制氢站设备运行操作规程.docx
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制氢站设备运行操作规程
制氢站设备运行操作规程
1总则
1.1制氢岗位的任务和要求
1.1.1制备纯度、露点合格,数量充足的氢气,为发电机安全经济运行提供条
件;
1.1.2熟练地掌握制氢系统设备构造和微机操作技术,正确分析设备异常及故
障,并能及时排除;
1.1.3配合做好氢冷发电机气体置换及化验工作,监控发电机氢气露点,督促
有关单位保证其经常合格;
1.1.4氢系统及氢区动火时做好微氢测量工作;
1.1.5及时、认真、清楚地填写报表及日志。
1.2系统概况
制氢站选用河北电力设备厂DQ—10/3.2型中压水电解制氢装置两套,供二
期4×210MW及三期2×300MW氢冷发电机用。
电解过程是在碱性溶液中通以直流电使水电解为氢气和氧气。
主要反应为:
水的解离:
2H2O→2H++2OH-
阳极:
4OH--4e→2H2O+O2↑
阴极:
4H++4e→2H2↑
设备主要包括整流柜、电解槽、氢分离洗涤器、氧分离器、捕滴器、氢气
干燥装置、储氢罐、碱液循环泵、柱塞补水泵、闭式除盐水冷却装置、压缩空
气罐等。
每套电解制氢装置由微机自动化控制,即人工开机、自动停机及压力、
差压、温度的自动调节,同时能够根据氢母管压力自动补氢、氢气干燥装置能
够自动切换,事故报警齐全且智能处理。
1.3设备规范
1.3.1系统参数
制氢装置型号DQ—10/3.2
数量两套
氢气产量
10Nm3
℃,
0.1013MPa)
/h(20
氧气产量
5Nm3/h
氢、氧分离器液位差
≤5mm
氢气纯度
≥99.8%
氧气纯度
≥99.2%
氢气湿度
≤4g/Nm3/H2
系统工作压力
≤3.14Mpa(可在0.8~3.14Mpa之间压力下运行)
1.3.2
电解槽
型号
DQ-10-DC-00
数量
2台
电解小室
62个
分电流
370A
电解槽额定电压
62-72V
电解槽直流电耗
4.8KWh/Nm3H2
电解槽总电流
734A
电解槽工作温度
≤90℃
电解槽工作压力
3.2MPa
电解液
26%NaOH或30%KOH
氢气产量
10Nm3/h
氧气产量
5Nm3/h
设备重量
1700Kg
1.3.3
氢分离器
数量
2台
容积
0.06m3
2
设计压力
3.34Mpa
最高工作压力
3.14Mpa
设计温度
90℃
试验压力
4.2Mpa
净重
127Kg
1.3.4
氧分离器
数量
2台
容积
0.06m3
设计压力
3.34Mpa
最高工作压力
3.14Mpa
设计温度
90℃
试验压力
4.2Mpa
净重
122Kg
1.3.5
氢气干燥装置
型号
DQ10-QF
数量
两套,每套包括冷凝器
1台,吸附器2台
氢气干燥量
10Nm3
设计压力3.2MPa
设计温度250℃
试验压力4.8MPa
工作温度
(1)干燥:
室温
(2)再生:
160~230℃
系统工作压力降≤0.1MPa
干燥后氢气湿度露点<-50℃,绝对湿度≤0.0291g/m3
工作周期24h
3
吸附材料
分子筛
操作方式
自动
电源
AC220V50Hz
使用功率2.2KW
气动电磁阀气源
压缩空气,压力
0.14MPa,含油量<5mg/Nm3,
露点比环境最低温度低10℃
设备重量
2吨
1.3.6
控制用气源
压力
0.4~0.7MPa
耗量
4Nm3/h
含油量
<5mg/Nm3
空气储罐
2台,V=5m3
设计压力
1.05MPa
工作压力
0.95MPa
试验压力
1.31MPa
设计温度
-38℃
设备重量
1.6吨
1.3.7
除盐冷却水装置(共用)
型号
CLZ型1套
水箱1台
V=1.4m3
离心泵(2台)
IH50-32-160型
Q=12.5m3/h
扬程:
32m
电机N=4KW
r=2900rpm
螺旋板式换热器
2台
工作压力:
0.2~0.6MPa
4
换热面积:
6m2
系统冷却用水温度:
30℃压力:
0.15~0.3MPa
水质要求:
电阻率≥2500Ω·cm
PH=6-9Q=5m3/h
整流柜用冷却水
温度:
5~35℃
压力:
0.05~0.2MPa
水质要求同上,用量约1.5m3/h
1.3.8
储氢罐
类型
立式
数量
6台
设计压力
3.26MPa
最高工作压力
3.1MPa
设计温度
-35℃
工作温度
-35~50℃
容积
13.9m3
重量
6.2吨
1.3.9
氮气瓶
数量
8台
容积
0.04m3
最高工作压力
15MPa
工作温度
-36~45℃
重量
0.1吨
1.3.10
碱液箱
数量
2台
容积
0.219m3
5
重量
0.2吨
1.3.11碱液循环泵
型号
F84-216H4BM
流量
1.5m3/hr
扬程
20m
数量
2台
额定电压
380V
电机功率
1.5kW
1.3.12除盐水补水箱
数量
2台
容积
0.219m3
重量
0.2吨
1.3.13柱塞补水泵
数量
2台
型号
JZ200/40,耐腐
流量
Q=200L/h
出口压力
3.92MPa
电机型号
YB90L-4,N=1.5KW
1.3.14氢气排水水封
外径
ф219mm
总高度
1000mm
数量
2台
重量
0.1吨
6
1.3.15电源
制氢站采用三相四线制供电方式;交流电压380V和220V,50Hz,功率100KVA,制
氢站进线电源为两路,一路工作,一路备用。
1.3.16微机:
CONTECIPC88D,256M40GPHLIPS22”纯平
1.3.17打印机:
HPA4激光
2监督项目及控制指标
2.1微机自动检测与控制调节及报警功能的参数表
序号
参数名称
调节范围
检测点
1
槽压(MPa)
0—3.14
2
液位差(mm)
-20~+20
3
氧液位(mm)
400~650
4
水箱液位(mm)
300~800
5
氢液位(mm)
400~650
6
循环碱温(℃)
60~70
7
碱液循环量(L/h)
600~900
8
氧槽温(℃)
<90
9
氢槽温(℃)
<90
10
气源压力(MPa)
0.5~0.7
11
氢气纯度
≥99.8%
12
氧气纯度
≥99.2%
联锁点设置上限报警下限报警
3.30
350
500
480
380
200
400
350
500
680
380
400
95
90
95
90
0.4
0.5
99.5%
99.1%
13
供氢母管压力(MPa)
0.4
~0.6
0.6
0.4
14
漏氢量(%)
0.2
~1.0
1.2
7
15
再生温度A(℃)
180~250
16
再生温度A(℃)
180~250
17
整流柜电压(V)
68~72
18
整流柜电流(A)
740
度≥99.8%;
2.2.2制氢站氧气纯度≥99.2%;
2.2.3制氢站氢气的湿度≤0.0291g/m3;
2.2.4制氢站充氮时,排气处取样分析O2含量<3%;
2.2.5发电机由氢气置换为CO2或由空气倒为CO2时,排气中CO2含量≥85%;
2.2.6由CO2倒为空气时排气中CO2含量≤10%;
2.2.7CO2倒为H2纯度>96%;
2.2.8现场动火处附近H2含量<3%;
2.2.9油中H2含量<3%;
2.2.10发电机附近H2含量<3%;
2.2.11瓶中CO2的纯度≥95%;
2.2.12瓶中N2的纯度≥95%;
2.2.13制H2室空气的含H2量应<1%。
2.2控制标准
2.2.1
制氢
站氢
气纯
3氢系统的运行操作
3.1开机前的准备
3.1.1电解液配制:
配制重量浓度26%的NaOH水溶液180Kg,配制方法:
在塑料桶内盛133Kg凝
8
结水,将47KgNaOH粉末慢慢倒入,搅拌至完全溶解,待温度降至室温后即可倒
入碱液箱备用,(30℃比重1.28),待NaOH完全溶解后向溶液加入千分之二
V2O5。
注意:
NaOH为强碱,有极强的腐蚀性,所以在操作过程中必须戴好防护
眼睛及穿上防护服装。
3.2开机前的检查
3.2.1检查系统各阀门处于关闭状态;
3.2.2联系电气检查所有泵的电机绝缘合格;
3.2.3检查控制柜、整流柜仪表已送电;
3.2.4打开工艺控制柜的G阀门和控制各气动阀门的截止阀;
3.2.5接通控制盘及框架的气源,使压力在0.4~0.7Mpa。
检查所有压缩空气管路是否畅通,有无泄漏,气动阀门开闭是否动作正常。
将工艺控制柜上控制电气转换器的空气过滤减压器的输出调整在0.14Mpa左右;
3.2.6检查纯水箱高液位;
3.2.7检查闭式除盐冷却水装置系统,工业冷却水、除盐冷却水系统是否正常;
3.2.8打开各冷却水入口门,投运除盐水冷却装置,检查冷却水畅通,压力正
常;
3.2.9检查消防安全器材是否能正常工作;
3.2.10检查电解槽各极板之间有无金属导体或电解液漏、滴现象;
3.2.11氢、氧分离器碱液在最低液位。
3.3开机操作
3.3.1接通MCC柜电源,控制柜电源,整流柜电源。
检查每一路信号,确认每
路信号正确无误,同时从上位机手动给定信号,确认调节阀阀位正确;
3.3.2打开冷却水系统阀门冷却水*/进(S*04A)、冷却水*/旁路(S*01B)、整流
柜*/冷进(S*17A)、整流柜*/冷出(S*18A)、水封*/进水(S*21B)(水封灌满
水后关闭);
3.3.3接通气源,打开控制柜上控制氢发生处理器各气动管路阀门;
3.3.4检查所有阀门:
应处于关闭的阀门:
氧事故*/排(Y*01C)、氢事故*/排(Q
9
*02C)、干燥器*/排(Q*03C)、过滤器*/排(J*02B)、电解槽*/退碱(J*03B)、
系统*/进(J*04B)、系统*/出(J*05B)、电解槽*/排(J*06B)、洗涤器*/补水
(S*08B)、干燥器*/旁路(Q*10B)、水封*/进水(S*21B)、氧分析仪*/进
(Y*01D)、氧侧*/排(Y*02D)、氢侧*/排(Q*03D)、氢分析仪*/进(Q*04D)、氧变送器*/排(Y*05D)、框Ι*/置换(Q*06D)、捕滴器*/排(Q*07D)、排污器
*/出(Q*10D)、手动*/补水(S*07A)、补水箱*/至碱泵入(S*08A)、补水箱*/至碱泵出(S*09A)、补水箱*/排(S*11A)、碱箱*/进水(J*12A)、碱箱*/至补水泵入(J*13A)、碱泵*/至碱箱入(J*14A)、碱箱*/至碱泵入(J*15A)、碱箱
*/排(J*16A)。
应处于开启的阀门:
框Ι*/切换阀(Q*01Q)、碱滤*/进(J*01A)、碱泵*/出(J*02A)、碱泵*/流量调节(J*03A)、冷却水*/进(S*04A)、手动*/进水
(S*05A)、
补水箱*/至补水泵入(S*10A)、整流柜*/冷进(S*17A)、整流柜*/冷出
(S*18A)、系统*/补水(S*07B)、氧调*/出氧(Y*09B)、干燥器*/出氢
(Q*11B)、冷却水*/旁路(S*01B)、排污器*/进(Q*09D)以及氢发生处理器氢、氧分离器液位计上下阀门(注:
框Ι*/切换阀(Q*01Q)开启由微机控制);
3.3.5启动循环泵,调节碱泵*/流量调节(J*03A),使其流量达600~800L/h
左右;
3.3.6调节整流柜*/冷进(S*17A)、整流柜*/冷出(S*18A),使压力在0.15Mpa
左右,将柜内切换开关至自动,工作方式选择:
中间位置;接通交流电源,启动
控制电路,此时设备进行微机自检,待数码显示后进行下一步操作;启动主回
路,给开工信号此时数码显示“2”(升电流、升电压微机自动控制)。
3.3.7自动运行
3.3.7.1启动整流柜后系统进入自动升压阶段。
在温度未达到50℃前,系统使
槽压自动稳定在0.8Mpa以下,当槽温升到50℃后,槽压自动控制在设定值;
3.3.7.2升电流过程由微机自动完成;
3.3.7.3系统正常运行时,屏幕显示制氢流程图,同时不断循环监测实时运行
参数,并在流程图相应部位数字显示当前状态值,系统还可以直方图方式直观
的显示当前状态,同时还可以单变量的趋势图进行显示;
3.3.7.4当氢气纯度≥99.5%,槽压与氢管压之差大于其设定值且槽压达50℃以
10
上的压力设定值,整流柜正常运行时,微机自动关闭氢处理器框Ⅰ*/切换阀
(Q*01Q),开始充氢至吸附器(吸附器的工作状态见表一)。
打开框Ⅱ*/进气
(Q*12B),框架二及储罐相应阀门,纯度、湿度合格的氢气充入氢罐,直至充
满。
当吸附器有问题,需处理时,可将控制气体进入吸附器的两位三通阀*-1(Q*02Q)
设在手动状态,并让该阀门得电,且立即打开干燥器*/旁路(Q*10B),使氢气
不通过两个吸附器直接进入框架二,当问题处理完后,可将两位三通阀*-
1(Q*02Q)
设回自动状态,关闭干燥器*/旁路(Q*10B),气体按原流程运行;
3.3.7.5可设定时间,打印机自动打印运行记录;
3.3.7.6当系统运行稳定后,值班人员可以在上微机时时监控和进行部分操作;
3.3.7.7开机40分钟后就可进行气体纯度分析,打开氧分析仪*/进(Y*01D)、
氢分析仪*/进(Y*04D),调节氢处理器耐腐蚀减压器,将氢气、氧气分别通入
各自的分析仪,实现在线监测。
3.4氢罐充氢
3.4.1打开框架II上的储氢进口总门、氢罐入口门、当框架II上氢罐压力至
1.0MPa,开升氢罐就地入口门,保持充氢过程中氢罐压力表逐渐升高;
3.4.2氢罐充氢升压至2.5MPa,关闭储氢罐入口门,就地入口门。
3.5运行巡视与维护
正常运行时,应该时时监视微机的屏幕,还要定时巡视现场。
定期巡视及维护
过程应注意如下几点:
3.5.1当有报警出现时,应及时判断报警位置,找出原因并进行处理;
3.5.2注意空气过滤减压器的压力指示,如有偏差及时调整,使其输出保持在
0.14Mpa左右;
3.5.3对所有管路接头阀门等经常巡视,注意有无泄漏现象;
3.5.4氢、氧分析仪气路箱气体流量是否在规定刻度上。
当氧气纯度低于
98.5%,或氢气纯度低于99.4%时需要检查原因,必要时应停机,查明原因并排
除后才能开机;
3.5.5每班定期排放氢发生处理器排污罐的污水和集水器的冷凝水(在停机状
11
态排放)。
排污罐带压力排污时一定注意先关闭排污器*/进(Q*09D),再缓缓打
开排污器*/出(Q*10D)。
排完后,关闭排污器*/出(Q*10D),再缓缓打开排污器
*/进(Q*09D)。
集水器的冷凝水在停机时排,打开氧变送器*/排(Y*05D)、氢
变送器*/排(Y*08D)排掉冷凝水后,关紧氧变送器*/排(Y*05D)、氢变送器*/
排(Y*08D)再开机;
3.5.6注意循环泵的运转,调节3A使循环流量控制在600-900L/h之间的某一最
佳值;
3.5.7当氢发生处理器的碱液流量计流量持续慢慢下降时,说明碱液过滤器脏
了,需要清洗过滤器。
在停机状态下,先拆开顶盖,取出滤芯,用凝结水冲洗干净后应重新装好,紧固顶盖,使过滤器重新投入工作;
3.5.8补水箱、氢发生处理器自动补水是否正常;
3.5.9观察就地仪表有无异常;
3.5.10检查冷却水泵运行是否正常;
3.5.11设备每次开机前,打开洗涤器*/补水(S*08B),关闭系统*/补水
(S*07B),手动开补水泵,使凝结水通过洗涤器进入氢分离器,当液位到分离
器中部时,停补水泵。
然后再打开系统*/补水(S*07B),关闭洗涤器*/补水
(S*08B);
3.5.12设备正常运行期间每2个月测定一次碱液浓度,如设备搁置较长时间后
重新开机也应测量碱液浓度,使其保持在正常值。
当碱液浓度低,需补碱时,
应在碱箱配好碱液后,关闭补水箱*/至补水泵入(S*10A),打开碱箱*/至补水
泵入(J*13A),由补水泵从系统*/补水(S*07B)打入系统内(可手动控制补水
泵开、关或在自动控制补水泵时根据液位高低补碱)。
3.6停机操作
3.6.1正常停机
3.6.1.1将氢发生处理器上氢、氧分析仪及湿度仪取样减压器关闭;
3.6.1.2在上微机上,用鼠标单击“系统降压”,断开整流柜电源,这时系统根
据程序自动降压到0.8Mpa,系统稳定在0.8Mpa,当槽温降为50℃以下时,系
统压力自动降为零;
3.6.1.3关闭整流柜和系统冷却水;
3.6.1.4关闭气源;
12
3.6.1.5在上微机上,退出应用程序,关微机,关掉控制柜电源。
注:
若框架二往发电机自动补氢,停机操作到3.6.1.4即可;
3.6.2非正常停机
3.6.2.1当氢发生处理器设备出现带压部分突然泄漏或当微机正常运行时,联锁保护起作用时,微机均会依据正常程序将设备停运泄压,并记录当时各数据供检修分析;
3.6.2.2当微机自身故障时,PLC继续工作,检修微机或关闭整流柜冷却水阀门;
3.6.2.3当设备突然停电,自控失灵,制氢机需要紧急卸压时,关闭氧分析仪*/进(Y*01D)、氧侧*/排Y*02D),密切注意氢氧分离器液位计指示,慢慢打开氧事故*/排(Y*01C)、氢事故*/排(Y*02C),在保持液位平衡的情况下,将系统压力排泄;
3.6.2.4非正常情况下停机后,应对整个设备进行检查,确认设备良好后方可
开机。
4闭式冷却水系统操作
4.1闭式冷却水系统的投运
4.1.1打开工业水进1(S001)、工业水进2(S002)、工业水进/自(S004)(或工
业水旁路进(S003),换热器*/冷进(S*01)、换热器*/冷出(S*02)及换热器*/
纯水出(C*03);
4.1.2检查除盐水箱处于高液位;
4.1.3打开冷却泵*/进(C*01),启动除盐冷却水泵,压力稳定后,缓慢开启冷
却泵*/出(C*02)。
4.2闭式冷却水系统的停运
4.2.1关换热器的冷却泵*/出(C*02)、换热器*/纯水出(C*03);
4.2.2停泵,关冷却泵*/进(C*01);
4.2.3关换热器*/冷进(S*01)、换热器*/冷出(S*02)及工业水进1(S001)、
工业水进2(S002)、工业水进/自(S004)(或工业水旁路进(S003)。
13
5发电机的充氢及补氢
制氢系统框架二A向漳电二期4×210MW发电机供氢,框架二B向漳山
2×300MW发电机供氢。
5.1向发电机充氢
5.1.1充氢前三天应通知制氢站负责人,以保证氢罐内有足够的氢气及各氢罐氢
压均在2.5Mpa;
5.1.2补氢时,应通知制氢站值班员,约定补氢开始的准确时间;
5.1.3送氢前5min,应重复确定送氢开始的准确时间。
5.2手动充氢、补氢
5.2.1接通知充氢后首先确定准确开始时间,打开其中一个氢罐出口门、框架二上与其相对应供氢手动门(或供氢旁路门)、减压器进出口门,使减压器后的压力维持0.6Mpa向发电机供氢;
5.2.2当接到汽机房已补满的通知后,立即关闭氢罐出口门和框架二供氢进口门;
5.2.3充氢或补氢后,值班人员应做详细记录,内容为充氢时间、前后压力等。
注:
储氢罐的进、出口门为同一个门,即是氢罐进口门,也是出口门。
5.3自动充氢、补氢
5.3.1自动充罐
当电解槽产生的氢气满足充罐要求后,由微机控制氢发生处理器上自动充氢阀
门1Q关闭,氢气由氢发生处理器出来到框架二。
通过框架二的阀门进入氢气储罐,完成氢气的存储。
注:
框架二上的框Ⅱ*/进气(Q*12B)、框架二至储氢罐*/进气(Q*13B)对应储氢罐*/进、出气门(Q*19B)应打开;
5.3.2自动充氢
14
当发电机侧压力低于0.4Mpa时,框架二上发电机侧压力开关(或压力变送器)将压力信号传送到
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