高壓氫氣充裝設(shè)計中的注意事項
有些氯堿企業(yè)把氫氣加壓至20MPa后充裝到氫氣撬裝車、氫氣鋼瓶等,再為下游用氫企業(yè)服務。這樣降低了成本節(jié)約了社會資源。下面介紹下高壓氫氣充裝設(shè)計過程中注意的問題。
1 氫氣充裝選址要求
1.1 因氫氣屬于易燃易爆氣體,在考慮選址時,最好將氫氣充裝布置在常年最小風頻率向下的風側(cè),并應遠離有明火或火花的位置。不得布置在人員密集地段和主要交通要道。
1.2氫氣壓縮機廠房易獨立布置,嚴禁與其他建筑物混建。
1.3 所建裝置最好設(shè)置不燃燒的實體圍墻,其高度不應低于2.5m。
2 氫氣壓縮機的選型要求
2.1 氫氣壓縮機組的選型要求
壓縮機一般分為透平式和容積式兩大類。壓縮機的選擇完全取決于使用單位的技術(shù)要求。例如,氣體種類,容積排量,壓力等。對于高壓(20MPa及以上)的氫氣,只能采用隔膜式和活塞式壓縮機。
活塞式氫氣壓縮機的技術(shù)優(yōu)點是:效率高,機組控制系統(tǒng)相對簡單,氣量調(diào)節(jié)時排氣壓力幾乎不變,可靠性高。
隔膜式壓縮機具有壓縮比大,壓力范圍廣,密封性好的特點。由于它的氣腔不需要任何潤滑,從而保證了壓縮氣體的純度。特別適合易燃易爆,有毒有害,高純度氣體的壓縮、輸送和罐裝。
根據(jù)排氣壓力的不同,一般分為單級和兩級壓縮。一級壓縮一般從0.1MPa到1MPa,二級壓縮一般從1MPa到20MPa,流量一般為5~1000m3/h。
從安全角度考慮,一般選用隔膜式壓縮機輸送氫氣。
2.2 氫氣壓縮機材料要求
安全性、經(jīng)濟性和維修方便是選擇高壓氫氣壓縮機的基本要求,在保證安全的前提下,盡量做到經(jīng)濟、維修便利。一般在高溫高壓下,奧氏體不銹鋼能避免氫氣的晶間腐蝕,氫氣壓縮機通常選擇316奧氏體不銹鋼材質(zhì)。
2.3 氫氣壓縮機控制保護系統(tǒng)要求
隔膜式壓縮機配置以下基本保護點。
1)4個缸體部件膜片破裂保護。當膜片破裂時,控制系統(tǒng)報警停機。
2)齒輪泵潤滑油油壓保護。當齒輪泵油壓低于設(shè)定值時,控制系統(tǒng)報警停機。
3)主軸瓦潤滑油溫度保護。
4)排氣溫度保護。
5)冷卻水流量保護。
6)曲軸潤滑油油溫保護。
7)進氣壓力保護。
8)排氣壓力保護。
3 工藝管道設(shè)計
3.1 管道連接
由于氫氣容易泄露,因此氫氣管道采用焊接方式連接。壓力大于2.5MPa的法蘭采用凸凹或梯形槽結(jié)構(gòu)。壓力小于10MPa的墊片采用聚四氟乙烯或金屬纏繞式。壓力大于10MPa的墊片采用硬鋼紙板或退火紫銅板。
3.2 管道流速
管道流速控制在8~15m/s.
3.3 管線振動
工工藝看,低壓部分壓縮后氣體經(jīng)緩沖到高壓入口,然后加壓到20,低壓出口緩沖罐影響管道內(nèi)氣流脈動,造成管道振動。為減少管道振動,應盡可能減少管道彎頭數(shù)量,管道走向盡可能少走彎路。適當增加管道支架和管道的剛度。
4 氫氣充裝系統(tǒng)安全要求
在氫氣管道上應設(shè)置超壓泄放安全閥;
為了平衡氫氣壓縮機入口壓力,防止喘振發(fā)生,應設(shè)置氫氣回流閥;
氫氣系統(tǒng)應設(shè)置氮氣吹掃放空閥,系統(tǒng)停車排氮放空管應接至室外安全處;
設(shè)置氣瓶內(nèi)余氣及含氧量測試儀表;
所裝的撬裝車與接管之間應加設(shè)拉斷閥,防止撬裝車事故滑動時拉壞管道閥門。
另外。來自離子膜電解系統(tǒng)的氫氣中的水含量較高,對隔膜式壓縮機的膜片會產(chǎn)生一定的影響。因此,最好在壓縮機入口前增設(shè)水除霧器和干燥器。
文章作者:李學斌,楊振東(遼寧方大工程設(shè)計有限公司 )