談“氫”不色變│標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范嚴(yán)格 豐富經(jīng)驗(yàn)積累 加氫站運(yùn)營(yíng)安全可控

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最近,由于河北張家口爆燃事件的誤報(bào),氫能安全成為海內(nèi)外關(guān)注焦點(diǎn)。氫能以其清潔、高效的特點(diǎn)被公認(rèn)為未來(lái)最有潛力的能源載體。談“氫”不色變系列文章從多個(gè)角度對(duì)氫能的安全性進(jìn)行科普。加氫站作為氫氣供應(yīng)的重要保障,是支撐氫能與燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展必不可少的基石。

國(guó)內(nèi)加氫站主要為外供氫加氫站

按照制氫地點(diǎn),加氫站可分為外供氫加氫站和站內(nèi)制氫加氫站;按照站內(nèi)儲(chǔ)存容器,則可分為移動(dòng)式加氫站和固定式加氫站。

目前,國(guó)內(nèi)加氫站主要為外供氫加氫站,外供氫氣大多來(lái)自高壓氣氫長(zhǎng)管拖車。根據(jù)加注規(guī)模不同,加氫站建設(shè)有移動(dòng)式加氫站與固定式加氫站。

移動(dòng)式加氫站采用直接升壓加注,用壓縮機(jī)或增壓泵直接將氫氣升壓到35MPa加注到燃料電池車輛。大巴車一般加注時(shí)間15-20分鐘左右,適合小規(guī)模示范運(yùn)行加注。

固定式加氫站采用降壓平衡加注,通過(guò)隔膜壓縮機(jī)升壓,將氫氣壓縮儲(chǔ)存在站內(nèi)45MPa儲(chǔ)存系統(tǒng),再通過(guò)氫氣加注系統(tǒng),平衡加注35MPa儲(chǔ)氫壓力的燃料電池車輛。此方法加注時(shí)間快速,轎車一般3分鐘加滿,大巴車10-15分鐘加滿,適合大規(guī)模加注。

固定式加氫站工藝流程如下圖所示,主要包括氫源、壓縮系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、加注系統(tǒng)、安全及控制系統(tǒng)。

加氫站安全管理措施嚴(yán)格遵守國(guó)家規(guī)定

為確保安全,加氫站的建設(shè)及管理嚴(yán)格遵守《GB 50516—2010加氫站技術(shù)規(guī)劃》《GB/T34584-2017加氫站安全技術(shù)規(guī)范》和《GB/T 31139-2014移動(dòng)式加氫設(shè)施安全技術(shù)規(guī)范》。

加氫站在選址和布局時(shí),要做好加氫站氫氣工藝設(shè)施與建筑物、構(gòu)筑物之間的防火距離以及加氫站內(nèi)設(shè)備之間的防火間距。

加氫站的安全管理主要分為設(shè)備安全、系統(tǒng)安全和運(yùn)行制度安全三個(gè)方面。

設(shè)備安全方面,加氫站主要涉及氫氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐和加氫機(jī)。

其中,氫氣壓縮機(jī)的安全措施包括:

①設(shè)置安全閥、切斷閥、溫度、壓力、流量超限報(bào)警、停機(jī)裝置等安全保護(hù)裝置;

②壓縮機(jī)進(jìn)、出口管道設(shè)置置換吹掃口。

儲(chǔ)氫罐的安全措施有:

①儲(chǔ)氫罐設(shè)置安全泄壓裝置;

②頂部設(shè)置氫氣放散管,以確保在對(duì)儲(chǔ)氫罐進(jìn)行吹掃置換時(shí),將密度僅為氮?dú)?/14的氫氣全部置換。放散管上設(shè)置2只切斷閥和取樣口。切斷閥預(yù)防閥門內(nèi)漏,取樣口方便分析放散管中氣體的組成;

③設(shè)置壓力表、壓力傳感器,氮?dú)獯祾咧脫Q接口,氫氣泄漏報(bào)警裝置,火焰報(bào)警探測(cè)器;

④進(jìn)行耐壓及氣密性實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行周期性設(shè)備檢查、安全部件校正。

加氫機(jī)在以下三個(gè)方面保障安全:

①含有自動(dòng)切斷閥、拉斷閥、安全泄壓裝置、防撞柱等;

②充裝氫氣質(zhì)量流量不大于3.6 kg/min;

③根據(jù)燃料電池汽車車載儲(chǔ)氫瓶常用充裝壓力,加氫機(jī)的額定工作壓力一般為35 MPa或70 MPa,70MPa加氫機(jī)有氫氣預(yù)冷裝置。

加氫站的系統(tǒng)安全主要是防漏、防靜電和防火。

防漏措施上,采用安全聯(lián)動(dòng)系統(tǒng),在加氫站進(jìn)氣總管上設(shè)置緊急切斷閥,并設(shè)置緊急時(shí)便于及時(shí)切斷氣源的手動(dòng)緊急切斷閥;

防靜電措施上,安裝防靜電設(shè)施和防雷保護(hù)設(shè)施,并采用接地措施;

防火措施則需要安裝火焰報(bào)警探測(cè)器、緊急放散裝置(集中放散管上設(shè)置阻火器)、氮?dú)獯祾哐b置等,加氫站關(guān)鍵部位根據(jù)《GB 50516—2010加氫站技術(shù)規(guī)劃》配備足夠數(shù)量的滅火器及消防栓設(shè)備。

在運(yùn)行制度上,加氫站需要從運(yùn)行資質(zhì)、操作資質(zhì)、設(shè)備許可和管理制度等方面保障安全。

運(yùn)行資質(zhì)上,加氫站需通過(guò)安監(jiān)、質(zhì)監(jiān)、消防等部門的安全驗(yàn)收,取得車用氣瓶充裝許可;

操作資質(zhì)上,運(yùn)維人員經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn),取得相關(guān)操作證書(shū)上崗。如:加氫操作人員需取得氣瓶充裝證書(shū),管理人員取得特種設(shè)備安全、質(zhì)量管理證書(shū)等;

設(shè)備許可方面,加氫站使用的壓力容器、安全裝置等,必須取得使用許可,并在有效期內(nèi)使用;

管理制度方面,加氫站要建立質(zhì)量安全管理制度,涉及現(xiàn)場(chǎng)安全管理、消防安全、設(shè)備安全、人員安全、安全檢查、安全培訓(xùn)、定期檢驗(yàn)等運(yùn)維相關(guān)制度,并制定緊急情況下應(yīng)急預(yù)案,建立應(yīng)急處理小組,并定期演練。

目前為止,我國(guó)已運(yùn)行加氫站16座,規(guī)劃33座

自1999年5月,世界上第一座加氫站在德國(guó)慕尼黑國(guó)際機(jī)場(chǎng)建成,此后世界各國(guó)相繼開(kāi)始推動(dòng)加氫站的建設(shè)。據(jù)H2stations.org統(tǒng)計(jì)報(bào)告:2017年年底,全球運(yùn)行的加氫站有328座,其中亞洲119座,歐洲139座,北美68座,南美1座,澳洲1座。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至目前為止,我國(guó)建成投入運(yùn)行的加氫站已有16座,規(guī)劃建設(shè)33座。以北京永豐加氫站為例,該站建立于2006年,日加注量為1000kg,可滿足北京地區(qū)現(xiàn)有的燃料電池汽車加注需求,經(jīng)過(guò)十幾年運(yùn)營(yíng),該站積累了豐富的安全管理經(jīng)驗(yàn)。

加氫站之于燃料電池汽車,猶如加油站之于傳統(tǒng)燃油汽車、充電站之于純電動(dòng)汽車,其重要性不言而喻。從我國(guó)加氫站嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理規(guī)范制訂以及眾多加氫站安全運(yùn)營(yíng)成果來(lái)看,加氫站的運(yùn)營(yíng)是安全可控的。