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直击长沙|CQC刘鹏华:加氢站安全检查与隐患排查服务

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2022-12-01 浏览:

中国储能网讯:11月24-26日,由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合主办,100余家机构共同支持的湖南(长沙)电池博览会暨第二届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新能源、新机遇、新高度”。

会议期间,组委会邀请了中国质量认证中心高级工程师刘鹏华分享主题报告《加氢站安全检查与隐患排查服务》。以下是发言主要内容:

刘鹏华:尊敬的各位老师,各位嘉宾,大家上午好!非常抱歉,疫情防控,我不能出北京,只能通过线上的方式跟大家分享一下,中国质量认证中心在加氢站安全检查和隐患排查中的经验。

分为四个方面进行分享:第一个是加氢站加氢流程,二是安全设计和安全标准,三是安全检查和隐患排查重点内容,最后是总结和建议。

加氢站是一个新型行业,在我国目前发展比较迅速,截止到目前我国的加氢站数量已经突破了300座,加氢站的审批和监管部门非常多,各地区的管理边界还都在摸索当中,但是政府机关普遍有安全检查和相关的需求。对于加氢站的安全检查而言是跨越多系统的专业技术服务,具有一定的技术门槛,需要我们的技术团队具有危险源识别和现场的安全检查、检验、检测以及安全评估等方面的项目经验,还要具备一定的相关的专业技术资质才能够胜任。我们中国质量认证中心开通了加氢站安全检查和隐患排查技术服务,可以为业主提供全过程的安全评价服务。通过供氢方式的不同,可以把加氢站可以分为两种,一种是外供氢加氢站,一种是现场制氢加氢站,它们的主要区别就是氢源的不同。外供氢加氢站主要通过长管拖车,将氢气运送到站内,提供氢源保障。而现场制氢加氢站,不仅可以通过外供氢能方式保障氢源,在紧急的时候也可以通过水电解制氢系统或者是站内的天然气重整系统来提供氢源保障。

也可以从加氢站型式上进行分类,分为固定式加氢站和撬装式加氢站。固定式加氢站特点主要是以下几个方面,这个是2005年我国第一座加氢站,在当时具有50标方每小时的现场水电解制氢系统,还有一台50标方每小时的现场天然气重整制氢系统,所以它是站内制氢站,目前这两套系统都已经废止掉了,主要是通过外供氢的方式来提供氢源的。它的站内目前安排了两套45兆帕的固定式补氢容器。

撬装式加氢站的特点就跟前面的固定式不同,占地没有固定式的储氢容器,主要通过外供氢的方式来供氢的,核心的就是把压缩机和加氢机两大核心的设备通过一个压缩撬整合在一起,为氢能源电动车提供压缩机直加的加氢服务。

另外还可以通过压力分类不同,根据国际上通用的标准,SAEJ2601系列的标准,将按加氢站分为35兆帕、70兆帕两种。

主要区别可以看一下这个表,在三大核心设备当中,加氢机这块35兆帕不需要预冷,而70兆帕必须设置预冷。在北方要求在温度零下20℃以下,在南方湿热地区必须要预冷到零下40度以下才能够保证氢安全。对于加氢枪而言不仅是形式的不同,接口的形式有区别。另外一个核心的区别是70兆帕由于加速压力过高,为了保证氢系统的整体安全,所以70兆帕的氢燃料汽车带着站车通讯的模块,所以相关的加氢枪带红外的接受器,主要通过红外传输协议进行站车方面的通讯,确保在加氢的过程当中不会超温也不会超压。

对于站用的储氢容器而言,35兆帕的充灌最高压力可以达到45兆帕,而70兆帕的储罐,常规设计压力约90到100兆帕才可以。氢气压缩机而言35兆帕单级压缩就可以达到要求,因为压缩比相对来讲比较低,一般5到20兆帕之间的进气压力压缩到45兆帕就可以达到了,70兆帕的压缩机需要进行两级压缩才能够达到90兆帕的要求的压力。

加氢机有两种方式,一个是独立进行设计,在我国比较常见,35兆帕就是35兆帕的,70兆帕就是70兆帕的。

在国外很多的地区主要是为了节省相关的空间,集成性,就把加氢机做在一起,一台压缩机可以提供两种加氢服务。

目前加氢站的设计趋势向着更高、更快、更强三个方面来进行设计,“更高”指的是更高的储氢密度,“更快”指的是冲装速度,“更强”指的是更强的盈利模式,因为现在由于氢源的价格比较贵,所以大部分的加氢站的运营商属于亏损状态。

对于监管要求,监管部门也没有放松,也是向着更高、更快、更强三个方面来发展的,“更高”需要具备更高的专业能力要求,加氢站整个项目有四大核心专业,一是化工专业,二是电气专业,三是自控专业,四是化工设备专业。“更快”指的是加氢站的运营商需要更快的隐患、事故响应机制,这是政府部门的应急和消防两个部门的要求。“更强”指的是为了安全管理,加氢站的业主需要更强的安全意识、管理手段。

这是一个典型的加氢流程,是冬奥会期间承担保供任务的相关的加氢站提供的加氢流程。车辆进入加氢站之后,首先需要确认车辆信息,车辆停稳之后需要扫码电子标签进行二次安控,确认车载氢系统信息,最后在加氢完毕进行统一的结算。对于不同的地区有监管方面的不同,北京要求车辆进入加氢站之前,站内工作人员需要手持氢气机监测仪对车载氢系统,无论是35兆帕还是70找都要进行相关的检测,确保车载氢系统的安全。

下面来分享一下加氢站的安全设计和安全标准方面的标准要求,对于加氢站的要求,首要做的核心内容就是保障氢的安全,核心就是防止氢气泄漏,这个是总体要求,通过两个手段来进行实现:一是压力轨道直接跟氢气所接触的所有的材质要确保防止氢散,不要受氢气相关的影响。二是涉氢设备、压力容器、压力管道、压力阀门在使用之前,甚至安装之前进行耐压、保压和气密性的检测等相关的测试,还要出具相应的测试报告。

对于氢气一旦发生泄漏,主要通过三个方面来防止安全事故的扩大。一是防止扩散,要设置氢气泄漏的检测系统,需要跟站内的控制系统进行连锁,泄漏要及时切断氢气的供应,并且安全停止所有设备。二是防止集聚,对于封闭的涉氢空间,必须设置防爆和强制排风系统,与各类安全连锁系统联动,这里的联动指的是站内的控制系统和火灾报警系统。

对于罩棚类结构,因为有一些加氢站设备是开放的,罩棚以平面为主,防止尖顶产生氢气聚集的效果。最后氢气泄漏、需要做到防止灼烧。站里建构物需要选择一定级别的防火材料。各类电器设备和线缆的连接应采用防爆结构,尤其是核心设备,加氢机、压缩机和压力储罐方面。

如果发生火灾,要及时控制影响,首先措施必须设置火焰探测系统,监测各类设备,包括压力容器,管道和阀门接口。二是必须设置基于火焰探测器的联锁控制系统,一旦着火,及时切断氢气供应,安全停止所有设备,在平面布局方面要设置合理的安全距离,设置符合标准的防火墙等。

下面是关于氢安全方面的标准汇总,如果涉及到站内制氢,参考标准就连锁到了制氢方面的标准,主要以国标50177-2005,这个标准目前正在修整之中。19774目前相关机构正修订当中,19774针对于制氢系统,水电解制氢系统技术规范要求,而50177涉及到制氢站的相关技术要求。

对于加氢而言,有两个国家强制性的安全标准,一个是国标的50516,单纯的加氢机技术规范,在去年进行了统一的修订。另外一个是国标50156,针对于合建站,相比于50516有特殊的说明,对于设计方面有具体要求。加氢机方面,在今年对国标31138-2014进行了修订,新国标将原来只有35兆帕的加氢机扩充到70兆帕,未来70兆帕建站之后加氢机有了可以参考依据的标准。

如何加氢站的关键设备提供质量保证呢,CQC开通了全过程的检测检造服务,为什么开通这个服务呢?加氢站内部的核心设备中,我们在排查的过程中加氢站方面最主要的矛盾在于加氢站的设备可靠性,主要指的是压缩机的可靠性,如果我们使用的隔膜压缩机也好,还是液驱活塞压缩机也好,隔膜压缩机如果发生了损害,甚至压缩机的液驱油进入压力管道、压力容器,甚至打到车载氢系统里面,造成不可估量的损失,一旦发生损害,修复起来大量的人工和工时进行修复。针对这些痛点,我们提供了关键设备的全过程质量监控服务,为业主的设备质量保驾护航。对于设备质量相关的服务,首先通过设计评审,根据加氢站的工艺要求对加氢设备的选型和压缩机的选型提供设计方案的审查,在必要的时候进行HAZOP分析、LOPA分析服务。对于重点设备的全过程质量建造服务,在制造环节进行督促、检查、跟踪,可以对设备在制造环节进行随即抽检,对零部件发货清单、设备铭牌、设备材料进行出厂检查,在出厂前保证设备的包装,对于有能力进行出厂测试的厂家,提供协助出厂前设置,相关的技术服务。另外可以保障设备的制造交付周期,制造周期是以月为单位,及时识别延期的风险,

加氢站验收评价,我们编辑了技术规范,针对于加氢站和加油加氢合建站,从四个方面,设计、安全、性能和运维来进行加氢站的验收评价。

首先看一下设计安全,设计安全一共有四大核心问题,一是本质安全,二是标准符合性审查,三是安全保护,最后是逻辑连锁隐患。我们在评审加氢站的设计过程当中发现有很多的经验缺乏,导致设计总图、逻辑、工业的PID图这些方面都有或大或小的问题。我们来看几个典型的问题。

一是设计布局问题,没有经验的厂家在设计的过程当中把站内的设备进行分开,这个我们一般是把它作为一个整体的设备进行划分的,一是节约空间,二是减少着火源或者是危险源的统一管理。二是阀位顺序隐患,在审查的过程当中,对于控制而言,在一些特殊的要求能够达到工艺所要求的控制逻辑,而我们在实地设计的过程当中针对于控制阀相关的位置,相关的逻辑连锁都是有一定的设计经验在里面,这里面的设计就是缺乏设计经验的体现。三是逻辑实现,很多的厂家因为涉及到了设备选择的问题,比如说加氢站内部压缩机可能设置备用,什么时候开,主要的常用设备,另外什么时候开备用的设备,都没有搞清楚逻辑,用了大量的或语句,这个在加氢站实际使用的过程当中要尽量避免的,因为会造成很多的逻辑错误。从这几个方面可以看出,在加氢站的设计方面需要保证本质安全,一旦本质安全出了问题,如果在后续的安全检查过程当中就要求做很大程度的整改,带来很多没有必要的麻烦。

在现场检查的过程当中我们最关心的是设备安全审查,一是设备选型和制造标准复合型检查,二是操作规程,三是椒盐的记录,四是可靠性检查,五是站里面的设备使用更换、废弃记录,六是保证气体质量,七是根据各地的要求,可能有一些地区建立了统一的监管平台,要求加氢站建立相应的站内的监管平台,将需要监管的数据进行实时的传递,对建设的补贴和运营补贴相关的。

压缩机是检查核心中的核心,是站里面唯一的动设备,主要是在以下几个点进行检查,一是防爆和强制排风系统,这里针对封闭的压缩机区间而言;二是氢气的泄漏检查,三是对于整个外壳和功能进行检查,最后是氢气泄漏、聚集、扩散、着火的设计原则方面的检查。

在储氢系统检查方面,主要针对火焰探测器、消防设备、氢气泄漏传感器、单向阀和截至阀校验、压力表和安全阀校验,安全方面的保障措施,核心的检查思路也是要防止氢气泄漏,如果发生泄漏,要防止聚集扩散、着火,一旦发生火灾要控制火灾事故的影响。

加氢站采用平顶式的罩棚,不会导致氢气的聚集,但是有一些临时的罩棚有结构梁,可能导致氢气的聚集,一些加氢站罩棚采用了有造型的罩棚。曲线的造型还好,如果是带一些角度的,直角、斜角的结构就会导致氢气的聚集,另外就是罩棚上设置火焰探测器,氢气泄漏的传感器。在设备区设置设备的紧急按钮以及防撞护栏,防护台阶,防撞护栏是比较容易产生安全隐患的一个点,很多的防撞护栏没有防护到加氢机本体上,设置在立柱的两端,这样的防护栏就不太容易保护加氢机的本体,而加氢机内部有高压的压力管道,所以尽量避免跟加氢车辆的安全隐患。

安全装置方面,在相关的区域内设置安全装置,一旦检测异常,及时切断氢气的供应,连锁到所有动设备停机。一是检测氢气是否有泄漏,二是火焰探测器,检测肉眼无法识别的氢气火焰,氢气着火的过程当中是淡蓝色的,在白天可以认为是透明状态,所以在新的国标50156方面,尤其是撬装站,老版的要求没有火焰探测器,在新版的要求里面,消防的部门特意加了相关的要求,要在撬装区域内设置火焰探测器。

安全管理审查,一是安全管理责任制的落实情况,二是人员管理制度、作业资质、培训考核,三是设备管理制度,四是作业许可,尤其是危险作业管理方面,五是人员管理档案,六是外来人员管理,这个各个地区要求点不一样,可以根据不同法律法规的要求和相关的文件进行特殊化或者是地区化的修改。

这张图中管道吹扫、清洗检验记录不完善,没有给到最后的清洗结果,不太符合规范要求,二是冲撞记录,要有手写的,也要有通过加氢机的数据整理和归纳。如果纯手写会有漏、有误,通过机器信号的收集和整理可以起到查漏补缺的作用。

在应急管理审查领域中,各个地区有相关的政府机关相应的要求,主要针对于一是应急管理制度的建设,二是专项应急管理制的建设,三是应急的预案,四是应急的演练,还有应急演练的效果以及人员的应急意识,五是相关管理物资方面的制度,六是安全隐患排查。

我们可以看到应急预案演练只有描述的过程,效果的评估,但是总体而言演练记录缺失了一些过程性的,包括演练过程中的照片,还有一些操作人员的考核情况。还有旁边的消防站,这个消防站已经很久没有使用过了,里面积了不少的灰,很多消防的设施拿出来没有办法直接用,对于主管部门来讲非常的忌讳,运营的单位时刻保持警惕之心,防止产生安全事故,一旦发生安全事故,进行快速的响应,提高人员的整体演练意识以及响应速度,是非常有必要的。

CQC已经为上海临港新片区提供了加氢站检查支持,也承担了广州市加氢站安全检查任务,我们也承担了北京市的加氢站安全检查任务,到目前为止北京市的安全检查已经经历了五轮,包括为冬奥会的保障供应提供安全检查,承担了相应的任务,检查效果非常好,对四个冬奥会的加氢站完成300多项检查,发现了解决40余项问题,并相关主管部门和加氢站运营部门提供了很多的意见和建议,保证了四座加氢站在冬奥期间无故障运行,为绿色冬奥的如期召开提供了专业的技术保障。

最后我们来总结一下今天的分享,CQC提供的检查依据是非常严谨的,编撰相应的依据是依据国家标准和地方的法律法规,主要的内容是以性能为主,结合包含部分的运营管理指标,这个是根据不同地区,不同的要求来进行编撰的,对于所在地的特殊要求,以及加氢站的运营单位,他们的一些特殊需求,可以快速的迭代,具有区域替代的技术规范,有利于为不同地域的客户打造个性化、一站式的解决方案。

我们在安全核查方面,性能核查方面,对加氢站的本质以后进行相应的保障,在现场的检查过程中对加氢站的运维能够,日常的运营管理,对政府部门提供技术支持,以及最后为整个氢能事业的发展以及社会大众展示央企服务国家战略,担当的责任,传播低碳发展的理念,服务清能产业健康稳定发展。

通过对北京市、广州市以及上海市临港的加氢站安全技术检查服务,CQC建立了完整的技术体系和服务能力,定制了加氢站设施与运营管理专业技术实施方案,制定了质量评价规范以及检查的细则,技术报告的模板等相应的配套文件,建立了加氢站核查相关的技术服务能力,通过完善标准和规范,为我国的加氢站技术验收有序提供重要的案例参考,同时参与到了北京市的加氢站安全技术监管的地标方面的标准核查和制定。

同时也在氢的上游这块开通了相关的产品认证服务,包括制氢整流器产品认证,认证依据根据国家的标准3859.1和34120进行认证的,认证的模式采取送样检测或者是现场实验,三个方面保证认证的有效。

在水电解制氢方面,开通了水电解制氢系统节能认证,支持的实验室具备国家目前唯一的强制性资质,是具备资质的权威的实验室。为了提高认证采信,CQC通过了“节”字标的使用许可,和氢能产品的认证,进行共同推广使用,认证的模式通过现场实验和工厂检查,最后的监督检查对认证服务的有效保障。

最后分享的总结

氢能产业发展面临的质量挑战是非常严峻的,我们提供加氢站验收评价和核心装备全过程质量监控,帮助业主和监管部门提供相应的解决方案。提出如下建议:

一、建设单位、运营方方面加强氢能装备检测认证要求,进行招标采购时优先采用获得认证的产品,把控设备前端质量,确保氢安全的本质设计安全。

二、项目单位应提升设计、安装、运行全生命周期质量管理水平,需要选取有资质和技术能力的第三方机构提供全程把关服务,确保项目设计和建设符合标准要求,把控建设后端质量。

三、建设行业可以针对核心技术的前沿领域相关的标准和科技攻克形成创新联合体,对关键领域的重点问题、难点问题进行标准的空白和补充以及技术空白的前沿探索,做到未雨绸缪的效果。

这是我今天的分享,谢谢大家!

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