氢气加氢站技术规范

中华人民共和国国家标准氢气加氢站技术规范GBXXXX-XXXX条文说明1、总则1.0.1本条是本规范的宗旨。鉴于氢气是可燃气体，着火、爆炸范围宽，下限低，但氢气密度小、扩散迅速；加氢站的安全可靠运营至关重要。所以加氢站的设计、施工、建造必须认真贯彻各项方针政策，应切实采取防火、防爆安全技术措施。加氢站建设时，应认真分析比较，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计方案，认真执行本规范的各项规定，确保氢气加氢站的设计、施工均能做到安全可靠、满足使用要求。1.0.2本条是本规范的适用范围。氢气加氢站的建设是发展环境友好的氢能汽车的不可缺少的基础设施建设，也是城镇建设的重要基础设施内容，为了充分发挥各类城镇现有的汽车加油站、加气站、加油加气站的功能条件，根据近年来欧洲、美国、日本等已建的数十个氢气加氢站的建造、运营经验，本条考虑可在已建的汽车加油站、加气站、加油加气站内增建氢气加氢站的可能性或在新建氢气加氢站时同时规划合建加油站或加气站或加油加气站。这样建设的“合建站”既可减少占地面积、降低建造费用，也可方便运行管理和使用。这里需要说明的是为适应液化天然气的发展、应用，这里所指的天然气加气站包括压缩天然气加气站和液化天然气加气站。1.0.3目前国内外氢能汽车包括燃料电池汽车、氢气内燃发动机汽车和氢气天然气混合燃料汽车均处于开发应用的起步阶段，为了方便地取得氢源，在一些加氢站的建设中，在加氢站内同时设有制取氢气的设施，为此本条规定制氢站的设计还应遵守现行国家标准《氢气站设计规范》GB50177的相关规定。1.0.4由于在现行国家标准《汽车加油站加气站的设计与施工规范》GB50156中已对汽车加油、加气站的设计、施工作了相关规定，本规范不再重复，所以本条规定“合建站”的设计、施工除遵守本规范的规定外，还应遵守现行国家标准《汽车加油站加气站的设计与施工规范》GB50156的相关规定。1.0.5制定本条的依据是：1、氢气的主要性能：气态氢的密度为0.0898kg/m3（101。3KPa、0℃时），为空气密度的约十四分之一；无色、无嗅的可燃气体，在空气中的着火温度为574℃，在氧气中的着火温度为560℃；着火燃烧界限为在空气中4%～75%（体积）、在氧气中为4.5%～94%（体积），爆轰界限为在空气中18.3%～59%（体积），在氧气中15%～90%（体积），最小着火能为在空气中0.19mJ、在氧气中0.07mJ；氢气易扩散、易泄漏，由于分子量小和粘度小，约比空气扩散快3.8倍，所以氢气既比空气轻，又易扩散，一旦泄漏到周围环境中，一般呈上升趋势。2、根据氢气在空气中燃烧爆炸界限，按现行国家标准《建筑设计防火规范》的规定，加氢站应为“甲类”。3、按照现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058中的有关规定，确定加氢站内的氢气压缩机间、氢气储罐等有爆炸危险区域为1区或2区的理由是：⑴有爆炸危险的氢气压缩机间、氢气纯化间等的面积、空间均不大，设备布置也较紧凑，所以本规范规定在建筑物内部均以房间为单位划分有爆炸危险的范围。⑵GB50058规定，“1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；”并在注中明确：“正常运行是指正常的开车、运转、停车，易燃物质产品的装卸，密闭容器盖的开闭，安全阀、排放阀以及所有工厂设备都在其设计参数范围内工作的状态。”加氢站内有爆炸危险的房间或区域内的生产设备在开车、停车时，均有可能出现爆炸性混合气体环境。⑶根据规定，释放源级别和通风方式与爆炸危险区域划分和范围之间的关系是：在自然通风和一般机械通风的情况下，第一级释放源可能导致1区；局部机械通风，可将爆炸危险区域的范围缩小或使等级降低。调查表明，国内的已建的氢气站内有爆炸危险房间均设置了自然通风和一般的机械通风，但未设局部通风。因此，在氢气站的制氢间、氢气纯化间、氢气压缩机间、氢气灌装间等房间内爆炸危险物质的释放属于第一级释放源，其爆炸危险区域的划分应定为1区。⑷按照《爆炸和火灾险环境电力装置设计规范》中的有关条款的规定，加氢站室外氢气罐的周围空间及其氢气放空管周围空间规定为2区有爆炸危险场所。⑸本规范附录A是根据前面的叙述和现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058中的有关规定，对加氢站爆炸危险区域的等级范围划分作了规定，并附图说明。1.0.6与本规范有关的标准、规范主要有：《建筑设计防火规范》GB50016、《氢气站设计规范》GB50177，《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156，《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058、《供配电系统设计规范》GB50052、《电力工程电缆设计规范》GB50217、《建筑物防雷设计规范》GB50057、《气瓶安全监察规程》、《10KV及以下变电所设计规范》GB50053、《低压配电设计规范》GB50054、《工矿企业总平面设计规范》、《氢气使用安全技术规程》GB4942、《压缩空气站设计规范》GB50029、《工业企业设计卫生标准》等。3、基本规定3.0.1目前国内外已建成的氢气加氢站的氢气来源有：长管拖车运输供应高压气态氢，一辆拖车运输25～35MPa的高压氢气约5000Nm3；加氢站内自备水电解解氢装置或天然气转化制氢装置，制取氢气经加压、储存供应氢气；氢气管道输送氢气只是个别的；液态氢槽车供应液态氢，在加氢站内设液态氢储罐，以液态氢直接对氢能汽车上的液氢贮罐加氢。鉴于我国的液氢生产较少，且价格昂贵，所以本条推荐采用三种氢气来源，但在条件合适且只是作为示范或试验使用时，采用液氢供应也是适宜的方式。本条明确规定“加氢站与天然气加气站或与加油站可联合建站”。采用合建站的方式既有利于节省建站用地、降低建设投资，也有利于加氢、加气、加油的经营管理；且可促进氢能汽车基础设施的建设。据了解欧、美、日等研发氢能汽车较早的国家已建的数十个加氢站中不少是采用合建站的方式。表1是国内外一些氢气加氢站的设置状况。表1一些加氢站的设置状况加氢站名氢气来源合建状况德国柏林加氢站外购液态氢与加油站日本外购气态氢与加油站美国外购与加油站上海安亭外购气态氢、氢气长管拖车输送独立建设北京外购气态氢、氢气长管拖车输送独立建设北京飞驰绿能自备制氢（水电解）独立建设3.0.2制定本条的依据有：1、加氢站内储氢罐容量是按业务量确定，储氢罐容积越大，其危险性越大，对周围建筑物、构筑物可能产生影响程度越大，参照有关标准规范的规定，本条按储氢罐的总容量和单罐容量大小，将氢气加氢站划分为三个等级，以区别不同容量的加氢站作出不同的规定或要求。本规范中的储氢罐主要有2种形式，即固定式氢气储罐和氢气储气瓶。2、在现行国家标准《氢气站设计规范》GB50177中，对氢气罐按氢气罐总容积（m3）划分为≤1000、1001～10000、10001～50000、500004个等级作出了不同的规定。在现行国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156中对加油站的等级划分见表2，加油和压缩天然气加气合建站的等级划分见表3，据GB50156的条文说明中认为：①加油站的油罐容积宜为3-5天的销售量；年销售量为5000t/a的加油站在我国城市中已建设很多，此类加油站的油罐总容积需达到65～110m3，所以将二级站的油罐总容积确定为120m3；②建设在城市郊区或公路两侧等开阔地带的加油站可以允许其油罐总容积比城市建成区内的加油站油罐总容积大一些，所以将一级站油罐总容积确定为121～180m3；③三级加油站是从二级站派生出来的，在城市建成区内建筑物、构筑物比较密集，若按二级加油站建站，有时不能满足防火距离要求，需要减少油罐总容积，以降低加油站的运行风险，将三级站的油罐总容积规定为等于或小于60m3；④加油站油罐的单罐容积的限制，既考虑了安全因素，又考虑了加油站的运营需要，⑤柴油的闪点较高（属丙类），其危险性远不及汽油（甲类），所以规定柴油罐容积可折半计入油罐总容积。3、按燃油、氢气的能量密度进行折算，1m3燃油约折算为250kg·H2，在加油站的等级划分中的油罐总容积分别为180m3、120m3、60m3，相对应的氢气量约为45000kg、30000kg、15000kg；油罐单罐容积为30m3、50m3，相对应的氢气量为7500kg、12500kg。本条规定的加氢站等级划分的储氢罐总容量分别为6000kg、3500kg、2000kg；储氢罐单罐容量分别为2000kg、1000kg、500kg，按能量折算仅为燃油的八分之一左右。本条这样规定是考虑两方面因素，一是人们对氢安全、氢能汽车的认知度，二是氢能汽车在起步阶段数量较少的状况。4、本条规定的氢气加氢站的二级站的储氢罐的容量用于充装公交汽车时，约可满足20～35辆三天的氢气耗量；若用于充装轿车，约可满足90～160辆三天的氢气耗量，根据氢能汽车的发展情况预测已能满足相当一段时期的需要，因此作了本条的规定。对于建设在城市郊区或公路两侧等开阔地带的加氢站的储氢罐的总容量比二级站放大到3500～6000kg，与三级加油站相似；在城市建成区内建设加氢站时，由于受到防火距离和安全因素的限制，将储氢罐总容量减少至2000kg。3.0.3加氢站内的储气设施是用于储气和均衡地对氢能汽车充灌氢气，本条推荐储氢罐总容量确定的基本要求，实施时应根据具体工程情况认真分析、计算。氢气储罐的容量越大，其危险度和影响越大，为此本条规定在重要公共建筑区域内的储氢罐总容量不得超过1000kg，并且储氢罐与相关建筑物、构筑物的防火间距应严格遵守本规范第4.0.4条的规定。3.0.4在城市建成区内，一般具有人口密度较大的特点，并可能设有各种类型民用建筑或工业建筑；为使设在城市建成区内以自备制氢装置供氢的加氢站易于选址和有利于安全可靠、稳定运行，本条规定自备制氢装置的制氢量不宜超过1000Nm3/h。该每小时制氢能力大约可以满足2辆燃料公交汽车的日用氢量。3.0.5制定本条的依据主要有：1、在第3.0.1条的条文说明中，已说明“合建站”的优势和国外一些加氢加油或加氢加气合建站的实例。2、参照我国现行国家标准《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156中第3.0.3条、第3.0.7的规定，确定本条规定的加氢加气合建站的等级划分。该规范加油站的等级划分见表2，加油和压缩天然气加气合建站的等级划分见表3。表2加油站的等级划分级别油罐容积（m3）总容积单罐容积一级120V≤180≤50二级60V≤120≤50三级V≤60≤30注：V为油罐总容积；柴油罐容积可折半计入油罐总容积。表3加油和压缩天然气加气合建站的等级划分级别油品储罐容积（m3）管道供气的加气站储气设施总容积（m3）加气子站储气设施总容积（m3）总容积单罐容积一级61～100≤50≤12≤18二级≤60≤30注：柴油罐容积可折半计入油罐总容积。3.0.6由于氢气加氢站的危险程度主要与站内储氢罐的总容量和储氢罐单罐容量有关；而加油站的危险程度主要与站内油罐总容量和油罐单罐容量有关，因此加氢加油合建站的等级划分应与加氢站、加油站的等级划分相对应，并考虑合建后危险程度的迭加因素和满足加氢、加油的安全运营需要，使某一等级的加氢站和加油站合建站的危险程度与同一级别的加氢站或加油站的危险程度基本相当的要求划分合建站的等级。3.0.7撬装式加氢装置或移动式加氢装置已在国内外出现，并具有灵活性和满足用氢量较少的示范工程等的需要。此类撬装式加气装置一般是固定在专用的汽车底盘上或汽车的专用拖车的底座上，可采用汽车根据需要运输或牵引运输至规定的专用场所进行加氢作业，为确保安全，撬装式加氢装置应具有较严格的安全技术设施，如密闭空间的氢气浓度报警装置、通风设施和事故排气机、安全泄放装置和电气防爆设施等，其相关安全技术措施应与撬装式水电解制氢装置或变压吸附提纯氢装置的安全措施相似，所以本条规定应参照执行现行国家标准《水电解制氢系统的技术要求》GB/T19774《变压吸附提纯氢系统技术要求》GB/T19773的相关要求。4、站址选择4.0.1在选择氢气加氢站的站址时，应将符合城镇