负责组织，至少每月组织一次。对日常检查和维护保养与定期自行检查中发现的安全隐患，须及时妥善处理并进行记录。日常检查和维护保养与定期自行检查至少包括以下内容：a)罐体涂层及漆色是否完好，有无脱落；b)罐体保温层是否完好；c)罐体外部的标识是否清晰可辨；d)紧急切断阀及相关的操作阀门是否处于闭止状态；e)安全附件是否完好；f)压力表、安全阀是否在有效期内；g)装卸附件是否完好；h)储氢装置

30、内部紧固件的连接是否牢固可靠、是否有松动现象；i)罐体内压力、温度是否正常及有无明显的波动；j)罐体各密封面处有无泄漏；k)随车配备的专用工具、防护用品、备品备件及应急处理器材是否齐全，是否完好有效；l)储氢装置与底盘(底架或者框架)的连接紧固装置是否完好、牢固。9学兔兔标准下载7.3异常情况报告储氢装置出现以下异常情况时，操作人员或者押运人员须立即采取紧急措施，并且按照规定程序，及时向使用单位的有关部门报告：a)储氢装置的工作温度、工作压力超过规定值，采取措施后仍然不能得到有效控制；b)储氢装置的主要受压元件出现泄漏、变形、裂缝和鼓包等危及安全的问题；c)安全附件损坏或失灵；d)管路、紧固件

31、损坏，难以保证安全运行；e)发生直接威胁储氢装置安全运行的问题，如火灾；f)储氢装置的走行部分及其与罐体连接部位的零部件发生危及安全运行的问题，如损坏、变形；g)其他异常情况。7.4隐患处理使用单位须对发生异常情况或者出现故障的储氢装置及时进行检查处理，消除事故隐患；对存在严重事故隐患，无维修、改造价值的储氢装置，须及时予以报废，并且办理注销手续。7.5安全使用要求a)新制造的或者经过改造、维修、检验检测的储氢装置须进行氮气或者氩气置换处理，处理后的含氧量须小于3%，并保留0.05MPa的余压；b)储氢装置到达放氢点后，具备放氢条件的，必须及时放氢，放氢后罐体内余压不得小于0.05MPa；c)

32、禁止储氢装置直接给用氢设备充氢；d)禁止通过高强度加热或者使用明火直接烘烤对储氢装置进行升压或者对冰冻的管接头、阀门和仪表进行解冻；e)运输过程中的环境温度范围应为-4065，罐体的最高表面温度应不超过65，储氢装置的最高运输压力应不超过0.1MPa；f)充/放氢作业现场应提供适当的安全标识。7.6运输过程安全作业要求a)公路运输过程中，除按照有关规定配备具有驾驶、押运资格的随车人员外，还应配备具有储氢装置操作资格的特种设备作业人员，对运输全过程进行监护；b)运输过程中，所有操作阀门必须置于闭止状态；c)快装接口通过盲法兰或者等效装置进行封堵；d)储氢装置使用单位须为押运或者操作人员配备日常作业必