中压水电解制氢装置协议.doc

嘉峪关宏晟电厂二期工程（2300MW机组）制氢装置技术协议书嘉峪关宏晟电热有限责任公司二期工程2300MW机组中压水电解制氢装置 技术协议- 1 -嘉峪关宏晟电厂二期工程（2300MW机组）制氢装置技术协议书1. 总 则1.1 本工程安装两台300MW燃煤发电机组。发电机冷却方式为氢冷。设一套中压水电解制氢装置，包括氢气的产生、干燥，贮存及其它辅助设施。1.2 本技术协议书所提出的只是对设备的最低限度的技术要求，并未对全部技术细节作出规定。供方所提供的设备保证符合本技术条件和有关规程，规范及标准要求。设备和材料在设计，加工和制造上均应是高标准的优质产品，以确保制氢设备安全，可靠，经济的运行。1.3 供方在执行本协议书所列标准与其它标准或规范有矛盾时，按较高标准执行。1.4 工程简介嘉峪关宏晟电热有限责任公司二期工程位于甘肃省河西走廊西部的嘉峪关市。嘉峪关市东接酒泉市，南靠甘南县，北与金塔县接壤。酒泉钢铁公司位于嘉峪关市的东部及东北部。电厂位于酒泉钢铁公司厂区的东南角围墙外以东的戈壁滩上，距市中心约3.5Km,距嘉峪关城楼约8.5 Km。本期新建2X300MW燃煤凝汽式汽轮发电机组，配2X1025t/h锅炉。过热器出口蒸汽参数为17.5MPa、541。2 供方负责提供10Nm3/h中压电解制氢装置一套，包括氢气制备系统、氢气储存系统、氢气分配、输送系统等系统内的所有设备、管道、阀门、附件及工艺系统所需的监测控制仪表、电气设备等。3 运行环境及外部条件3.1 设备安装地点：设独立的制氢站，氢气贮存罐采用半露天方式。3.2 环境条件3.2.1 室外环境温度： -31.6 38.43.2.2 室内环境温度： 5 403.2.3 地震烈度： VII度3.2.4 最大风速： 34m/s3.2.5 多年平均风速： 2.4m/s4 技术要求4.1 CNDQ-10/3.2型中压水电解制氢装置4.1.1 氢气产量： 10Nm3/h， 产氢量连续稳定可调范围为额定出力的50%100%，氧气产量5Nm3/h。4.1.2 气体纯度： 氢气纯度99.8% 氧气纯度99.2%4.1.3 氢气湿度： 4g/Nm3H24.1.4 系统工作压力： 3.2MPa（也可在0.5至3.2MPa之间任何压力下运行）4.1.5 电解槽总电压：56 V 总电流： 840 A4.1.6 电解槽工作温度： 8592 4.1.7 单位电耗：4.5 4.8 kWh/Nm3H24.1.8 氢氧分离器液位差：1500Pa4.1.9 电解槽大修周期： 10年4.2 氢气干燥装置主要性能4.2.1 净化氢气量： 10 Nm3/h4.2.2 工作压力：3.23.0MPa4.2.3 系统工作压降：0.1MPa4.2.4 原料气纯度： 电解氢99.599.8%含水量4g/Nm34.2.5 出口产品氢含量： 露点-504.2.6 工作温度：常温4.2.7 工作时间（单位） 24h再生加热时间： 46小时吸冷时间： 0.5-1h4.2.8 再生气： 原料气4.2.9 吸附材料 13X分子筛4.2.10 电源： 单相220V，50Hz 装设功率： 8kW使用功率： 4kW4.2.11 冷却水消耗量： 0.3t/h 进口温度： 32进口压力： 0.20.3MPa4.2.12 操作方式：自动/手动4.3 SXL-10型除盐水闭式循环冷却装置4.3.1 工作压力： 0.150.5MPa4.3.2 工业冷却水流量：20t/h进口温度：304.3.3 除盐水流量：10t/h进口温度：45出口温度：324.4 控制系统4.4.1 全套制氢系统采用PLC自动控制并达到无人值守水平。整个系统可以实现自动开、停机，自动报警、命令操作。在正常运行过程中，屏幕应能显示工艺流程、实时参数变化曲线、自动储存数据并打印各种报表。4.4.2 系统具有自动充罐功能。当储氢罐压力低于设定值，制氢设备开机。待检测氢气合格后，自动打开储氢罐充氢阀门进行充氢；当储氢罐充满氢气、压力达到设定值后，充氢阀门自动关闭，制氢设备停机。4.5 配套制氢站配电柜、动力控制柜及可控硅整流柜4.5.1 动力控制柜供电回路采用三相四线制，共设供电回路六回，盘上设交流电流表、交流电压表及断电声光信号。4.5.2 可控硅整流柜应按氢氧站设计规范及国家其它有关规范设计，具有效力高，调节方便，能自动稳压、整流，保护功能完善，无噪音，温升低，内部布置能防止冷却水泄漏到电气装置上，性能可靠等特点，能保证电解槽安全满负荷运行。4.6 制氢设备采用的电气部件和仪器仪表等需经技术鉴定后方可选用。电解间内的所有电气设备和仪器仪表等均参照有关防爆炸要求选用，不低于氢气爆炸混合物的级别和组别。4.7 氢气储存罐。序号名称单位参数1类型 (立式)m313.92设计压力MPa3.243工作压力MPa2.944设计温度0C -31.6 38.45带阀门、压力表及安全阀套压缩空气储存罐配带阀门、压力表及安全阀序号名称单位参数1类型 (立式)m3102设计压力MPa1.13工作压力MPa1.04设计温度0C -31.6 38.45带阀门、压力表及安全阀套4.8 供氢气检漏报警器二台(其中一台为便携式氢气测报仪)，其探头装在制氢间的上部并与事故风机联锁。该仪器布置在制氢工艺控制柜上。4.9 供氢气排水水封装置一台（排气管应设丝网阻火器）。4.10 氢气干燥装置为裸装式，设置模拟流程图及操作控制柜。干燥器保温层采用不锈钢皮。4.11 再生过程温度由控制柜对温度指示调节及控制。盘上应设置压力指示超温报警及氢气检漏报警器一台，并与排风机联锁。4.12 氢气干燥装置进口不设流量计，增加压力调节阀。4.13 设冷却水断流报警装置。4.14 除盐水闭式循环冷却装置设二台除盐水泵，带联锁，互为备用。当工作水泵出现故障时，备用水泵能自动投入运行并发出报警信号。4.15 除盐水箱设有自动补水装置。当水箱水位低于设定水位时能自动打开补水阀门补水并发出报警信号。4.16 除盐水及压缩空气管道设压力表及压力表阀。4.17 气路系统和除盐水管道采用1Cr18NiTi不锈钢管，工业冷却水管道材料为#10钢。4.18 至主厂房氢气管设减压装置，压力控制范围0.81.0MPa流量为4060m3/h，当压力高于1.0MPa时报警。4.19系统中配氢、氧分析仪，氢中氧分析仪采用进口产品，室外安装的仪表考虑防冻措施。4.20 所有配套件可靠，以确保整个工艺流程设备的安全正常运行。系统中高压管路上全部阀门要求配进口阀门。4.21 制氢设备的框架应采用1Cr18NiTi不锈钢制作。所有不锈钢设备、管道、框架等表面均进行抛光处理。4.22 PLC系统应留冗余以太网通讯接口，所供的I/O点及插槽数应有不少于15%备用量。4.23 系统配置应考虑防爆隔离措施。4.24 整个系统的仪表配置应满足就地及远方监控的要求,如不足应无偿追加。4.25 未尽事宜，符合氢氧站设计规范中有关规定及ZHDQ32/10型制氢站单位工程典型设计中有关内容。5 质量标准及试验中压水电解制氢装置及其附属设备的制造成套组装的设计及检验应符合国家及制造厂家企业标准中有关规定。51 压力容器制造及验收按GB150-89钢制压力容器标准执行。52 水电解制氢设备制造及验收按氢氧站设计规范执行。53 需方的任何承诺和回复，并不能减轻供方的责任.5.4 供方应选择近几年有优秀业绩的配件厂家,任何配件出现质量问题由供方负责.5.5 设备使用寿命应大于20年，应保证仪控设备无故障运行不小于15000小时。6供货范围6.1 中压水电解制氢装置:、框架一(含电解槽、气液分离器、干燥器等)、框架二(减压分配)、框架三(水、碱箱、加水泵)等小单元成套组装供货，包括各种电气设备及控制柜等成套设备内部的工艺管道、信号线路及动力线路在出厂前均需组装，其它成套供货范围之外的工艺管道、信号线路及动力线路由需方负责。6.2 四台V=13.9m3储氢罐、一台V=10m3压缩空气罐。6.3 便携式氢气测报仪一台，氢气精密露点仪一台。精密露点仪采用英国VaisaLa的DMP248型。氢中氧、氧中氢各一台，氢气捡漏测报仪一台。6.4 氢气干燥装置： 包括成套组装设备及控制柜，其内部的工艺管道及电缆由供货厂家组装供货，其它供货范围之外的工艺管道和电缆由需方负责。6.5 制氢除盐水闭式循环冷却装置：包括成套组装设备及控制柜，其内部的工艺管道及电缆由供货厂家组装供货，其它供货范围之外的工艺管道和电缆由需方负责。6.6 控制系统及就地设备选型须由用户认可。6.7 必须的备品备件和专用工具。6.8 所有进口设备和配件,应提供入关的报验单的复印件.7 技术文件和技术协议7.1 技术协议为订货合同的技术依据，与合同具有同等法律效力。7.2 供方向咨询院及电厂提供图纸资料各两份（技术协议签定后一周内提供)。包括：7.2.1 中压水电解制氢装置系统图、装配图、管路接口尺寸。7.2.2 氢气干燥装置系统图、装配图、管路接口尺寸。7.2.3 制氢冷却装置系统图、装配图、管路接口尺寸。7.2.4 配电柜、动力柜及各种控制柜接线图、盘面图及外形图。7.2.5 各种信号线路、动力线路的接口及规格。7.2.6 仪表清单、电缆清册、端子排出线图、硬件配置。7.2.7 系统阀门型号规格及统计表7.2.8 各系统安装基础图以上图纸及资料应满足施工图的要求，并提供1套软盘。7.2.9 PLC控制系统的I/O清单。（I/O点数应有15%备用量）（参考）。外部模拟量输入点：序号输入量名称信号类型实际量程地 址1槽压4 20mA0 4MPa2氢液位4 20mA0 600mm3氧液位4 20mA0 600mm4槽温4 20mA0 1505原料水箱液位4 20mA0 400mm6氢露点4 20mA-80 207氢中氧含量4 20mA0 1%8氧中氢含量4 20mA0 2%9干燥A上部温度1 5V0 40010干燥B上部温度1 5V0 40011整流电流4 20mA0 1000A12整流电压4 20mA0 75V131号氢罐压力4 20mA0 4MPa142号氢罐压力4 20mA0 4MPa153号氢罐压力4 20mA0 4MPa161号补氢管压力4 20mA0 1.6MPa172号补氢管压力4 20mA0 1.6MPa实用17点实配32点（参考）外部开关量输入点：序号输入量名称触点状态地 址1碱流量下限常 开闭 合2氢阀后压力上限常 开闭 合3氢浓度A上限报警常 开闭 合4氢浓度B上限报警常 开闭 合5气源压力下限常 开闭 合6整流柜故障报警常 开闭 合7启动按钮上跳脉冲8消音按钮上跳脉冲9停车按钮上跳脉冲10干燥A工作按钮上跳脉冲11干燥B工作按钮上跳脉冲12干燥A再生按钮上跳脉冲13干燥B再生按钮上跳脉冲14氢充罐手/自动按钮常 开闭 合15产氢放空按钮上跳脉冲16产氢充罐按钮上跳脉冲17原料氢放空按钮上跳脉冲18原料氢进干燥按钮上跳脉冲19干燥手/自动按钮 常 开闭 合实用19点实配32点（参考）模拟量输出点：序 号输出量名称信号类型地 址1系统压力调节4 20mA2液位平衡调节4 20mA3系统温度调节4 20mA4整流给定输出4 20mA实用4点实配8点（参考）开关量输出点（000001 000032）：1原氢进干燥-F1断 开闭 合2干燥-F2断 开闭 合3干燥-F3断 开闭 合4干燥-F4断 开闭 合5干燥-F5断 开闭 合6干燥-F6断 开闭 合7框架-F1断 开闭 合8框架-F2断 开闭 合9框架-F3断 开闭 合10框架-F4断 开闭 合11框架-F5断 开闭 合12框架-F6断 开闭 合13补氢管甲-F7断 开闭 合14补氢管乙-F8断 开闭 合15干燥A工作指示断 开闭 合16干燥B工作指示断 开闭 合17A再生加热及指示断 开闭 合18B再生加热及指示断 开闭 合19水箱补水-F1断 开闭 合20风机1联锁控制断 开闭 合21风机2联锁控制断 开闭 合实用21点实配32点（参考）7.2.10硬件配置通讯图:7.2.11 PLC控制系统硬件要有良好接地.7.3 供方应向需方提供的图纸文件7.3.1 成套设备清单序号名 称规格和型号单位数量产地生产厂家价格备注1制氢处理器（框架一）CNDQ-10/3.2套1邯郸718所1.1电解槽、1.2气体冷却及分离1.3氢气干燥装置2氢气减压分配装置（框架二）CNDQ-10/3.2套1邯郸718所3（框架三）CNDQ-10/3.2套1邯郸718所3.1碱液箱0.219 m3邯郸718所3.2柱塞泵YB90L-4邯郸718所4氢气贮存罐13.9m33.2MPa台4邯郸石油化工机械厂5压缩空气罐10 m3 1.0MPa台1邯郸石油化工机械厂6除盐水闭式循环冷却装置SXL-10邯郸718所7进口阀门见表一8其它全部阀门广东等见表二9控制系统套1邯郸见表四10分析仪表见表三11国产仪表见表五12配电动力12.1配电柜套1邯郸718所12.2动力柜套1邯郸718所13整流柜CNDQ-10/3.2台1邯郸718所表一：进口阀门清单序号名 称规格和型号单位数量产地生产厂家价格备注1球阀DN3 PN4只2美国Swagelock2球阀DN6 PN4只9美国Swagelock3球阀DN15 PN4只14美国Swagelock4球阀DN20 PN4只3美国Swagelock5截止阀DN3 PN4只11美国Swagelock6截止阀DN6 PN4只8美国Swagelock7截止阀DN20 PN4只1美国Swagelock8止回阀DN10 PN4只2美国Swagelock9止回阀DN15 PN4只1美国Swagelock10气动三通球阀DN10 PN4只1美国Swagelock11气动三通球阀DN15 PN4只6美国Swagelock12气动球阀DN15 PN4只2美国Swagelock13气动薄膜调节阀DN15 PN4只2美国JODAN 14减压阀PR1-1只2美国GO公司表二：国产阀门清单序号名 称规格和型号单位数量产地生产厂家价格备注1球阀DN15 PN40只6广东明珠阀门厂2球阀DN20 PN40只6广东明珠阀门厂3截止阀DN3 PN40只3浙江阜宁阀门厂4截止阀DN6 PN40只1浙江阜宁阀门厂5气路截止阀DN3 PN40只2浙江阜宁阀门厂6微调阀DN3 PN40只2浙江阜宁阀门厂7气动薄膜调节阀DN20 PN1只1江苏无锡注:阀门数量规格以最终系统图为准.表三：分析仪表清单序号名 称规格和型号单位数量产地生产厂家价格备注1微量氧分析仪EC91台1英国SYSTECH2氢分析仪GPR-25台1美国ADV3露点仪DMP248台1英国VaisaLa4氢气检漏报警仪VC-2台2日本新宇宙5便携式检漏仪 TIF8800A台1美国TIF公司表四：控制系统清单序号名 称规格和型号单位数量产地生产厂家价格备注1PLC待定套1西门子/AB/MODICON2上位机研华P1.5G17，含打印机台1北京研华3下位软件套14上位软件套1表五：国产仪表清单序号名称规格型号单位数量单价总价产地1差压变送器3051台22压力变送器3051台23温度传感器Pt100套14压力开关SOR 15碱液流量计DW182台1承德克罗尼6铂电阻WZP-241只5四川仪表一厂7电接点压力表YX-160B3C只2上海自一厂8安全栅GS8000只17上海工业自动化研究所(按需要配供)9电磁阀80200只9上海10过滤减压器QFH-111QFH-261只2常熟7.3.2 随机供应备品备件、专用工具清单序号名称规格型号单位数量产地生产厂家价格备注1碟型弹簧块10镇江镇江弹簧厂2循环泵备件套1大连大连帝国3柱塞泵备件套1邯郸718所4快速熔断器只2西安西整厂5可控硅元件套1西安西整厂6整流触发板块1邯郸718所7专用扳手套1邯郸718所7.3.3其它有关技术资料及使用说明书8附加说明8.1 售后服务8.1.1 供方负责设备现场安装的技术指导和系统调试，达到上述技术条件规定后，交付电厂验收。8.1.2 投运之日起供方负责免费保修一年，一年后供方应针对出现的问题给予技术指导维修费用由需方负担,供方在本协议中承诺的质量保证，费用由供方承担。8.1.3 供方为需方免费培训运行操作人员及检修人员。8.2 未尽事宜由双方协商解决。1 运行推荐备品备件表序号名称规格型号单位数量产地生产厂家1整流触发板KPMCB-J718块1邯郸718研究所2碱液循环泵F84-216H4M台1大连大连帝国3隔膜泵GYM-18/1.5个1常州江南电力4减压阀DN15个15球阀DN6个16球阀DN15个17球阀DN20个18止回阀DN10个19止回阀DN15个110截止阀DN3个111压力表截止阀DN6只112截止阀DN15个113截止阀DN20个114气动球阀DN15个115气动薄膜调节阀MK-708,DN15套216碟形弹簧板块817过滤网360400mm块218玻璃管L=500根2合 计附：制氢系统说明本次选用的CNDQ-10/3.2型水电解制氢设备是继ZhDQ和ZDQ型制氢设备之后研制的第三代产品。整套制氢设备实现微机全自动控制，达到无人值班的水平。CNDQ-10/3.2型制氢设备是集电解槽和气液处理器为一体的集成化制氢装置，具有集成度高、自动化程度高、体积小、占地面积小、符合环保要求等特点。该装置核心部件电解槽为七一八所与挪威HYDRO公司共同研制，采用自行研制的氟塑料垫片使槽体的密封优于同类产品可靠耐用，符合欧美的环保要求；提高了电流密度，缩小了电解槽的体积和重量；将电解槽、气液处理器和干燥器三合一，方便了用户安装和操作，节省了占地面积；采用计算机控制，可实现设备自动运行、水箱自动补水等功能，并可将制氢控制并入用户DCS系统，便于用户集中控制。1 CNDQ-5-10/3.2型制氢设备特点简介1.1电解槽：电解槽是七一八研究所和挪威HYDRO公司共同研制，采用自行研制的氟塑料垫片使槽体的密封优于同类产品可靠耐用，符合欧美的环保要求；提高了电流密度，缩小了电解槽的体积和重量；独特的对角流程使电解液在槽体内更加流畅，大大减少了影响槽体寿命的气室现象。明显优于目前国内同类电解槽体。1.2气液分离器：独特的卧式结构氢气分离器和氧气分离器，使气体分离效果好，液位波动小其分离面积分别为0.4M3，是ZhDQ分离器分离面积的10倍以上。（ZhDQ的分离器面积为0.032M3），分离面积越大，气体分离的效果就越好。另外，由于分离器是卧式，所以氢、氧分离器的液位差容易控制，通过PLC控制后，氢氧分离器的液位差可控制在+5mm之内。1.3 装置集成化程度高目前电厂正在使用的ZDQ5-12型或ZhDQ5-12型水电解制氢装置的成套设备，包括：气液处理器、框架II、电解槽、加水泵、原料水箱、碱箱6件套。而改进后，只有制氢处理器（框架I）、框架II、加水配碱装置（框架III）3件套，同ZDQ5-12型或ZhDQ5-12型相比，占地面积减少二分之一，而安装更为方便，并减少安装所需材料。注：制氢处理器包含：电解槽，氢分离器，氧分离器，氢洗涤器，碱液过滤器，碱液循环泵，干燥器等。2 CNDQ-10/3.2工艺系统本系统可分为四个部分：即制氢部分，干燥部分，框架二（减压分配），框架三（配件补水）。2.1 制氢部分：可分为四个系统：碱液循环系统、气相系统、冷却系统和加水系统。2.1.1 碱液循环系统这是一个封闭式碱液循环系统，碱液在电解槽与分离器之间，借助循环泵的动力进行循环，主要是将电解出的气体带出电解槽。2.1.2 气相系统氢、氧气体在分离器中进行气液分离和冷却后，进入洗涤器进行洗涤，然后排出。2.1.3 冷却系统由于水电解时不断产生热量，碱液温度会不断升高，而系统稳定运行需将碱液温度控制在一合适的温度范围内。这就需要对碱液进行冷却。冷却时，冷却水进入分离器，对碱液和气体进行冷却。2.1.4 加水系统本装置真正实现了包括除盐水在内的自动补水系统。原料水由加水泵自动加入洗涤器。3. 装置自动化程度高3.1 制氢控制系统系统采用PLC控制，对系统压力、温度、液位等参数进行自动调节，自动补氢充氢，并设置参数超限报警、联锁停车点，能实施远距离监测。主要仪表包括： PLC，氧分析仪，氢分析仪，氢气测报仪，差压变送器，压力变送器，流量开关和上位机等。3.1.1 压力系统系统压力经压力变送器转换成压力信号并传送给PLC，PLC将压力信号与设定值相比较，输出控制信号给氧气调节阀，改变调节阀的开度，将系统压力控制在设定值左右。并设置系统压力上限报警和系统压力上上限联锁停车。3.1.2温度系统系统温度经铂电阻采样传送给PLC，PLC将温度信号与设定值相比较，输出控制信号给冷却水调节阀，调节阀门的开度，将温度控制在设定值左右。并设置温度上限报警联锁停车。3.1.3液位系统氢液位和氧液位经差压变送器转换成液位信号并传送给PLC，PLC将氧液位信号与氢液位信号相比较，输出控制信号给氢气调节阀，调节阀门的开度，将氢、氧液位控制平衡。PLC根据氢液位高度发送信号给加水泵控制系统，加水泵自动给系统补水，使系统液位保持在设定范围内。并设置氢、氧液位上限报警，氢、氧液位下限报警，氢液位上上限联锁停车，氧液位下下限联锁停车。3.1.4 其它报警联锁点设置碱液流量下限报警联锁停车，冷却水压力下限报警，气源压力下限报警联锁停车，制氢间氢浓度高于设定值联锁事故风机控制系统事故风机控制系统由用户自行设计，氢测报仪通过制氢控制柜输出一对常开端子。3.2干燥控制系统氢气流过分子筛层，其中水份被分子筛吸附，露点可达-50，干燥器是两塔相互切换，一塔工作，另一塔再生。注：再生即通过阀门切换，向需要再生的干燥塔通入氢气，并开启电加热元件，在一定温度下，使分子筛中的水份脱出。干燥控制系统，可执行手动操作与自动操作的切换，当处于自动状态时，系统将以24小时为工作周期，自动切换A塔、B塔，使其再生或工作。系统包括两路供电控制回路，分别给A塔、B塔干燥器内电加热器供电，并通过铂电阻、数字显示调节仪和双向可控硅自动控制再生温度。主要仪表包括：数字显示