高压氢气充装设计中的注意事项

有些氯碱企业把氢气加压至20MPa后充装到氢气撬装车、氢气钢瓶等，再为下游用氢企业服务。这样降低了成本节约了社会资源。下面介绍下高压氢气充装设计过程中注意的问题。

1 氢气充装选址要求

1.1 因氢气属于易燃易爆气体，在考虑选址时，最好将氢气充装布置在常年最小风频率向下的风侧，并应远离有明火或火花的位置。不得布置在人员密集地段和主要交通要道。

1.2氢气压缩机厂房易独立布置，严禁与其他建筑物混建。

1.3 所建装置最好设置不燃烧的实体围墙，其高度不应低于2.5m。

2 氢气压缩机的选型要求

2.1 氢气压缩机组的选型要求

压缩机一般分为透平式和容积式两大类。压缩机的选择完全取决于使用单位的技术要求。例如，气体种类，容积排量，压力等。对于高压（20MPa及以上）的氢气，只能采用隔膜式和活塞式压缩机。

活塞式氢气压缩机的技术优点是：效率高，机组控制系统相对简单，气量调节时排气压力几乎不变，可靠性高。

隔膜式压缩机具有压缩比大，压力范围广，密封性好的特点。由于它的气腔不需要任何润滑，从而保证了压缩气体的纯度。特别适合易燃易爆，有毒有害，高纯度气体的压缩、输送和罐装。

根据排气压力的不同，一般分为单级和两级压缩。一级压缩一般从0.1MPa到1MPa，二级压缩一般从1MPa到20MPa，流量一般为5~1000m3/h。

从安全角度考虑，一般选用隔膜式压缩机输送氢气。

2.2 氢气压缩机材料要求

安全性、经济性和维修方便是选择高压氢气压缩机的基本要求，在保证安全的前提下，尽量做到经济、维修便利。一般在高温高压下，奥氏体不锈钢能避免氢气的晶间腐蚀，氢气压缩机通常选择316奥氏体不锈钢材质。

2.3 氢气压缩机控制保护系统要求

隔膜式压缩机配置以下基本保护点。

1）4个缸体部件膜片破裂保护。当膜片破裂时，控制系统报警停机。

2）齿轮泵润滑油油压保护。当齿轮泵油压低于设定值时，控制系统报警停机。

3）主轴瓦润滑油温度保护。

4）排气温度保护。

5）冷却水流量保护。

6）曲轴润滑油油温保护。

7）进气压力保护。

8）排气压力保护。

3 工艺管道设计

3.1 管道连接

由于氢气容易泄露，因此氢气管道采用焊接方式连接。压力大于2.5MPa的法兰采用凸凹或梯形槽结构。压力小于10MPa的垫片采用聚四氟乙烯或金属缠绕式。压力大于10MPa的垫片采用硬钢纸板或退火紫铜板。

3.2 管道流速

管道流速控制在8~15m/s.

3.3 管线振动

工工艺看，低压部分压缩后气体经缓冲到高压入口，然后加压到20，低压出口缓冲罐影响管道内气流脉动，造成管道振动。为减少管道振动，应尽可能减少管道弯头数量，管道走向尽可能少走弯路。适当增加管道支架和管道的刚度。

4 氢气充装系统安全要求

在氢气管道上应设置超压泄放安全阀；

为了平衡氢气压缩机入口压力，防止喘振发生，应设置氢气回流阀；

氢气系统应设置氮气吹扫放空阀，系统停车排氮放空管应接至室外安全处；

设置气瓶内余气及含氧量测试仪表；

所装的撬装车与接管之间应加设拉断阀，防止撬装车事故滑动时拉坏管道阀门。

另外。来自离子膜电解系统的氢气中的水含量较高，对隔膜式压缩机的膜片会产生一定的影响。因此，最好在压缩机入口前增设水除雾器和干燥器。

文章作者：李学斌，杨振东(辽宁方大工程设计有限公司 )