车用气瓶氢气充装安全技术
1  范围
本文件规定了车用气瓶氢气充装站(以下简称充装站)从事压缩氢气充装活动应具备的基本条件、人员、充装场所、充装设备、控制系统与检测仪表和质量保证体系等方面的条件。
本文件仅适用于站内采用压缩或液态方式存储氢,为燃料电池电动汽车车用气瓶充装压缩氢气的充装站。
2  规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;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。
GB 2894 安全标志及其使用导则
GB/T 24499 氢气、氢能和氢能系统术语
GB/T 29729 氢系统安全的基本要求
GB/T 31138 汽车用压缩氢气加气机
GB/Z 34541 氢能车辆加氢设施安全运行管理规程
GB/T 34584 加氢站安全技术规范
GB/T 37244 质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气
GB 50016 建筑设计防火规范
汽车安全技术GB 50028 城镇燃气设计规范
GB 50057 建筑物防雷设计规范
GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范
GB 50177 氢气站设计规范
GB 50235 工业金属管道施工规范
GB 50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范
GB 50257 电气装置安全工程爆炸和火灾危险环境电气装置施工及验收规范
GB 50275 风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范
GB 50516 加氢站技术规范
DGJ08 2055 燃料电池汽车加氢站技术规程
HG/T 20675 化工企业静电接地设计规程
T/CATSI 05003 加氢站储氢压力容器专项技术要求
TSG 07 特种设备生产和充装单位许可规则
TSG 08 特种设备使用管理规则
TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程
TSG R0005 移动式压力容器安全技术监察规程
TSG R0006 气瓶安全技术监察规程
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3  术语和定义
GB/T 24499 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
车用气瓶氢气充装站Hydrogen Filling Station,
为燃料电池电动汽车的车用气瓶充装氢燃料的专门场所。
4  基本条件
4.1  充装站应取得相关部门(规划、消防部门)的批准,在取得充装许可前,充装站不得对外营业。
a)新取证和搬迁的充装站应具有当地政府或者有关部门出具的《规划许可证》或其他能证明其合法性的文件,换证的充装站应具有当地政府或有关部门出具的《规划许可证》或能证明其为合法经营的行政许可文件;
b)按照消防主管部门的相关要求,充装站申请消防验收合格后获得的建筑工程消防验收意见书等。
4.2  充装站的场地、厂房、设备和充装工艺设施应是具有资质的设计单位设计。
4.3  充装站应建立健全的质量保证体系,制定适应充装工作需要的事故应急预案,并且能够有效实施。
4.4  充装站应建立和使用气瓶充装质量追溯信息系统,具有自动采集、保存充装记录的信息化平台,采用信息化技术对气瓶充装过程进行管理;
4.5  充装站应具备氢气储存能力。
5  人员
5.1  充装单位的法定代表人(主要负责人)应符合TSG 07 的相关要求,并了解氢气的物理、化学特性和相关安全要求。
5.2  配备的技术负责人的职称、能力应符合TSG 07 的相关要求,并掌握氢气的物理、化学特性和相关安全要求。
5.3  每个充装地址配备的专职安全管理员的资格和人数应符合TSG 07 的相关要求,并掌握氢气的物理、化学特性和相关安全要求。
5.4  每个充装地址配备的作业人员和检查人员的资格和人数应符合TSG 07 的相关要求,并掌握氢气的物理、化学特性和相关安全要求。
5.5  配备的化验人员应符合TSG 07 的相关要求。
6  充装场所
6.1  站内应设置车辆充装区和待充装车辆等待区,并有明确标识和相关的安全警示标识。
6.2  站址选择及站内平面布置应符合相关的法律、法规及安全技术规范的要求,还应满足以下条件:
a)工艺设备与站外建(构)筑物的安全间距,以及站内设施之间的防火间距,均应符合GB 50177、GB 50516、GB/T 34584及GB 50016 等规定;
b)充装站应设置符合GB 50177、GB 50516、GB 50057 及HG/T 20675 等规定的通风、防雷与接地、防静电设施;
c)充装站的消防设施应符合GB 50016 、GB 50516等规定;有爆炸危险区域的电力装置设计、施工与验收应符合GB 50028、GB 50058 和GB 50257 等规定。
6.3  站内充装作业区与氢气储存区、压缩机房之间应设有明显的界限,且采取有效的隔离措施;同时,应设有专业人员进入的安全须知及防止非专业人员进入的安全警示标识;
6.4  站内的标志、标识应符合GB 2894的规定。
6.5  应具有可供移动式压力容器检查和卸载的作业场地,并满足以下的要求:
a)氢气长管拖车、管束式集装箱的停车区域与站外建(构)筑物的安全间距、站内设施之间的防火间距、防火墙、配套设施、防静电接地等除应符合GB 50516 和GB/T 34584 等规定外,还
应满足以下的要求:
1)停车区域周围应设置防止人员误入的隔离设施,并有明显的安全警示标识;
2)停车区域应设置车辆限位装置,保证其与站外建(构)筑物、防火墙和设施有足够的空间,能有效防止氢气泄漏后燃烧产生的火焰危及长管拖车、管束式集装箱本体;
3)停车区域上方不应设置影响紧急情况下氢气扩散的建筑物。
b)液氢汽车罐车或罐式集装箱的停车区域、液氢储罐安装区域与建、构筑物的防火间距,配套设施,防静电接地等应符合有关安全技术规范和标准的规定外,还应满足以下的要求:
1)液氢储罐和设备应安装在室外,并不应安装在可能导致氢气聚集的区域内;
2)液氢储存区域需进行有效隔离,不应设有围堰,并有明确的警示标识;
3)无保温的液氢管道下方,液氢移动式压力容器停放处等区域的地面,应采用不可燃材料铺设。
7  充装设备
7.1  一般要求
7.1.1  充装站内的特种设备应符合TSG 08、TSG 21、TSG R0005、TSG R0006、GB 50516等法规和标准的规定。
7.1.2  设备及管道布置应考虑事故状态下可能产生的氢气火焰对设备本体、相邻设施及人员的危害,并进行氢气火灾危害评估。
7.2  氢储存容器
7.2.1 压缩氢气储存容器
7.2.1.1  压缩氢气储存容器应符合TSG 21的要求和相关标准的规定,设计压力大于41MPa的氢气储存容器,还应满足T/CATSI 05003的规定。
7.2.1.2压缩氢气储存容器还应满足以下的要求:
a)站内压缩氢气储存容器的氢气安全阀和放空阀放空管出口的方向,应考虑放空或泄漏状况下对人员通道和相邻设备的影响;
b)站内压缩氢气储存容器应在进出口设置紧急切断装置;
c)应有有效的保护装置,能保证储存容器内氢气的余压不低于设计确定的设定值。
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7.2.2 液氢储存容器
液氢储存容器除应符合有关安全技术规范和标准的规定外,还应满足以下的要求:
a)液氢储存容器、汽化器、低温绝热管道,以及所有可能积聚泄漏液氢的系统均应安装安全泄放装置;
b)液氢储存容器的钢制支撑或鞍座,基础底板以上的高度达到457 mm及以上的,外表面应涂覆耐火层,耐火等级应符合相关标准的要求。
7.3  氢气管道
氢气管道除应符合GB 50516、GB 50177、GB 50235、GB 50236、GB/T 29729、DGJ08 2055等标准及国家有关规定的要求外,还应满足以下的要求:
a)站内管子、管件、法兰、阀门和安全保护装置等管道组成件间,以及管道与设备等的连接方式应可靠有效,应能防止管道组成件或管道脱落。氢气管道上不应采用无防脱落措施的普通卡套连接方式;
b)地下(含地下管沟内)氢气管道:
1)地下(含上方无通风设施的地下管沟内)氢气管道应采用整根管子或用焊接方式连接;
2)上方有通风设施的地下管沟内的氢气管道如未采用整根管子或用焊接方式连接,应定期进行管道泄漏测试。
c)选用的氢气管子、管件及阀门,以及氢气管道内的软管、密封件等管道组成件,应能提供与氢在使用条件下相容的证明文件;
d)站内不同压力等级的每根氢气管道最大内径应符合表1的要求:
表1  设计压力与氢气管道最大内径对应表
7.4  氢气放空管
氢气放空管的设置,除应符合有关安全技术规范和标准的规定外,还应满足以下的要求:
a)不同压力等级的放空管不应直接连通,宜分别引至放空总管,并能可靠地防止放空时高压氢气窜入低压系统;
b)来自液氢系统的放空管应单独设置;
c)安全阀放空管截面积不应小于安全阀出口截面积,放空管的总压损应小于对应安全阀设定压力的10%;
d)放空口的截面积、高度及到临近设备的距离,应能有效防止放空口处氢气排放或燃烧时产生的热辐射和压力冲击波对临近设备、人员的影响,液氢系统放空口的布置还应考虑排放出的低温氢气下沉的影响;
e)放空管的材料应为奥氏体不锈钢,并可短时间耐受氢气燃烧,保持不破裂;
f)放空管的设计压力不应小于4.0MPa;
g)氢气放空管不应设置阻火器或可能阻碍氢气流动的部件和任何可能引起冰堵阻塞管路的装置。
7.5  加氢机
加氢机除应符合GB 50516 和GB/T 31138 等规定外,还应满足以下的要求:
a)35MPa加氢及70MPa加氢应有明显的区分标志和不同的接口;
b)70MPa的加氢应具备与车用气瓶加氢接受端口的通讯功能,在加氢前对车用气瓶进行自动识别,并在加氢过程中实时传输车用气瓶内压力、温度的监测信息。
7.6  氢气压缩机
氢气压缩机的安全保护装置、电气装置(包括电动机)的配置,除应符合GB 50516 和GB 50058等相关规定,氢气压缩机的安装和验收应符合GB 50275 的规定外,还应满足以下的要求:a)设置有入口压力低自动停车的联锁报警装置;
b)设置有防止氢气泄漏到油路系统的安全保护装置。
7.7  预冷装置
预冷装置的设置,除应符合GB 50516、GB/T 31138等的规定外,还应在系统内设置压力检测及超压泄放装置。
8  控制系统与检测仪表
8.1  一般要求
8.1.1  充装站的控制系统与检测仪表应符合GB 34584、GB 50516、GB 50058和GB 50257 等相关要求。
8.1.2  充装站应配备有集中控制系统,并具备当站内系统参数超出安全范围或处于其它非正常工况时,能自动报警并具有自动紧急切断、紧急停车等应急功能,同时,还应具备远程手动紧急切断、紧急停车功能。
8.1.3  应对站内的控制系统进行安全风险评估,评估结论至少应包含以下内容:
a)站内控制系统自动报警并联锁动作后,能否有效地防止事故的发生,并不再产生附加的损害或需要人工进行进一步的干预;
b)仪表和控制系统处于失效状态时,相关阀门和联锁是否处于安全位置;
8.2  泄漏监测和火焰探测装置
8.2.1  充装站的氢气泄漏监测装置、火焰探测装置等报警系统应符合GB 50516 的相关规定。
8.2.2  氢气储存区、压缩区和车辆充装区域,应设置氢气泄漏监测装置和火焰探测装置,并具有发现泄漏的氢气或火焰后,自动报警并紧急切断、紧急停车等应急功能。
8.2.3充装站应配备便携式氢气浓度探测报警仪,定期对站内氢气易泄漏、易聚集处进行探测和分析,若氢气含量达到0.2%,应立即查明原因并进行处理。
8.2.4氢气管道组成件连接处,设备、阀门、仪表接口处,宜设置如温度检测带等氢气燃烧探测装置,并具有发现火焰后,自动报警并紧急切断、紧急停车等应急功能。
8.3  压力表
压力表应选择事故发生时能避免对人员伤害的类型,如采用安全玻璃和后背喷出孔型等。
9  质量保证体系
9.1  一般要求
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