制氢系统设备检修工艺规程.docx
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制氢系统设备检修工艺规程
制氢系统设备检修工艺规程
9.1制氢设备设备简介
两台机共用一套由河北电力设备厂生产的ZHDQ-32/10-W2B型中压水电解制氢设备,每套设备由电解槽、氢分离器、氧分离器、氢冷却器、碱液输送泵、碱液箱、补水系统设备等组成。
电解槽电解质为氢氧化钠溶液,电解出来的氢气经净化装置后成为高纯度的氢气,送入6个贮氢罐,以满足发电机氢气冷却的需要。
9.2制氢设备技术规范
a.制氢装置使用条件:
表1 制氢装置使用条件
名称
参数
备注
除盐水用量
10kg/h
压缩空气气源
压力:
0.7MPa流量:
4m3/h
无油、无水、无尘
冷却水用量
10m3/h
水温32℃
电源电压
380V50Hz
三相四线制、双回路
设备电耗
150kVA
b.制氢设备主要部件型号:
表2 制氢设备主要部件型号
名称
型号
安装数量
生产厂家
备注
电解槽
ZHDQ-32/10
1
河北电力设备厂
蒸馏水箱
QR06-012-00
1
河北电力设备厂
1Cr18Ni9Ti
柱塞泵
JZ200/40
1
河北电力设备厂
碱液箱
QR06-014-00
1
河北电力设备厂
1Cr18Ni9Ti
砾石阻火器
QR06-013-00
1
河北电力设备厂
丝网阻火器
QR06-015-00
5
河北电力设备厂
氢气干燥装置
QG-32/10-II
1
河北电力设备厂
氢气储罐
HSC9408-00
6
河北电力设备厂
V=13.9 m3
压缩空气储罐
Y-HX92-1002-01A
1
河北电力设备厂
c.电解槽主要技术参数:
表3 电解槽主要技术参数
名称
单位
数量
名称
单位
数量
安装数量
台
1
生产厂家
中船总718所
氢气产量
Nm3/h
10
氧气产量
Nm3/h
5
氢气纯度
%
≥99.8
氧气纯度
%
≥99.2
氢气湿度
g/Nm3 H 2
≤5
额定压力
MPa
3.2
氢氧液位差
mm
±20
工作温度
℃
≤90
总电流
A
740
总电压
V
62~72
小室总数
个
62
电耗
kWh/Nm3 H 2
5.0
直径
mm
700
长度
mm
1600
d.氢气干燥装置技术参数:
表4 氢气干燥装置技术参数
名称
单位
数量
名称
单位
数量
安装数量
台
2
生产厂家
河北电力设备厂
氢气处理量
Nm3/h
10
额定工作压力
MPa
3.2
氢气纯度
%
≥99.8
系统压力降
MPa
0.1
氢气湿度
g/Nm3 H 2
≤5
干燥后H 2湿度
℃(露点)
≤45
运行周期
h
24
工作温度
℃
常温
再生
时间
加热
h
4~6
冷却水温度
℃
≤32
吹泠
h
2
冷却水压力
MPa(进口)
0.2~0.3
吸附材料
13X分子筛
电源
220V50Hz
使用功率
kW
4.0
防爆等级
一级防爆
9.3制氢设备A修周期
制氢设备大修周期5年。
制氢站应满足《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》4.2中的以下要求:
a.制氢站应采用性能可靠的压力调整器,并加装液位差越限联锁保护装置和氢侧氢气纯度表、在线氢中含氧量监测仪表,防止制氢设备系统爆炸;
b.对制氢系统及氢罐的检修要可靠的隔离;
c.氢罐应按照《电力工业锅炉压力容器检验规程》(DL647-1998)的要求进行定期检验,重点是壁厚测量,封头、筒体外形检验、防止腐蚀鼓包。
9.4制氢设备大修前的准备
a.了解电解槽的运行工况及系统存在的缺陷;
b.准备好必要的备品配件,如绝缘垫片、石棉布隔膜、部分极板等;
c.准备好起吊机具和专用工具;
d.卸掉系统压力,将氢系统及其设备进行氮气或二氧化碳气体的置换工作,并用测氢表测定系统气体中的含氢量,直到含氢量小于3%为止;
e.测量拉紧螺杆的紧力,并做好记录,供解体后重新组装时使用。
9.5电解槽的检修
9.5.1电解槽检修项目
a.清理阳极每片极板的污物,检查镀镍层的腐蚀情况,将腐蚀的极板进行更换;
b.清理检查阴极每片极板的污物和锈蚀情况;
c.检查和修理电解槽漏碱、漏气缺陷;
d.检查或更换碱液,更换聚四氟乙烯垫;
e.清理检查极板框内外缘及气道孔和液道孔内的污物;
f.检查石棉布和极板框夹紧压圈的完整情况;
g.检查拉紧螺杆及蝶形弹簧完整情况;
h.清理检查各部分的零件,如螺栓、垫圈等锈蚀情况;
i.联系热工专业检查、校验测温元件和就地压力表计。
j.联系热工专业检查、调整气动压力变送器,气动差压变送器和气动温度等自控仪表。
9.5.2拆卸方法和顺序
a.打开排气阀,用手压泵或其他水泵将电解槽内的碱液抽到碱液箱;
b.打开氢、氧压力调节器水位计和水箱放水阀,将水放净;
c.用清水将电解槽内的残留碱液冲洗干净;
d.卸下电解槽氢、氧两侧出口入压力表、温度表、测温元件和各种自控仪表;
f.E.拆下电解槽氢、氧出口至分离器入口的管道;
g.拆开电解槽电解液底部或侧面碱液入口法兰盘;
h.将绝缘板垫块做好标记,拆开电缆接头和拧开电解槽的地脚螺栓;
i.在电解槽四周120°夹角处画三条平行于轴线的直线,在每条线上从第一块极板起,每5块极板做一记录点,测量其长度并记录下来,最后还应测量总长度并记录下来,以供组装时使用;
j.将电解槽用三角架等起重机具竖立到工作台上;
k.端极板开始,将极板组按顺序编号做好标记;
l.用专用大扳手均匀松开6根拉紧螺杆上的固定螺母,拆下蝶形弹簧和绝缘垫圈;
m.拆下气道孔和液道孔螺母,取下榫面法兰、石棉垫圈,在气道孔和液道孔内穿入两根直径合适的导杆,抽出电解槽上部的部分拉紧螺杆,按标记和下图(图6.2)的顺序和方法依次卸下端极板、副极板、聚四氟隔膜垫、极板框、小垫片等,并逐片进行冲洗,除去残留的碱液。
极板组和焊有极板的极板框应平放,远离热源,并衬上胶皮垫等软物,防止损伤接合面。
n.拆卸极板所用的工具应为硬质木锤、竹片,需要敲打时应用铜锤,拆卸工作应带上胶皮手套。
9.5.3检修方法和质量标准
a.检修极板组和端极板时,可先用棉纱或软麻布擦洗其阳极镀镍层,清洗其表面、气和液孔道内的污物,使之清洁。
然后检查镀镍层是否有脱落、磨损、划伤、起泡、龟裂和变形等缺陷,必要时辅以放大镜进行观察。
若有损坏时,应进行更换。
对于不镀镍的阴极板可用水砂纸将表面打磨干净,并露出金属光泽,再用柔软的麻布将表面擦净,然后将阴极板和阳极板浸泡在80号以上的汽油或易挥发、去油污的溶剂中数小时,取出擦干。
b.将处理好的阴极板、阳极板、端极板放在干燥室内存放,或用布包裹起来,防止灰尘沾污。
c.检查极板框的密封线,发现缺陷应更换极板框。
清理其内外的污物。
用硬木棒或麻布清理极板框气道孔、液道孔,使孔内表面干净,畅通无阻。
d.更换损坏、折叠和有孔洞的石棉布,并用压环将其紧固在极板框上并绷紧。
要求石棉布经纬线均匀,无粗头和断裂,布面应致密不透光。
e.表面的污物擦洗净后,用金属探伤法检查蝶形弹簧、拉紧螺杆有无损伤和裂纹,并进行校直工作,不合格时更换新弹簧和拉紧螺杆。
f.清洗镍丝网,检查其完整性。
g.将所有的螺丝、螺母等用汽油浸泡、擦洗干净,锈蚀严重、螺纹损伤者,应予更换。
h.更换聚四氟乙烯绝缘密封垫片。
9.5.4组装方法和技术工艺要求
按拆卸的逆向顺序进行组装,极板组装的位置要逐片与原画的三条线对正。
a.端极板的组装
1、在组装端极板之前,需检查基础的水平情况。
接着按原来标记放入绝缘板垫块,将端极板垂直放在绝缘板垫块上,装上绝缘套,然后在端极板的下部和中部各穿入2根拉紧螺杆,要求它们的中心线处在同一水平面上,使其偏差为±1mm。
最后在拉紧螺杆的两端各套上一个蝶形弹簧,再装上螺母。
2、组装时不要弄脏设备,特别注意勿将金属物件或金属屑掉入设备内。
b.电解槽的组装。
首先在端极板的气道孔和液道孔中穿入直径合适的4根导杆,然后将绝缘垫片、检修好的极板组、极板框、绝缘垫片按标记的逆顺序依次组装,即穿入一组极板,再穿入一个极板框,如此边穿入,边组装,直到穿完为止。
c.组装时应注意:
1、隔膜孔道方向应正确。
2、小垫片要放正,不能错位。
3、氢、氧气道孔不能装反,并应对准位置,保证畅通。
4、极板组之间不能短路,可以用万用表或12V检查灯检查。
5、极板组不能装反,这样阳极镍丝网和阴极镍丝网才能保持正确方向。
6、螺杆对端极板和端极板对地绝缘,其电阻都应大于1MΩ。
1注:
以上工序完成后,穿入上面另两根拉紧螺杆的绝缘套、拉紧螺杆、垫圈、蝶形弹簧和螺母。
将6根拉紧螺杆上的螺母用专用大扳手并套上长柄用力对称紧固,其紧力要参考解体前所画的三条线的记录,使紧固后的总长度增加值为3mm~5mm。
然后将两侧端极板外侧气道口、液道口用榫面法兰堵板堵好。
d.热吹洗、水压试验、气密性试验
1、电解槽安装好后,在气道排出口通入压力为0.2MPa~0.3MPa的蒸汽,吹洗约30h~40h,疏水和蒸汽水从下面液道排出口排出。
2、在吹洗过程中,电解槽温度将升高至120~130℃,这时绝缘垫片要变软、收缩,此时还应紧固拉紧螺杆的螺母,即热紧,使拉杆拉紧,弹簧变形量在8~11mm的范围内。
3、此后,用凝结水进行4.0MPa压力水试验15min;接着进行3.2MPa压力的气密性试验1h。
e.绝缘试验。
绝缘试验要求室间绝缘不短路,螺杆对端极板绝缘和端极板对地绝缘,电阻都大于1MΩ。
f.组装检验。
将合格的碱液打入电解槽,直到分离器液位监视管溢出碱液为止。
此时即具备投运条件。
9.5.5质量标准
a)拆槽过程中严格注意总顺序和正反面,左右极不得相混;
b)拆下的阴负极网立即浸泡在NaOH溶液中(10%),注意正反面,冲洗至表面无污垢为止;
c)对左右端极板清洗后发现其表面镀镍层大面积脱落,必须将镍层全部退镍或更换备件;
d)更换阴负极网时,应将其在10%NaOH溶液中浸泡24小时,在阴负极网上形成活化层;
e)拆下来的氟塑料隔膜石棉布垫片全部换新,装槽时需将新的垫片先用自来水冲洗,后用蒸馏水冲洗,并边用尼龙刷洗掉表面的石棉粉末;
f)组装左右极板时,小压片不得脱落;
g)组装阴负极网时一定要将活化层的面紧靠在隔膜石棉布上;
h)组装时小室两边的极板要相对正确;
i)对电解槽进行3.2MPa的气密性检查,不得泄漏;
j)组装后还需对槽体相邻的极板用12伏灯泡检查是否有短路现象,无短路才算合格。
9.6、氢(氧)分离洗涤器、冷却器的检修
a.氢(氧)分离洗涤器、冷却器设备规范
1、氢气分离洗涤器Φ219H=11751Cr18Ni9Ti1个
2、氧气分离洗涤器Φ219H=11201Cr18Ni9Ti1个
3、氢气冷却分离器Φ219H=11201Cr18Ni9Ti1个
4、碱液冷却器Φ300H=6651Cr18Ni9Ti1个
b.氢(氧)分离洗涤器、冷却器检修项目
1、检查清洗蛇形管表面的锈蚀产物和内部污垢;
2、检查清理器壁的锈蚀产物和结积下的污垢;
3、检查清理冷却器底部隔板两侧的锈蚀产物;
4、检查法兰盘垫片是否完整;
5、检修阀门。
c.氢(氧)分离洗涤器、冷却器检修工艺
1、拆除与氢(氧)分离器、冷却器连接的所有管道法兰螺丝,拆下分离器、冷却器。
2、拆下分离器上部和冷却器底部封头法兰盘上的螺栓、螺母,打开封头,抽出分离洗涤器、冷却器内的蛇形管或芯子,进行清理或清洗,泄漏处要进行补焊或更换管束;
3、先用四氯化碳清洗内部,直到无杂质,油质,然后用无油清水冲洗干净,再把各开孔部位均加以保护,防止异物进入容器内部。
当蛇形管或芯子锈蚀严重或结垢时,可用5%~7%的稀盐酸进行清洗;
4、将螺栓、螺母用汽油浸泡后,擦净,涂上MOS2或铅粉;
5、按拆卸的逆顺序进行组装,组装时要求罐体中心线垂直,洗涤器喇叭口管中心线与壳体同心,法兰盘平整;
6、装入系统后做4.0MPa的水压试验及3.2MPa的气密性试验,不得泄漏;
7、液位计清洗擦拭;
8、不锈钢阀门要按要求视情况检修或更换。
d.氢(氧)分离洗涤器、冷却器检修质量标准
1、分离器、冷却器一般情况下不检查,制氢系统大修时方进行检修清理。
2、容器内部清洁。
3、水压试验4.0MPa,气密性试验蛇形管3.2MPa不漏。
4、液位计清晰。
5、不锈钢管道阀门严密不漏。
9.7、碱液箱的检修
9.7.1碱液箱设备规范
碱液箱QR06-014-001Cr18Ni9TiΦ506L=1280V=219L1个
9.7.2碱液箱检修工艺
a.检修时按《安规》的相关规定做好防灼伤措施,准备好必备的防灼伤用口;
b.关闭碱液箱进水截止阀,进出碱液阀,开启排污截止阀,开启排污截止阀;
c.开启进水截止阀冲洗碱液箱后关闭;
d.打开箱盖检查,箱内污物清理干净,检查内壁腐蚀情况,焊接情况;
e.清洗滤筒,检查防护漆;
f.阀门检修按阀门检修工艺进行。
9.7.3碱液箱检修质量标准
a.箱内清洁无杂物,内壁完好,无泄漏;
b.防腐漆完好;
c.各管道通畅无堵塞;
d.玻璃管液位清晰无渗漏。
9.7、储氢罐的检修
9.8.1储氢罐设备规范
储氢罐HSC9408-0016MnRΦ1800V=13.9m3P=3.24MPa6个
9.8.2储氢罐检修项目
a.检查储氢罐的锈蚀情况,并清理内部锈蚀产物和污物;
b.检修弹簧安全阀,并用3.0MPa气压进行检定;
c.校验压力表;
d.检查人孔盖腐蚀情况,并进行清理;
e.检修管道和阀门。
9.8.3储氢罐检修工艺
a.按《安规》的相关规定全使用铜制工具并做好防爆措施,测量氢气浓度合格后,方可进行工作;
b.关闭氢气进口截止阀,必要时加装堵板。
开启排气截止阀,放尽余气,注意通风;
c.用氮气或二氧化碳气置换罐内的氢气,直到合格;
d.用铜制扳手或镀镍扳手拧下人孔门螺栓,开启人孔门。
用铜刷子清除罐体内壁及人孔门的锈蚀产物和污垢,更换人孔门密封垫片;
e.入内检查内部腐蚀情况及是否有裂纹,并进行清扫。
f.阀门、阻火器检修,用刮刀或铜刷清理安全阀内的锈蚀产物,并检查安全阀阀芯的严密性,进行安全阀整定;
g.校验储氢罐出口压力表;
h.进行压力和气密性试验,通入3.0MPa的压缩空气,用肥皂水检查阀门、人孔门和法兰盘处有无泄漏,24小时泄漏不超过0.5MPa,合格后,恢复系统。
9.8.4储氢罐检修质量标准
a.容器内部清洁,密封严密,内部不得有腐蚀;
b.容器外表面防护漆完好,必要时进行补刷;
c.试水压不小于4.07MPa,气密性试验3.24MPa不得有泄漏;
d.焊接质量良好,必要时做金属探伤抽查合格。
9.8.5储氢罐压力容器定期检测
a.储氢罐的压力容器定期检测和锅炉压力容器定期检测同时进行。
b.储氢罐的压力容器检测一般为5年一检。
c.按要求必须请有特种设备安全检测资质的单位对压力容器进行检验。
d.按压力容器的参数和安全性能进行检验,并出具检验报告
9.8.6储氢罐安全阀的定期校验
a.储氢罐安全阀的校验单独进行,下线检验。
安全阀拆下运出制氢站进行检验。
b.储氢罐安全阀的校验一年一次。
c.按要求必须请有特种设备安全检测资质的单位对压力容器安全阀进行校验。
d.按压力容器安全阀的参数和安全性能校验,并出具校验报告
9.8.7储氢罐定期检测和安全阀定期校验的依据
a、检验根据《特种设备安全监察条例》中规定进行。
b、检验根据国家质量监督局锅炉压力容器监察局颁布的《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
c、检验根据电力工业部颁布的《电力工业锅炉压力容器监察规程》(DL612-1996)
d、检验根据国家电力公司颁布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》的规定
《压力容器使用登记管理规则》以及其他有关规定。
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