GBT 19774-2005 水电解制氢系统技术要求

ICS 27.180 F 19 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 GB/T 19774-2005 水 电解 制氢 系统技术要求 Specification of water electrolyte system for producing hydrogen 2005-05-25发布 2005-11-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布 GB/T 19774-2005 目 次 前言 ···············································································································‘⋯ ⋯ m 1 范围 ···，··························，·········································，······································⋯⋯ 1 2 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 性引用文件 ················································，·······，·······，·······，，···················⋯⋯ 1 3 术语和定义 ···································································································⋯⋯ 2 4 分类与命名 ·······················，··········································································，·⋯⋯ 3 5 技术要求 ······································································································⋯⋯ 3 5. 1 水电解制氢系统 ·····························································，·························，，···⋯⋯ 3 5.2 单体设备 ···································································································⋯⋯ 5 5. 3 管路及附件 ··········································，··································，···················⋯⋯ 8 5. 4 电气设备及配线 ，····，·····························································，·························⋯⋯ 8 5. 5 自动控制和监测 ·····························································································⋯⋯ 9 5. 6 安 装 、组装 ··················································，·，·········，········，·····························⋯ ⋯ 9 6 试验检测，········，····，··································································。······，···············⋯⋯ 10 7 标志 ·········································，···························································，········⋯⋯ 12 8 产品随机文件 ············，····，········································································，······，··⋯ 13 9 包装 ······················································，·······················································⋯ ⋯ 14 附录A(规范性附录) 电流测试值计算气体产量 ····⋯⋯ 附录B(规范性附录) 容积法测试气体产量 ··········⋯⋯ 附录C(规范性附录) 分析仪器测试气体纯度 ·······⋯⋯ 设备品质等级与单位氢气直流电能消耗············⋯⋯ 原料水水质·······················⋯⋯，.⋯，，..........⋯⋯ 电解液的质量要求·⋯⋯，...............................⋯⋯ 循环冷却水的水质要求·································，··⋯ 15 16 17 4 4 5 5 ???? ????? www.bzfxw.com ???? GB/T 19774-2005 月q 吕 本标准附录A、附录B、附录c为规范性附录。 本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会((SAC/TC 20)提出并归口 本标准由中国标准化研究院、中国电子工程设计院、清华大学核能与新能源技术研究院负责起草。 中船重工集团七一八研究所、天津大陆制氢设备有限公司、苏州竟立制氢设备有限公司、哈尔滨环保制 氢有限公司参加起草 本标准主要起草人:陈霖新、贾铁鹰、毛宗强、章光护、谢晓峰、许俊明、周振芳、张祥春、赵喜祥。 本标准为首次发 布 GB/T 19774-2005 水 电解 制氢 系统技 术要求 范 围 本标准规定了以水电解法制取氢气、氧气的制氢系统的术语和定义、分类与命名、技术要求、试验与 检测、标志、包装。 本标准适用于工业用、商业用固定式、移动式水电解制氢系统。 本标准适用于压滤式水电解制氢装置，包括碱性水电解、固体聚合物电解质水电解。 规范性 引用 文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 150 钢制压力容器 GB 151 管壳式换热器 GB/T 191 包装储运图示标志(eqv ISO 780) GB/T 629 化学试剂 氢氧化钠(eqv ISO 6353-2) GB/T 1972 蝶形弹簧 GB/T 2306 化学试剂 氢氧化钾(neq ISO 6353-2) GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) GB/T 3634 工业氢 GB/T 3863 工业用氧 GB/T 3985 石棉橡胶板 GB/T 4237 不锈钢热轧钢板 GB/T 4830 工业自动化仪表气源压力范围和质量 GB 4962 氢气使用安全技术规程 GB 5099 钢质无缝气瓶(neq ISO 4705) GB/T 5831 气体中微量氧的测定 比色法 GB/T 5832. 1 气体湿度的测定 第1部分:电解法 GB/T 5832.2 气体中微量水分的测定 露点法 GB/T 6285 气体中微量氧的测定 电化学法 GB 6654 压力容器用钢板 GB/T 7445 纯氢、高纯氢和超纯氢 GB/T 8163 输送流体用无缝钢管(neq ISO 559) GB/T 8175 设备及管道保温设计导则 GB/T 8984. 1 气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 第1部分:气体中一氧化碳、二 氧化碳和甲烷的测定 气相色谱法 GB/T 8984.2 气体中一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物的测定 第2部分:气体中一氧化碳、二 氧化碳和碳氢化合物总含量的测定 气相色谱法 GB/T 11352 一般工程用铸造碳钢件(neq ISO 3755) GB/T 12241 安全阀 一般要求(eqv ISO 4126) t ????? www.bzfxw.com ???? GB/T 19774-2005 GB 12337 钢制球形储罐 GB 12358 作业环境气体检测报警仪通用技术要求 GB/T 13306 标牌 GB 13347 石油气体管道阻火器阻火性能和试验方法 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB 14194 永久气体气瓶充装规定 GB/T 14599 高纯氧 GB/T 14975 结构用不锈钢无缝钢管 GB 16808 可燃气体报警控制器技术要求及试验方法((neq ISO/TC 21/SC 3) GB 50030 氧气站设计规范 GB 50057 建筑物防雷设计规范 GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 GB 50177 氢气站设计规范 GB 50235 工业金属管道 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 及验收规范 GB 50236 现场设备、工业管道焊接 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 及验收规范 GB 50275 压缩机、风机、泵安装工程施工与验收规范 GB 50316 工业金属管道设计规范 JB 2111 金属覆盖层的结合强度，试验方法 JB 2112 金属覆盖层孔隙率试验方法湿润纹纸贴置法 JB 2115 金属覆盖层检验方法 计时流液法 JB 2536 压力容器油漆、包装、运输 JB 3836 爆炸性气体环境用电气设备 HGJ 202 脱脂工程施工及验收规范 TC 211 隔膜石棉布 《气瓶安全监察规程》 《压力容器安全技术监察规程》 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3. 1 标准状况 normal conditioncal 气体在温度为。℃、压力为101. 3 kPa条件下的气体状况。 3.2 隔膜 diaphragm 将水电解槽电解小室分隔为阴极区、阳极区，并使产生的氢气、氧气分隔，防止氢气、氧气互相穿透， 但离子可迁移。 3.3 爆炸T限 lower explosive limit 易燃易爆气体、蒸汽或粉尘在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最低浓度。 3.4 爆炸一限 upper explosive limit 易燃易爆气体、蒸汽或粉尘在空气/氧气中形成爆炸气体混合物的最高浓度 2 GB/T 19774-2005 3.5 阻火器 fire arrester 阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓 延。阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时，由于热量损失而熄灭的原理设计、制造。 3.6 电解小室 electrolytic cell 压滤式水电解槽由若干个电解池组成，单个电解池又被称电解小室。电解小室由正极、负极和隔膜 组 成 。 3.7 固定式的水电解制氢系统 stationary water electrolyte system for producing hydrogen 指水电解制氢系统的各类设备、管道全部固定在设备基础、管道支架上的制氢系统。 3.8 移动式水电解制氢系统 mobile water electrolyte system for producing hydrogen 指水电解制氢系统的各类设备、管道全部布置在一个或多个可移动或搬运的底盘(座)上;此类设备 可以在厂房内或厂房外安装使用，若室外安装使用时应设防日晒、雨淋的防护设施。 分类与命 名 4. 1 分 类 水电解制氢系统产品，按纯度分为普通型、纯气型，它们的纯度范围规定为: 普通型水电解制氢系统:产品氢气纯度)99.7%; 产品氧气纯度)99.2%0 纯气型水电解制氢系统:产品氢气纯度)99. 99%; 产品氧气纯度)99. 99%. 对于纯气型水电解制氢系统制取的纯氢或纯氧中的杂质含量:O:或Hz、 CO,C02,HzO等允许浓 度可根据用户要求商定。 4.2 产品命名 水电解制氢系统的产品命名应由大写的汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。编制方法应符合下列 规定 : SDJ口 xxx一口 xxx/ xx 型 力，单位为MPa，常压型可省 的氢气产量，单位为m'/h 度 ，普通型可 省略 设计电流密度，单位为A/m' 各厂家可自定的代号 为水电解制氢系统的代号，取水、电、解的汉语拼音字母字头 注:本标准中的体积 为标准状况下的体积 。 5 技术要 求 5. 1 水电解制氮系统 5.1.1 通用要求 5.1.1.1 水电解制氢系统包括下列单体设备或装置:水电解槽及其辅助设备— 分离器、冷却器、压力 ????? www.bzfxw.com ???? GB/T 19774-2005 调节阀、碱液过滤器、碱液循环泵;原料水制备装置;碱液制备及贮存装置;氢气纯化装置;氢气储罐;氢 气压缩机汽 体检测装置;直流电源、自控装置等。 5.1.1.2 水电解制氢系统可采用固定式或移动式。 5.1.1.3 水电解制氢系统的副产品— 氧气，可根据需要回收利用或直接排人大气。当回收利用时， 应根据用户要求分别设有氧气储罐、氧气压缩机、氧气灌装设施和相应的安全技术措施 水电解氧气回 收利用系统、设备、管道及其附件应遵照下列标准、规范进行设计、制造、安装验收:GB 50177, GB 50030,GB 14194,GB 50316,GB 50235,GB 50236,HGJ 202,《气瓶安全监察规程》。 5.1.2 电能消耗 5.1.2.1 水电解制氢系统的电能消耗主要是水电解槽的直流电能消耗。本标准以单位氢气产量的直 流电能消耗评定设备品质。 5.1.2.2 水电解制氢系统设备品质等级应符合表1规定。 表 1 设备品质等级与单位氢气直流电能消耗 叮一一琴瓜厂- — 单位氢气电能消耗//(kW.h/m' ) ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 优 良 一级 二级(A) 二级 (B) 5.1.3 工作条件 5. 1.3. 1水电解制氢系统的工作压力((p)分为:常压、低压和中压三类，它们的压力范围规定为: 常压水电解制氢系统，p<0.1 MPa; 低压水电解制氢系统，0. 1 MPa 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，在进行充分准备后就位安装。然后按 设计图纸和技术要求进行气密检查。 5.6.2. 1.2 常压型水电解槽，一般采用分散式安装，即将电解槽的极框、主副极板、隔膜和气道、液道等 零部件运至使用现场，在现场按制造厂的设计图纸、技术要求进行组装。组装工作由制造厂家和用户共 同进行或在制造厂的技术人员的指导下进行，并按 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 各自完成自己的职责 5.6.2. 1.3 移动式水电解制氢系统的水电解槽，宜在制造厂进行组装，在用户现场仅需按制造厂图纸 和说明书进行就位和各类管线的连接 5.6.2.2 安装后的检查 ????? www.bzfxw.com ???? GB/T 19774- 2005 5.6.2.2. 1 整体安装的水电解槽，安装后进行各种相关尺寸、连接管线准确性的检查;电气接地电阻的 检查，水电解槽正负极连接的检查等。 5.6.2.2.2 分散安装的水电解槽，组装完成后，首先检查各种相关尺寸、连接管线的准确性;接通蒸汽 进行蒸煮、夹紧和槽体的气密性试验;检查电气接地的正确性和接地电阻;水电解槽正负极连接的检查 等。新水电解槽的组装、检查工作，制造厂家应派技术人员驻现场，并负责解决有关设备质量及其相关 问题 。 5.6.2.2.3 移动式电解制氢系统的水电解槽在用户现场安装后，应进行相关尺寸、连接管线准确性的 检查;电气接地电阻检查等。 5.63 氢气压缩机的安装 5.6.3. 1 氢气压缩机安装前应检查制造厂提供的出厂合格证，熟悉技术说明书和相关图纸资料。 5.6.3.2 氢气压缩机的安装和验收应符合GB 50275的规定，并按压缩机的有关标准和制造厂的技术 说明书中的要求进行。 5.6.3.3 氢气压缩机在接人水电解制氢系统试运行前，应进行下列工作。 5.6.3.3. 1 检查电气接线和接地的准确性; 5.6.3.3.2 进行单机空负荷试车，并对各类零部件的运转、活动情况和各部分气密性及安全装置进行 检查 ; 5.6.3.3.3 采用含氧量小于。.5%的氮气进行吹扫置换。 5.6.4 氮气罐的安装 5.6.4. 1 氢气罐的安装前，应按《压力容器安全技术监察规程》和设计图纸要求，核对、检查出厂合格 证、压力容器检验文件和各种技术资料的完整性。 5.6.4.2 根据氢气罐的规格尺寸、重量和现场情况，制定安装就位方案和相关安全措施。按设计图纸、 技术说明文件进行罐内外和各相关尺寸检查。在认真进行各项准备工作后，方可进行安装就位。 5.6.4.3 安装就位后，按设计图纸和技术说明文件核对安装位置和各相关尺寸，合格后进行各种管线、 附件的安装。 5.6.4.4 安装完成后，应进行各种相关尺寸、连接管线连接准确性的检查;接地电阻的检查等。 5.6.5 氮气/妞气管道、阀门及附件的安装 5.6.5. 1 氢气/氧气管道、阀门附件的安装应符合GB 50316,GB 50235的要求。 5.6.5.2 氢气/氧气管道的管材、阀门附件，应符合GB/T 8163和GB/T 14975的规定，GB/T 8163和 GB/T 14975无规定的管材、阀门附件应符合阀门、附件制造厂家企业标准的规定。 5.6.5.3 各类阀门应有可靠的支承，确保阀门的正确动作，并不得引起管路的振动或影响单体设备连 接处的强度等。 5.6.5.4 氢气/氧气管道安装后，应进行强度试验、气密性试验和泄漏量试验，此类试验应按GB 50177, GB 50030,GB 50235的规定进行。氧气管道及其阀门、附件的脱脂应符合GB 50030,HGJ 202的规定。 试验检 测 1 试验 1.1 试验前的准备 1. 1. 1试验前，应检查所有制造厂提供的各种合格证、技术文件、包括全部例行试验记录和证书、图 ? ? ? ? 纸资料、压力容器产品安全质量监督检验证书等，这些文件、资料齐全，并逐一进行核对无误后，才能进 行试验 。 6. 1. 1.2 外观检查，整套水电解制氢系统组装完成后进行，主要是检查外观和各种相关尺寸;检查各类 液体、气体管路和电气线路的连接的准确性等。 10 GB/T 19774-2005 6.1.2 试验方法 6.1.2.1 气密性试验，对压力型水电解制氢系统以洁净空气或氮气进行气密性试验。气密性试验压力 为设计压力，试验开始后逐渐升压，达到规定压力后，保持30 min，检查所有连接处，焊缝、法兰、垫片等 处，以无漏气为合格。 对常压型水电解制氢系统的气密性试验压力为0. 05 MPa或注满水静置试验 6.1.2.2 泄漏量试验 水电解制氢系统在气密性试验合格后，以洁净空气或氮气进行泄漏量试验。试 验压力为系统设计压力;试验时间为24 h。泄漏量试验过程应认真记录系统内气体的温度、压力。以 平均每小时泄漏率不超过0.5%/h为合格。平均每小时泄漏率A按式(1)计算: 100(l pi T,、了飞 = — 1土 一 - = 书 1 t \ p,12/ ..........。··。········。⋯⋯ (1) 式中 : A— 平均每小时泄漏率，用(%/h)表示; t— 试验时间，单位为小时((h) ; p, ,P2— 试验开始、结束时的绝对压力，单位为兆帕(MPa) ; T,、 T2— 试验开始、结束时的气体绝对温度，单位为开尔文(K). 6. 1.2.3 氢气压缩机、泵类等运动类设备，应按相关的标准进行负荷试车。 6.1.2.4 压力型氢气罐等压力容器，应按《压力容器安全技术监察规程》和设计图纸进行焊接质量检查 和强度试验等，并由有资格的检测部门出具证书。 6.1.2.5 外壳通风试验 6. 1.2.5.1 移动式水电解制氢系统的防护罩的通风量测试，应在开启排气通风机后，检查每小时的换 气次数;并由防护罩内的氢气报警装置测定外壳内各部分的通风状况。 6. 1.2.5.2 当水电解制氢系统的电气柜未采用防爆型电器，配线时，应对电气柜外壳进行压力试验，宜 在1. 0 kPa气压下进行检查，不泄漏为合格。 6.2 检测 6.2.1 检测前的准备 6.2. 1. 1对水电解制氢系统的氢气管路进行吹扫置换，吹除置换后系统内含氧量<0.5%. 6.2. 1.2 整套系统的原料水、电解液、电源和自控系统均应符合设计要求，达到开车所应具备的条件。 6.2. 1.3 检测现场的生产环境符合设计要求，各种生产辅助系统均应达到开车所应具备的条件。 6.2. 1.4 开车后，逐渐增加负荷直至氢气/氧气纯度、工作压力、工作温度、氢气产量达到设计工况，并 稳定运行后，开始进行检测、记录。 6.2.1.5 性能参数检测内容有:氢气产量、氢气/氧气纯度、直流电压和电流、单位制氢电耗等。进行上 述检测的同时，并记录系统工作压力、工作温度、环境温度、原料水耗量和水质、电解液浓度等。 6.2.2 性能参数检测 6. 2. 2. 1 1,气产f的检测 6.2.2. 1. 1水电解制氢系统的氢气产量检测方法有容积法和直流电流测试值计算法。本标准推荐采 用直流电流测试值计算法。 6.2.2. 1.2 直流电流测试值计算见附录A;容积法见附录B, 6.2.2.2 氢气/叙气纯度的检测 6.2.2.2. 1普通氢气纯度和氢中杂质含量采用连续分析仪器检测，见附录C。纯氢中杂质含量应符合 GB/T 3634,GB/T 7445的要求;采用GB/T 5831,GB/T 5832. 1,GB/T 5832.2,GB/T 6285,GB/T 8984.1, GB/ T 8984. 2的方法进行检测。 6.2.2.2.2 普通氧气纯度和氧中杂质含量采用连续分析仪器检测，见附录C。纯氧中杂质含量应符合 GB/T 3863,GB/T 14599的要求;采用GB/T 5832. 1,GB/T 5832.2的方法进行检视1 11 ????? www.bzfxw.com ???? GB/T 19774-2005 6.2.2.2.3 普通氢气/氧气的纯度检测的取样点，应在水电解制氢系统中气体冷却器之后，氢气储罐 之前 。 6.2.2.3 直流电压、电流的检测 6.2.2.3. 1 水电解槽的总直流电流(槽电流)用直流电流表检测。电流表的精度等级不低于0.5级。 6.2.2.3.2 水电解槽的总直流电压(槽电压)用直流电压表检测。检测位置在水电解槽的阳极、阴极端 板处。电压表的精度等级不低于。.5级。 6.2.2.3.3 每个电解小室电压用万用表或专用电压表检测。仪器精度等级不低于。.5级。水电解槽 的各个电解小室电压应分布均匀。 6.2.2.4 6.2.2 众 单位制氢的电耗 水电解制氢系统单位制氢的直流电耗(WHp)按式((2)计算: WH IUT QHp X 103 (2) 式 中: WHz— 单位制氢直流电耗，单位为千瓦时每立方米((kW·h/m3) ; I— 水电解槽的总直流电流，单位为安培(A) ; U— 水电解槽的总直流电压，单位为伏特(V); QH?— 检测期间氢气产量，单位为立方米每小时(m'/h); 1‘一~检测时间，单位为小时((h). 6.2.2.4.2 直流电流、直流电压按6. 2. 2. 3的检测方法进行，应取检测期间的平均值计算。 6.2.3 检测要求 6.2. 3. 1 在用户现场进行检测的项目、检测要求和合格标准应在供货合同中明确规定，并作为设备验 收的依据 。 6.2.3.2 制造厂家应向设备用户提供下列检测记录、资料和报告。 6.2.3.2. 1 所订购设备在制造工厂的检测试验资料或报告。 6.2.3.2.2 订货合同规定的所有检测项目的检测记录、资料和报告。 6.2.3.3 检测用仪器、仪表和所有相关材料，均应符合有关标准或合同的规定。检测用仪器、仪表均应 在有效认证时 限内。 标志 7. 1 通 用要求 7.1.1水电解制氢系统及其单体设备的标志制作、安装位置，应符合GB/T 13306的规定。 7. 1.2 标志的内容应简洁、明确，显示主要性能参数、指标和要求。标志应固定在易于观察的明显 位置 。 7. 1.3 每套水电解制氢系统应设标志牌;主要单体设备，根据需要分别设标志牌。 7.2 标志牌内容 7.2. 1 移动式水电解制氢系统标志牌应包括下列内容。 7.2. 1， 制造厂家名称、地址。 7.2. 1.2 产品型号和商标 7.2. 1.3 制造日期、编号。 7.2. 1.4 主要技术参数: a) 氢气产量(m'/h或kg/h); 氧气产量(m'/h或kg/h); b) 氢气纯度(%)或杂质含量(10-'); t2 GB/T 19774-2005 氧气纯度(%)或杂质含量(10'-`); c) 氢气压力(MPa) ; 氧气压力(MPa); d) 电气输人:电压(V)，电流(A)，频率(Hz/相); e) 环境工作温度(℃); D 工作场所，室内或室外; 9) 易燃易爆警示或要求(移动式); h) 设备外形尺寸(mm)、质量((kg)等。 7.2.2水电解槽标志牌应包括下列内容。 7.2.2.1 制造厂家名称、地址。 7.2.2.2 产品型号和商标 7.2.2.3 制造日期、编号。 7.2.2.4 主要技术参数: a) 氢气产量(m'/h或kg/h); 氧气产量(m3/h或kg/h); b) 氢气纯度(%)或杂质含量(10-s); 氧气纯度(%)或杂质含量(10-s); c) 氢气压力(MPa); 氧气压力(MPa) ; d) 直流电输人:电压(V)，电流(A); e) 环境工作温度(℃); f) 工作场所，室内或室外; g) 设备外形尺寸(mm)、质量((kg)等。 7.2.3 压力容器标志牌应遵照《压力容器安全技术监察规程》的要求进行。 7.3 包装箱图示 包装箱储运图示标志应符合GB/T 191的规定。 产 品随机文件 8.1 撇运、吊装要求 制造厂家应提供水电解制氢系统各类单体设备、组件的安全搬运、吊装说明;必要时以图示说明吊 装 、搬运方法 。 8.2 系统 、设 备图纸 8.2.1 制造厂家应提供水电解制氢系统在安装、运行维护中所需的各种系统流程，设备构造和电气自 控等图纸 。 8.2.2 需提供的图纸应包括下列内容。 a) 工艺流程图，带控制点、管径等; b) 各类电气原理图和水电解制氢系统或组件的电气接线图、布线图; c) 单体设备总图(应有接管、接线标注); d) 组件内设备及管线图; e) 需土建施工的基础条件图。 8.3 使用手册 8.3. 1 制造厂