高壓氫氣充裝設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

有些氯堿企業(yè)把氫氣加壓至20MPa后充裝到氫氣撬裝車(chē)、氫氣鋼瓶等，再為下游用氫企業(yè)服務(wù)。這樣降低了成本節(jié)約了社會(huì)資源。下面介紹下高壓氫氣充裝設(shè)計(jì)過(guò)程中注意的問(wèn)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(shí)，最好將氫氣充裝布置在常年最小風(fēng)頻率向下的風(fēng)側(cè)，并應(yīng)遠(yuǎn)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(jī)廠房易獨(dú)立布置，嚴(yán)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(shí)體圍墻，其高度不應(yīng)低于2.5m。

2 氫氣壓縮機(jī)的選型要求

2.1 氫氣壓縮機(jī)組的選型要求

壓縮機(jī)一般分為透平式和容積式兩大類(lèi)。壓縮機(jī)的選擇完全取決于使用單位的技術(shù)要求。例如，氣體種類(lèi)，容積排量，壓力等。對(duì)于高壓（20MPa及以上）的氫氣，只能采用隔膜式和活塞式壓縮機(jī)。

活塞式氫氣壓縮機(jī)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是：效率高，機(jī)組控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，氣量調(diào)節(jié)時(shí)排氣壓力幾乎不變，可靠性高。

隔膜式壓縮機(jī)具有壓縮比大，壓力范圍廣，密封性好的特點(diǎn)。由于它的氣腔不需要任何潤(rùn)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(jí)和兩級(jí)壓縮。一級(jí)壓縮一般從0.1MPa到1MPa，二級(jí)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(jī)輸送氫氣。

2.2 氫氣壓縮機(jī)材料要求

安全性、經(jīng)濟(jì)性和維修方便是選擇高壓氫氣壓縮機(jī)的基本要求，在保證安全的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、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(jī)通常選擇316奧氏體不銹鋼材質(zhì)。

2.3 氫氣壓縮機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)要求

隔膜式壓縮機(jī)配置以下基本保護(hù)點(diǎn)。

1）4個(gè)缸體部件膜片破裂保護(hù)。當(dāng)膜片破裂時(shí)，控制系統(tǒng)報(bào)警停機(jī)。

2）齒輪泵潤(rùn)滑油油壓保護(hù)。當(dāng)齒輪泵油壓低于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)報(bào)警停機(jī)。

3）主軸瓦潤(rùn)滑油溫度保護(hù)。

4）排氣溫度保護(hù)。

5）冷卻水流量保護(hù)。

6）曲軸潤(rùn)滑油油溫保護(hù)。

7）進(jìn)氣壓力保護(hù)。

8）排氣壓力保護(hù)。

3 工藝管道設(shè)計(jì)

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(dòng)

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(dòng)，造成管道振動(dòng)。為減少管道振動(dòng)，應(yīng)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(dāng)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(yīng)設(shè)置超壓泄放安全閥；

為了平衡氫氣壓縮機(jī)入口壓力，防止喘振發(fā)生，應(yīng)設(shè)置氫氣回流閥；

氫氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置氮?dú)獯祾叻趴臻y，系統(tǒng)停車(chē)排氮放空管應(yīng)接至室外安全處；

設(shè)置氣瓶?jī)?nèi)余氣及含氧量測(cè)試儀表；

所裝的撬裝車(chē)與接管之間應(yīng)加設(shè)拉斷閥，防止撬裝車(chē)事故滑動(dòng)時(shí)拉壞管道閥門(mén)。

另外。來(lái)自離子膜電解系統(tǒng)的氫氣中的水含量較高，對(duì)隔膜式壓縮機(jī)的膜片會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此，最好在壓縮機(jī)入口前增設(shè)水除霧器和干燥器。

文章作者：李學(xué)斌，楊振東(遼寧方大工程設(shè)計(jì)有限公司 )