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/h(20℃,0.1013MPa)
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/Nm3 H2
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10 Nm3
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≤0.0291 g/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=4KWr=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
序号
参数名称
调节范围
检测点
联锁点设置
上限报警
下限报警
1
槽压(MPa)
0—3.14
3.30
2
液位差(mm)
-20~+20
3
氧液位(mm)
400~650
350 500
480
380
4
水箱液位(mm)
300~800
200
400
5
氢液位(mm)
400~650
350 500
680
380
6
循环碱温(℃)
60~70
7
碱液循环量(L/h)
600~900
400
8
氧槽温(℃)
<90
95
90
9
氢槽温(℃)
<90
95
90
10
气源压力(MPa)
0.5~0.7
0.4
0.5
11
氢气纯度
≥99.8%
99.5%
12
氧气纯度
≥99.2%
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
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:
CONTEC IPC88D,256M 40G PHLIPS22”纯平
1.3.17 打印机:
HP A4 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
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
2.2 控制标准
2.2.1 制氢站氢气纯度≥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%。
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 0.14 Mpa 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 0.8 Mpa 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
项 目
单位
指标
间隔时间
备注
氢气纯度
%
≥96.16
24 小时
含氧量每天早班化
验,不合格时及时
通知排污并补充新
氢复测合格
含氧量
%
≤0.8
24 小时
露点
℃
0~ -25
6 小时
氢压
Mpa
0.26~0.32
6 小时
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)将压力信号传送到控制柜上的 PLC,控制框架二相应的气动阀门打开,氢
储罐中的氢气通过框架二开始往发电机补氢。
当发电机侧压力达到 0.6Mpa 时,
压力开关(或压力变送器)上限接点接通,PLC 发出信号,气动阀门关闭,系
统停止往发电机补氢。
6 发电机氢气监督及置换操作
6.1 发电机氢气运行监督
6.2 发电机退氢置换
准备工作:
接值长发电机退氢或充氢的命令后,应填写使用置换操作票,联系
汽机运行就位 CO220 瓶(退氢)或 25 瓶(充氢)左右,并用专用高压胶带连接
好。
专用工具及分析仪器放置现场。
6.2.1 退氢气
开启发电机*/氢气进 2(Q*55),发电机*/氢气进 3(Q*56),发电机*/退氢气总
(Q*57),并联系汽机司机油压跟踪,控制氢气进 3 使压力降至 0.05Mpa 保持。
(关氢干燥器进口门(Q*24),氢干燥器出口门(Q*26),关氢露点仪电源,拆
空气管路中所加堵板);
6.2.2 进 CO2 气
开启发电机*/CO2 进 1(Q*62),CO2 进 2(Q*63),CO2 进 3(Q*64),CO2 进
4(Q*65),仍用发电机*/氢气进 3(Q*56)来控制使保持压力在 0.05Mpa,取样
化验机内 CO2 含量达 85%以上时,关发电机*/退氢气总(Q*57);
15
6.2.3 退 CO2 气
开发电机*/CO2 退总(Q*66),关发电机*/CO2 进 1(Q*62),CO2 进 2(Q*63);
6.2.4 进空气
开启发电机*/空气 1(Q*58),发电机*/空气进 2(Q*59)及压缩空气至#*机氢
盘一次门,1.5~2 小时,关发电机*/空气 1,空气进 2,及发电机*/氢气进 2,
氢气进 3,发电机*/CO2 进 3,CO2 进 4,及发电机*/退 CO2 总(开氢干燥器进
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