氢气站设计规范GB 50177-2005(11)

鉴于上述两大类制氢系统的特点，本条规定：氢气站的制氢系统类型的选择，应按氢气站的规模；当地的资源或含氢原料气状况；产品氢的纯度、杂质含量和压力等要求。经技术经济比较后确定。

4．0．2 本条是水电解制氢系统应设有的装置要求。

1 水电解制氢过程中，目前还主要采用石棉隔膜布将氢电解小室和氧电解小室分别制取的氢气、氧气分隔，使水电解制氢装置不会发生氢气、氧气相互掺混形成爆鸣气。但石棉布必须浸泡在电解液中，呈现湿润状态方能起到分隔氢气、氧气的作用。因此，在水电解制氢装置运行中，必须确保氢、氧侧(阴极、阳极侧)的压力差不能过大，若超过某一设定值后，就会造成某一电解小室或多个电解小室的“干槽”现象，从而使氢气、氧气互相掺混，降低氢气或氧气的纯度，严重时形成爆炸混合气。这是十分危险的，极易引起事故的发生。所以本款规定：应设置压力调节装置，以确保氢气、氧气之间的压差设定值。

氢、氧气之间的压差值的规定，与水电解制氢装置的气道与隔膜框的结构尺寸有关。我们在调查统计国内外商品化生产的水电解槽有关结构尺寸的基础上，在本款中规定水电解槽出口氢气、氧气之间的压差值宜小于0.5kPa。此值均小于现有水电解槽气道至隔膜框上石棉布的距离，并有一定的富裕度。

2 鉴于水电解制氢装置在开车、停车或发生事故时，都应将纯度不合格的气体或置换气体排入大气，只有在经过取样分析，气体纯度符合规定后，才能把气体送入气体总管。为此，本款规定：每套水电解制氢装置的氢气、氧气出气管与氢气、氧气总管之间，应设置放空管、切断阀和取样分析阀。

3 本款规定：在水电解制氢系统中，应设有原料水制备装置，包括原料水箱、原料水泵等。水电解制氢的原料水系统与其工作压力有关，常压水电解制氢系统的原料水都是定期用原料水泵注入高位水箱，再由高位水箱定期或连续地流入水电解槽，补充原料水；压力型水电解制氢系统的原料水是定期或连续(手动或自动)

地用原料水泵直接注入或注入平衡水箱，在平衡水箱内接有气体平衡管，使平衡水箱内的压力与制氢系统内气体压力一致，确保原料水顺利流入水电解槽。致于原料水箱中的原料水从何处引入，则与各企业的具体条件有关，各行各业的用氢企业差异较大，所以本规范对原料水来源不作规定。但是无论是何种情况、何种水电解制氢装置，均需设有原料水箱、原料水泵，而原料水泵出口压力只与水电解制氢系统的工作压力有关，为此本条对原料水供应只作基本内容的规定。 4 水电解制氢系统所需碱液(电解液)都是在氢气站内进行配制；在水电解槽检修时，为减少消耗和改善环境，都是将水电解槽中的碱液回收后重复使用，因此，本款规定：水电解制氢系统应设有碱液配制、回收装置。

水电解槽运行时，电解液(碱液)在水电解槽、分离器、冷却器之间不断循环，带走水电解过程产生的热量。为避免电解液中过多的杂质堵塞进液孔或出气孔或在电解小室内沉积机械杂质，为提高水电解槽使用寿命和电能效率，在水电解制氢系统的碱液循环管道上，均设有碱液过滤器。为确保水电解槽的正常运行，本款规定：“水电解槽入口应设碱液过滤器”。在一些企业的水电解制氢系统的碱液制备、循环管路上，不仅在水电解槽入口设有碱液过滤器，还在碱液配制箱出口管路等处设有碱液过滤器。

4．0．3 制定本条的依据是：

1 水电解制氢系统在制取氢气的同时也产生氧气，产量为氢气量的一半。氧气若回收使用，可提高氢气站的经济效益，节约电能，相应降低氢气的单位能耗。当氢气站所在单位使用氧气时，可采用中压或低压氧气管道输送；当所在单位不使用或少量使用氧气时，则需将氧气加压灌瓶外销。据调查了解，近年来许多采用水电解制氢的氢气站都回收氧气使用或灌瓶外销。如：上海某厂氢气站，氢气生产能力为150m3／h，氧气生产能力为75m3／h，在进行氢气站技术改造时，增加了氧气回收灌瓶系统，增加建筑面积300m2和600m3氧气罐1只、氧气压缩机2台，每天可提供360瓶氧气，既增加了收入，每年又可节约电能75万kW?h。江苏××化工厂氢气站副产氧气回收灌瓶多年，氧气灌瓶可达1500瓶／d，取得了较好的社会效益和经济效益。为此本条规定，可根据工厂的具体情况，采用不同方式回收利用。

2 目前许多工厂已将氧气灌瓶外销，并积累了许多有益的经验。但严格控制水电解氧气的纯度至关重要，若纯度降低或不稳定，将使瓶装氧气质量下降。严重时，还可能造成氧气纯度较大幅度降低，以至形成爆炸混合气，将会发生爆炸事故。据了解，与电解氧回收利用相关的爆炸事故时有发生。为防止电解氧气灌瓶及使用中爆炸事故的发生，本条规定：当回收电解氧气时，必须设置氧中氢自动分析和手工分析仪装置。之所以还须设手工分析装置，是为了更为严格地、可靠地确保安全；定期采用手工分析，既能校核自动仪表可靠性，又可提高操作人员的安全生产意识。同时，还应设氧中氢含量报警装置。

3 若氧气不回收直接排入大气时，对常压型水电解制氢系统需设置氧气调节水封；利用水封高度，保持氢侧、氧侧的压力平衡；压力型水电解制氢系统可设氧气排空水封，以便压力调节装置的正常运行，保持氢侧、氧侧压力平衡。水封高度约