《气象用水电解制氢设备操作规范》标准全文及编制说明.docx

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《气象用水电解制氢设备操作规范》标准全文及编制说明

ICS07.060

A47

QX

中华人民共和国气象行业标准

QX/TXXXXX—XXXX

气象用水电解制氢设备操作规范

Operationalspecificationofhydrogen-producingdevicebyelectrolysisofwater formeteorology

点击此处添加与国际标准一致性程度的标识

（本稿完成日期：

2019-12-18）

XXXX-XX-XX发布

XXXX-XX-XX实施

中国气象局发布

目  次

气象用水电解制氢设备操作规范

1　范围

本标准规定了水电解制氢设备的一般要求、设备操作、维护维修和应急处置。

本标准适用于气象用水电解制氢设备的操作。

2　规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB4962—2008氢气使用安全技术规程

GB/T37563—2019压力型水电解制氢系统安全要求

TSG21—2016固定式压力容器安全技术监察规程

3　术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

氢气作业hydrogenoperation

气象用氢气的生产、充装、运输、储存、使用等操作过程。

3.1　

储氢装置hydrogentank

用于储存氢气的压力容器。

3.2　

水电解制氢设备hydrogen-producingdevicebyelectrolysisofwater

以水为原料，由制氢主机、整流控制器、储氢装置、氢分析仪、压力管道、加水泵和水箱等制取氢气设备的统称。

3.3　

制氢主机hydrogen-producingmainframe

在水电解制氢装置中完成水电解并进行氢、氧分离的设备。

3.4　

水电解槽waterelectrolyzer

通常为压滤式双极性结构，是应用水电解方法将水分解成氢气和氧气的核心装置。

3.5　

爆炸危险区explosiondangerzone

气象用制氢用氢建筑门窗边沿计算，半径为4.5m的地面、空间区域。

4　一般要求

作业人员应持证上岗。

作业人员应定期进行安全教育和操作技能培训，能按GB/T37563—2019中4的要求进行危险评估。

作业人员应掌握水电解制氢设备的基本原理、工艺流程、结构性能等理论知识和制氢用氢安全操作技能，具备突发事件应急处置能力。

上岗时应穿戴阻燃、防静电的服装、鞋帽、手套。

禁止穿化纤工作服、绝缘鞋、铁掌鞋的人员进入氢气作业房间。

禁止携带明火及火柴、打火机等火种进入爆炸危险区和氢气作业房间。

禁止在氢气作业房间接听、拨打无线电话（手机等）。

严禁作业人员酒后上岗作业。

运输氢气瓶的车辆到达装卸位置应熄火。

禁止无关人员、车辆等进入爆炸危险区。

5　设备操作

5.1　开机前检查

检查制氢室外周围环境无异常。

检查室内通风良好，确保屋顶通风孔畅通，保持室温不低于0℃。

检查制氢主机、水电解槽及各电器设备上未放置任何工具和杂物。

检查阀门开关状态，氢放空阀、氧放空阀、压力报警阀、增压阀应为开启状态，储氢阀、减压阀、氢分析阀、氧分析阀应为关闭状态。

检查制氢主机氢氧液面正常，碱液过滤器前端球阀处于开启状态。

检查电解槽地脚绝缘处应干燥，正极压板绝缘良好。

检查确认整流控制器电位器旋钮调整在最低位置。

水电解槽首次使用前，必须用蒸馏水浸泡24h以上，然后将水排净。

再将预先配制好的电解液由加水泵加入制氢主机内，使电解液液位达到液面计中间位置。

5.2　开机操作

接通整流控制器电源，各指示灯应正常。

顺时针旋转电位器调整升高电压，电压应不大于70V。

观察制氢主机工作压力表，当压力升到1.0MPa时，关闭增压阀。

分析氢气纯度，纯度不应低于99.7%。

打开氢储存阀，关闭氢放空阀，向储氢罐中储氢（储氢罐进气阀和出气阀应保持常开）。

制氢过程中应定时使用万用表测量水电解槽小室电压，并不少于3次，每次间隔不小于1h。

平均小室电压应不大于2.2V，单个小室电压高于3.0V时应及时停机、查找原因、开展维修。

当水电解槽体温度达到80℃时，应启用冷却水系统调节，使温度保持在75℃～85℃范围内。

制氢主机氢氧液面低于面板刻度的1/4时应加注电解用水，液面达到面板刻度的3/4时应停止加水。

加水时作业人员应观察液面，且不应离开现场。

氢氧液位差应保持在不大于100mm范围内，超出时应停机查找原因。

5.3　储氢

在制氢主机首次使用或久停再用及充氮检漏后，应开机连续氢气放空不少于15min，经分析氢气纯度符合要求后才能储氢。

制氢主机暂停使用期间，储氢罐内压力应不低于0.05MPa。

罐内压力为0MPa再次启用前，应按GB4962—2008的要求，进行注水置换或者氮气置换。

5.4　巡查

制氢主机的工作压力、控制压力、工作温度、工作电压、工作电流、分离器液位、氢气纯度；

储氢装置的储氢压力；

制氢室、储氢室、充球室的氢气泄漏浓度；

市电供电状态。

5.5　关机

将整流控制器电压调至0V，关闭整流控制器、主电源。

打开氢放空阀，关闭氢储存阀；打开增压阀，缓慢打开减压阀，使工作压力逐渐降至0MPa。

降压时液位变化不应超出液面计可视范围；压差过大应停止减压或利用氢放空阀进行调整，液位恢复后，再缓慢减压。

减压结束，恢复各阀门至5.1.4中状态。

5.6　充球

充球前应用手触摸静电释放装置，检查球皮有无沙眼或破损，球皮内若有空气应排放干净。

首次充球时，应打开充球阀排放管路中的积水和杂质，防止堵塞平衡器。

充球速度不应太快，平衡器必须有良好的接地。

充球到1/3举力（球皮完全舒展）时，关闭充气阀门，检查气球是否漏气，确认无漏气再继续充灌气球。

充球作业时，应按规定打开门窗，工作人员不应离开现场，严禁任何产生静电或火花的作业。

已充灌好气球不应长时间在充球室内存放。

5.7　记录

每次作业过程中必须认真、如实作好工作情况记录，不得少于三次。

记录表格参见附录A。

对发现的问题和采取的措施，应认真记录，按月装订成册，作为设备档案的一部分保存。

6　维护维修

6.1　日检查

应按下列要求进行：

1——班前检查：

制氢主机及各电器设备保持清洁；水电解槽外部保持干燥，正极与地面保持绝缘；

2——班中检查：

制氢时测量工作电压、工作电流、工作压力、控制压力、工作温度、氢氧液位、氢气纯度，检查加水泵、制水设备、氢气泄露报警仪等工作正常；

3——班后检查：

配电盘总开关是否关闭；制氢主机的工作压力和控制压力是否归0；液面计显示液位高度是否符合要求；制氢主机储氢阀是否关闭；

4——随时检查并确保制氢场所内应无杂物、无易燃物存放。

6.2　月维护

应按下列要求进行：

5——检查氢分析仪干燥管内硼酸、硅胶，合格有效；

6——用吹尘器除去控制板、电器元件、整流变压器等电器元件上的尘土，保持清洁；

7——测试制氢主机的工作压力保护系统、工作温度保护系统及储氢上限压力保护系统，能正常工作；

8——清洗碱液过滤器；

9——水电解槽外观变形或异常应停机维护；

10——测量调整电解液浓度为（30±2）%；

11——检查充球橡胶管无破裂，平衡器接地牢固；

12——应至少由2名制氢员一同检查维护，至少每月进行1次。

记录表格参见附录B。

6.3　年维修

应按下列要求进行：

13——清洗水电解槽；

14——清洗氢氧分离除雾器；

15——排放储氢罐内积水；

16——检查系统各接线连接情况；

17——检定或校准氢分析仪、储氢罐安全阀和压力表、制氢主机压力表和压差变送器及压力控制器、整流柜电压表和电流表及温度控制器。

储氢罐安全阀和压力表还应符合TSG21—2016的要求。

18——对整机系统进行保压试验。

6.4　不定期维护维修

应按下列要求进行：

19——制氢设备维修时，需在停机状态、工作压力降至0MPa以后进行，严禁带压拆卸任何零部件；

20——更换储氢罐安全阀、压力表时，应先关闭其各自对应的进气阀门，在通风良好的情况下进行，更换过程中，严禁用扳手敲击储氢罐、管路及任何金属物体，严禁任何产生静电和火花的操作；

21——在冬季进行储氢罐注水置换时，应考虑环境温度的影响，防止注水后罐内及管路结冻；

22——严禁私自热切割、焊接制氢主机、输氢管路和储氢罐等涉氢设备与部件，严禁在爆炸危险区域内使用火炉、喷灯等一切产生明火、高温的工具与热物体；确需进行动火作业时，须提前与厂家专业技术人员联系，在其指导下进行；

23——水电解制氢设备的大修期限为6年，达到大修年限的设备，应提前申请大修，大修完成后方可继续使用。

7　应急处置

应加强安全生产管理，建立健全安全规章制度，制定事故应急处置预案，配备消防和应急救援器材、设备，并定期进行演练，确保常备措施有效。

氢气发生大量泄漏或积聚时，应采取以下措施：

24——及时切断气源、电源，人员迅速撤离泄漏污染区至上风处；

25——对泄漏污染区进行通风，对已泄漏的氢气进行稀释，防止氢气积聚形成爆炸性气体混合物，整个过程中严禁火种。

氢气发生泄漏并着火时应采取以下措施：

26——应及时切断气源、电源；若不能立即切断气源，不宜熄灭正在燃烧的气体，并用消防水雾强制冷却着火设备，氢气系统应保持正压状态，防止氢气系统回火发生爆炸；

27——采取措施，防止火灾扩大，可采用大量消防水雾喷射其他引燃物质和相邻设备；

28——氢火焰肉眼不易察觉，消防工作中应佩戴自给式呼吸器，穿阻燃、防静电服进入现场，预防外露皮肤烧伤。

电解液发生大量泄漏时应采取以下措施：

29——及时切断电源停机；待制氢主机压力降到0MPa以后，打开电解槽排放阀门，缓慢放空槽内电解液；

30——制氢人员应穿戴防护眼镜、防护手套、雨靴等收集清洗电解液；

31——请厂家技术人员对设备测试检修、排除故障,进行压力和泄漏试验，经安全检验合格，方可投入使用。

现场应急处理后，应及时把情况报上级主管部门，进一步进行检查、检修，预防类似情况再次发生。

附　录　A

（资料性附录）

水电解制氢工作值班记录表

表A.1　水电解制氢工作值班记录表

记录日期时间：

值班人员：

开机前生产环境巡视、检查

室外环境□安全□需密切注意

制氢主机□正常□需维护

室内环境□安全□需密切注意

整流电源□正常□需维护

水电管路□连接良好□需密切注意

电解槽排污阀□正常□继续观察

压力管路□连接良好□需密切注意

电解槽球阀□正常□继续观察

储氢压力表□状态良好MPa

电解槽液位□正常□较低需补充纯水

氢气泄漏监测□正常□不正常

储气罐排污阀□正常□继续观察

开机期间巡视、检查、测量情况

测量时间

室外

温度

℃

室内

温度

℃

直流

电流

A

直流

电压

V

工作

温度

℃

工作

压力

MPa

氢气

纯度

﹪

液位

差mm

储氢

压力

MPa

充球前后压力差MPa

备注

小室电压V

时间

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

最大压差

储氢

开始

时间

储氢量

MPa

结束

时间

储氢量

MPa

值

班

记

事

签名：

年月日

该记录表是反映设备工作状况的档案，值班人员应该认真填写；每次测量不得少于三次，其间隔不小于1小时。

附　录　B

（资料性附录）

水电解制氢设备定期维护记录表

表B.1　水电解制氢设备定期维护记录表

检查维护时间：

检查维护人员：

安全生产环境情况

设备外观检查

室外安全环境

防火情况

□安全□需整改

制氢

主机

槽体

□正常□不正常

周边状况

□安全□需整改

氢平衡阀

□正常□不正常

室内安全环境

门窗情况

□安全□需维修

氧平衡阀

□正常□不正常

有无杂物

□安全□需清理

氢分离除雾器

□正常□不正常

水电管路连接

交流电

□安全□需维修

氧分离除雾器

□正常□不正常

自来水

□安全□需维修

碱液过滤器

□清洗□未清洗

压力管路连接

外观情况

□清洁□需清洁

各阀门情况

□正常□不正常

气密性

□良好□需维修

碱液浓度

□正常□不正常

开机检查

接地线缆

□正常□不正常

温度表

□正常□不正常

整流电源

外部情况

□清洁□不清洁

压力报警

□正常□不正常

内部情况

□正常□不正常

温度控制系统

□正常□不正常

各导体螺丝

□紧固□有松动

水冷循环系统

□正常□不正常

各指示灯

□正常□需更换

电接点压力表

□正常□不正常

继电器等

□正常□不正常

储氢装置

外观检查

外观

□正常□不正常

其它设备

测氧（氢）仪器

□正常□不正常

安全阀

□正常□不正常

补水柱塞泵

□正常□不正常

排水阀

□正常□不正常

灌球阀门

□正常□不正常

出气阀

□正常□不正常

探空平衡器接地

□正常□不正常

进气阀

□正常□不正常

氢气监控报警

□正常□不正常

压力表

□正常□不正常

交流电源箱

□正常□不正常

接地

□正常□不正常

备件和工具

□齐全□不齐全

检查维护

记事

签名：

年月日

1.该记录表是反映设备工作状况的档案，值班人员应该认真填写；

2.检查维护至少由两名制氢员一起进行，至少每月进行一次。

参 考 文 献

[1]GB50516—2010加氢站技术规范.

[2]GB/T34583—2017加氢站用储氢装置安全技术要求.

[3]QX/T248—2014固定式水电解制氢设备监测系统技术要求.

[4]QX/T420—2018气象用固定式水电解制氢系统.

[5]中国气象局.气象涉氢业务安全工作文件汇编.北京：

气象出版社.2017.

气象行业标准《气象用水电解制氢设备操作规范》编制说明

一、工作简况

1．任务来源

本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会（SAC/TC507）提出并归口，2019年4月22日《中国气象局政策法规司关于下达2019年第二批气象行业标准制修订项目计划的通知》（气法函〔2019〕25号）下达河北华云科技开发服务有限公司，项目编号QX/T-2019-55，立项名称《气象用水电解制氢设备操作规范》。

2．协作单位

本标准起草单位为：

河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心、中国气象局气象探测中心、中国气象局上海物资管理处、中国船舶重工集团公司第七一八研究所。

3．主要工作过程

2019年4月到2019年12月，本标准在编制过程中，先后参加中期汇报会1次，集中编写会5次。

（1）项目申报

2019年4月，成立了河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心组成的《气象用水电解制氢设备操作规范》项目申报组。

2019年4月14-15日，在河北平山召开《气象用水电解制氢设备操作规范》项目申报编写会，起草了初稿。

（2）编写组集中编写会

（一）

2019年5月，在接到立项通知后，成立了由河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心、中国气象局气象探测中心、中国气象局上海物资管理处、中国船舶重工集团公司第七一八研究所人员组成的《气象用水电解制氢设备操作规范》项目编写组。

编写组在前期立项调研、资料收集整理的基础上，对标准制定的内容进行了深入研究，确定了标准的基本编制思路、内容和框架，明确了人员分工，于2019年5月7日至9日在石家庄召开了集中编写会议，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第一稿）的起草工作。

（3）编写组集中编写会

（二）

2019年7月2日-4日，编写组在河北平山召开了集中编写会。

对《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第一稿）进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第三稿）的起草工作。

（4）编写组集中编写会（三）

2019年8月20日-22日，编写组在河北平山召开了集中编写会。

对《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第三稿）进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第四稿）的起草工作。

（5）中期汇报会

按照全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会《关于山洪标准化建设项目中期检查活动的通知》（气仪标委函〔2019〕36号）要求，2019年9月19日，参加了山洪标准化建设项目中期汇报会，编写组汇报了标准项目进展情况，听取了专家修改建议和意见。

（6）编写组集中编写会（四）

2019年11月8日-10日，编写组在河北平山召开了集中编写会。

针对中期汇报会上专家提出的建议和意见进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第五稿）的起草工作。

（7）编写组集中编写会（五）

2019年12月16日-18日，编写组在河北赵县召开了集中编写会。

对本标准的工作组讨论稿（第五稿）内容逐章逐条进行了讨论、修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》征求意见稿。

并于2019年12月19日通过气象标准制修订系统上报。

4．标准主要起草人及其所做的工作

序号

姓名

单位

职务/职称

任务分工

1

梁如意

河北省气象技术装备中心

高级工程师

项目负责人，负责标准总体方案设计，标准、编制说明的起草。

2

关彦华

河北省气象技术装备中心

主任/高级工程师

参与标准总体方案设计，编制说明的审定。

3

刘宇

河北省气象技术装备中心

工程师

参与标准总体方案设计，参与标准起草工作。

4

刘文忠

河北省气象技术装备中心

高级工程师

参与标准、编制说明起草工作。

5

吴宝平

中国船舶重工集团公司第七一八研究所

高级工程师

参与标准起草、试验验证工作。

6

张春雷

河北省气象技术装备中心

工程师

参与标准、编制说明起草工作。

7

张元武

河北华云科技开发服务有限公司

工程师

参与标准、编制说明起草工作。

8

邢毅

中国气象局气象探测中心

正研

参与标准、编制说明起草工作。

9

孟宪罗

河北省气象技术装备中心

高级工程师

参与标准、编制说明起草工作。

10

王银钢

张家口市气象局

工程师

参与标准、编制说明起草工作。

11

张佳佳

河北省气象技术装备中心

高级工程师

参与标准、编制说明起草工作。

12

张婷

河北省气象技术装备中心

工程师

参与标准、编制说明起草工作。

13

张国华

河北省气象台

正研

参与标准、编制说明起草工作。

14

何丽华

河北省气象台

高级工程师

参与标准、编制说明起草工作。

15

孙宜军

中国气象局上海物资管理处

高级工程师

参与标准、编制说明起草工作。

16

张荣

河北华云科技开发服务有限公司

工程师

参与标准、编制说明起草工作。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

（一）标准的编制原则

本标准依据GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》给出的规则起草，并坚持以下原则：

1.科学性和规范性原则

本标准充分借鉴和吸收了国内外气象用水电解制氢设备的先进经验和做法，结合高空气象观测站制氢用氢业务运行中发现的问题和积累的经验，强调标准的科学性和规范性。

2.简化性、实用性原则

在起草过程中，编写组充分考虑国内气象用水电解制氢设备的发展情况，从标准便于实施的角度出发，对《气象用水电解制氢设备操作规范》需要规范的技术内容进行了筛选提炼，对水电解制氢设备的一般要求、设备操作、维护维修和应急处置提出了要求，适用于气象用水电解制氢设备的操作。

3.协调性原则

编写组在收集已有的研究成果、查阅大量资料、征求多方意见后，在综合考虑各方面需求和意见的基础上对标准内容进行了适当的调整，达到内容全面，规定具体，语言通俗，易于实施。

（二）标准的主要内容及论据

标准的主要内容包括：

适用范围、规范性引用文件、术语和定义、一般要求、设备操作、维护维修和应急处置

1.适用范围

本标准适用于气象用水电解制氢设备的操作。

目前我国气象业务用氢气来源有两种，一种是台站自制氢气：

利用水电解制氢设备生产氢气；另一种直接购买符合要求的氢气成品。

本标准主要针对水电解制氢设备制取氢气到充球，对包括开机前检查、开机操作、储氢、巡查、关机、充球、记录的全过程操作程序提出要求。

2.规范性引用文件

列出了该标准的规范性引用文件，主要是目前现行的国家强制标准。

3.术语和定义

主要收录了6条术语和定义。

包括氢气作业、储氢装置、水电解制氢设备、制氢主机、水电解槽

爆炸危险区。

爆炸危险区：

气象用制氢用氢建筑门窗边沿计算，半径为4.5m的地面、空间区域。

依据：

参照了《氢气站设计规范》（GB50177-2005）爆炸危险区域的要求。

4.一般要求

水电解制氢设备的产品、副产品涉及氢气、氧气、氢氧化钾,均属于危险化学品。

氢气无色、无嗅、无味，空气中高浓度易造成缺氧，会使人窒息；氢气比空气轻，泄露后会迅速向高处扩散，氢气与空气混合容易形成爆炸性混合物；氢气极易燃烧，属易燃气体，点火能量很低，在空气中的最小点火能量为0.017mJ，在氧气中的最小点火能量为0.007mJ。

一般撞击、摩檫、不同电位之间的放点、各种爆炸材料的引燃、明火、热气流、高温烟气、雷电感应、电磁辐射等都可点燃氢—空气混合物；氢气燃烧时的火焰没有颜色，肉眼不易察觉。

氢气燃烧范围较宽，在常温常压空气中的可燃极限为4%～75%（体积分数），在常温常压氧气中的可燃极限为4%～94%（体积分数），因此氢气—空气混合物很容易发生爆燃，爆燃产生的热气体迅速膨胀，形成的冲击波会对人员造成伤亡，对周围设备及附近的建筑物造成破坏。

氢氧化钾具有强腐蚀性。

其粉尘刺激眼和呼吸道；皮肤和眼睛直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤。

鉴于上述危险性，规定了作业人员必须持证上岗。