制氢设备安全运行中的若干技术问题

1、制氢设备安全运行中的若干技术问题 摘要阐述ZHDQ-1C型制氢设备安全运行中的若干技术问题， 总结制氢设备生产中的安全注意事项，为同类型制氢设备的安全运行 与管理提供技术借鉴。 由于氢气所具有的物理化学性质，制氢站成了氢冷式火电厂的一 个特殊危险源。加强制氢设备的安全管理，不仅是其本身安全运行的 需要，也是发电机组安全稳定运行的需要。本文侧重从技术角度总结 嵩屿电厂制氢设备几年来的安全运行管理经验，提出了制氢设备生产 中的有关安全注意事项。 1 电解槽运行的安全技术监督 1.1 电解槽运行参数监测 电解槽是制氢设备的心脏部件，电解槽的运行状况，直接影响着 整套制氢设备的安全运行情况。可以通过对

2、电解槽运行参数的监测来 把握其运行状况，电解槽的重点监测参数有产氢量、槽温、循环回路 的碱流量等。如果这些参数发生异常，说明电解槽内部发生故障或循 环回路上的过滤器有污堵现象存在。 电解小室电压也是一个重要的监测参数，电解小室电压应为 1.82.2V，超出此范围，说明槽体可能出现局部过电压或失电压、绝 缘性能及电极表面光洁度下降的问题，应加以分析。 1.2 电解槽的爆鸣声问题 1.2.1 爆鸣声产生的原因 电解槽刚启动时或正常运行中，偶尔会听到轻微的爆鸣声，爆鸣 声产生的原因如下： (1) 电解槽碱液中含有的离子成份，如钙、镁离子等，长期运行在 高温(90 C左右)条件下，容易形成垢状物，引起

3、氢、氧气路通道受 阻，产生轻微的爆鸣。 (2) 电解槽中电解小室的石棉隔膜出现轻度的破损或脱脂现象，导 致氢气和氧气局部少量互串，从而引起小爆鸣。 1.2.2 安全防范措施 电解槽出现爆鸣声后，要严格监测产品氢气、氧气的纯度，尤其 要做好电解槽出口的在线氧表、氢表的校验工作。加强对电解液的质 量与浓度测试，必要时更换。保证系统中滤网的清洁，减少杂质堵 塞。 1.3 电解槽的清洗规定 电解槽运行一段时间后应进行清洗，周期可为半年，清洗工艺有 简易清洗及拆管清洗，应根据实际需要而定。 1.3.1 简易清洗 制氢系统退出碱液，灌满除盐水。启动系统中的循环泵，循环清 洗 30min 左右，停泵后通过电

4、解槽排污门进行清洗废液排放，如此重 复数次。 1.3.2 拆管清洗 拆下与电解槽相连的管路，从电解槽的一侧通过皮管引水冲洗， 从另一侧排污。冲洗 30min 后对换冲洗口与排污口，如此重复数次， 直至无污迹排出。在排出的污迹中，常常会发现有黑色的粉末状杂 质，该杂质是石棉隔膜轻度破裂或脱脂的产物。 2 氢气质量的安全技术管理 2.1 纯度 产品氢气纯度按体积计不得小于 99.5%，氢气中的含氧量及其它 微量气体按体积计不得于 0.5%。副产品氧气的纯度按体积计不得小于 98.5%。如上述指标出现异常，应停止制氢，查找纯度下降的原因。 2.2 湿度 湿度以满足运行发电机氢气湿度需要为准，不宜过高

5、地追求产品 氢气的湿度，否则对加热式的氢气干燥器可能带来负面的影响。一般 情况下，氢气的露点（湿度）如能达到-25C以下，就可满足发电机安全 运行的需要，如果把露点降低到-30C以下，则必须较大幅度地延长干 燥时间并提高加热温度。 改善氢气湿度的一个重要措施是加强排污管理。通过对制氢设备 有关的压力容器进行必要的排污，可有效地提高氢气的湿度，减少干 燥器的工作负担，保证送入发电机气体的合格率。制氢设备每次启动 前后，应对系统中的各气体分离器、排水器等进行排污，减少已经过 气液分离的氢气再次从有关容器中携带出水份。贮氢罐中的氢气，虽 经过干燥，但总会有微量的水份存在，罐中氢气露点受外界环境温度

6、影响较大，当气温下降时，往往有轻微结露的现象发生。因此，较好 的排污时段应选择在夜间进行。 2.3 手工取样规定 即使是采用了氢气在线分析表计，氢气手工取样仍不可避免。取 样的代表性与规范性直接影响到化验的准确性，影响到制氢设备的安 全运行。无论是产品氢气取样或发电机中的氢气取样，取样前都应认 真检查取样胶球胆的严密性，任何情况下都不允许使用不严密的胶球 胆取样。取样前应检查周围的通风情况，决不允许有可能的火源存 在。开启取样门时应缓慢操作，对取样管进行排气 （污）2min左右，如 气样中有油气等杂质排出，应适当延长排污时间。 取样胶球胆需用气样冲洗 3 次以上，每次气样充满胶球胆后，应 用双

7、手挤压气胆，以便尽可能排除气胆中的空气，之后再采气样作为 测试样。 2.4 分析药品管理规定 作为手工分析氢气纯度的焦性没食子酸，应进行严格的管理。焦 性没食子酸配制后应注明药品的浓度、配制日期、配制人。同时做好 药品的保管工作，减少空气、光线对药品的氧化作用。 焦性没食子酸应有定期更换制度，更换后须用空气作药效试验， 试验时如空气的吸收量在 20%以上，视为合格药品。使用中的焦性没食 子酸如遇上测量次数较多的情况，应及时做药效试验，空气的吸收量 在 18%以下，视为不合格药品，应及时更换。 3 补氢操作安全规定 3.1 补氢速率的控制 补氢速率一般控制在发电机氢压上升速率为 1kPa/min

8、 左右。冬天 时候，由于新鲜氢气的温度较低，而运行发电机内氢气的温度一般在 40C以上，这样，两种气体明显存在着温差，如果此时发电机内的氢 气湿度较差，而补氢速率又较快，将很容易在发电机内部产生结露现 象，出现电晕等严重问题。 3.2 补氢母管压力监测 补氢时，应缓慢开启补氢门，补氢母管压力一般控制在0.5MPa左 右（以发电机额定氢压0.32MPa为例），补氢结束后，在确认发电机的 补氢门已关闭的情况下再关闭氢站补氢门，并记录补氢母管上的压力 值，以利观察氢压下降情况。每次补氢前应记录供氢母管压力，如与 上次补氢后压力差大于O.IMPa,说明补氢管道或阀门上存在着渗漏问 题，应联系检修部门处理，确认补氢管道无渗漏后方能进行补氢。 4 气密性试验安全规定 气密性试验是制氢设备检修或故障处理后应完成的一项重要安全 措施。气密试验的做法简要如下： (1) 往制氢系统注入除盐水，待水位升至氢氧分离器液位计的中部 后关紧系统与外界连接的所有阀门，打开系统内部循环回路上的