随着国家对清能源和双碳目标的重视,站内制氢技术成为氢能产业发展的关键趋势。加氢站设计规范中虽包含站内制氢间的内容,但主要关注安全距离,而制氢工艺主要参照《氢气站设计规范》GB 50177-20XX。制氢方式主要分为化石能源重整制氢和可再生能源电解水制氢两大类。电解水制氢可参考《压力型水电解制氢系统技术条件》GB/T 37562-2019,而天然气制氢尚无专用规范,限制了其在站内的应用推广。
《氢气站设计规范》中对制氢系统的要求如下:
1. 制氢系统的选择应综合考虑用气规模、氢气纯度、杂质含量、压力要求及站内用氢特性等因素,进行技术经济比选后确定。
2. 水电解制氢系统需配备压力调节装置,以保持电解槽出口氢氧压力差不超过0.5kPa。
3. 每套水电解制氢装置的氢氧出气管应设置放空管、切断阀和取样口。
4. 制取的氧气可根据需求回收或直排,回收时需配备氧中氢自动分析仪器及氢超浓度报警装置;直排时需保持氧氢压力平衡。
5. 水电解制氢装置的水处理能力应满足4小时水耗量,原料水储水容积应满足8小时水耗量。
6. 变压吸附提纯氢系统的吸附器组容量和数量,应根据原料气压力、组分、产品氢压力、纯度等因素确定。
7. 变压吸附提纯氢系统包括预处理设施、吸附器组、程控阀、氢精制、缓冲罐、解析气回收利用系统和增压设施。
8. 甲醇制氢系统应根据产品氢耗量、用氢特点、纯度、回收率等因素确定。
9. 甲醇制氢系统包括原料储存输送装置、甲醇转化反应器、变压吸附提纯氢装置。
10. 天然气制氢与甲醇制氢类似,包括转化反应器、辅助加热和提纯氢装置,但需增设预处理净化单元。
11. 制氢系统应配备氨气吹扫置换设施,含氧量需低于0.5%。
12. 制氢系统的氢气管道设计需参照《工业金属管道设计规范》GB50316-2008和《氢气站设计规范》第12章,管道必须使用无缝钢管,连接方式为焊接,与设备、阀门连接可采用法兰或锥管螺纹连接,碳素钢管道在高设计压力下流速需降低,以防摩擦静电产生火花。
表1:氢气管道的最大流速要求 注:来源《氢气站设计规范》GB 50177-20XX
表2:氢气阀门材料要求 注:1.摘自《氢气站设计规范》(GB 50177-20XX)之表 12.0.3。2.阀门的密封填料应采用聚四氟乙烯(PTFE)。
表3:氢气管道的法兰与垫片结构要求