高壓氫氣充裝設計中的注意事項

有些氯堿企業把氫氣加壓至20MPa后充裝到氫氣撬裝車、氫氣鋼瓶等，再為下游用氫企業服務。這樣降低了成本節約了社會資源。下面介紹下高壓氫氣充裝設計過程中注意的問題。

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，最好將氫氣充裝布置在常年最小風頻率向下的風側，并應遠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氫氣壓縮機廠房易獨立布置，嚴禁與其他建筑物混建。

1.3 所建裝置最好設置不燃燒的實體圍墻，其高度不應低于2.5m。

2 氫氣壓縮機的選型要求

2.1 氫氣壓縮機組的選型要求

壓縮機一般分為透平式和容積式兩大類。壓縮機的選擇完全取決于使用單位的技術要求。例如，氣體種類，容積排量，壓力等。對于高壓（20MPa及以上）的氫氣，只能采用隔膜式和活塞式壓縮機。

活塞式氫氣壓縮機的技術優點是：效率高，機組控制系統相對簡單，氣量調節時排氣壓力幾乎不變，可靠性高。

隔膜式壓縮機具有壓縮比大，壓力范圍廣，密封性好的特點。由于它的氣腔不需要任何潤滑，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。

根據排氣壓力的不同，一般分為單級和兩級壓縮。一級壓縮一般從0.1MPa到1MPa，二級壓縮一般從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輸送氫氣。

2.2 氫氣壓縮機材料要求

安全性、經濟性和維修方便是選擇高壓氫氣壓縮機的基本要求，在保證安全的前提下，盡量做到經濟、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，氫氣壓縮機通常選擇316奧氏體不銹鋼材質。

2.3 氫氣壓縮機控制保護系統要求

隔膜式壓縮機配置以下基本保護點。

1）4個缸體部件膜片破裂保護。當膜片破裂時，控制系統報警停機。

2）齒輪泵潤滑油油壓保護。當齒輪泵油壓低于設定值時，控制系統報警停機。

3）主軸瓦潤滑油溫度保護。

4）排氣溫度保護。

5）冷卻水流量保護。

6）曲軸潤滑油油溫保護。

7）進氣壓力保護。

8）排氣壓力保護。

3 工藝管道設計

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構。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

工工藝看，低壓部分壓縮后氣體經緩沖到高壓入口，然后加壓到20，低壓出口緩沖罐影響管道內氣流脈動，造成管道振動。為減少管道振動，應盡可能減少管道彎頭數量，管道走向盡可能少走彎路。適當增加管道支架和管道的剛度。

4 氫氣充裝系統安全要求

在氫氣管道上應設置超壓泄放安全閥；

為了平衡氫氣壓縮機入口壓力，防止喘振發生，應設置氫氣回流閥；

氫氣系統應設置氮氣吹掃放空閥，系統停車排氮放空管應接至室外安全處；

設置氣瓶內余氣及含氧量測試儀表；

所裝的撬裝車與接管之間應加設拉斷閥，防止撬裝車事故滑動時拉壞管道閥門。

另外。來自離子膜電解系統的氫氣中的水含量較高，對隔膜式壓縮機的膜片會產生一定的影響。因此，最好在壓縮機入口前增設水除霧器和干燥器。

文章作者：李學斌，楊振東(遼寧方大工程設計有限公司 )