制氢站运行操作规程

制 氢 站 系 统

第一章 系统描述及装置介绍

1、

制氢站概述

制氢站设备由制氢系统、氢压机系统、储氢系统组成，其中制氢系统是HMXT发生器，采用将直流电通入强碱溶液中电解水，产生氢气及氧气。产生的氢气经氢压机加压后通入储氢系统备用。

2、 设备规范

3、

工艺流程

3．1、电解液子系统

电解槽本体 氢（氧）贮罐 过滤器 循环泵 换热器

3．2、给水子系统

补水箱 给水泵 氧贮罐

3．3、气体控制和调节子系统

氧贮罐 冷却冷凝器 湿气捕集器 排空

碱液回流

氢贮罐 冷却冷凝器 湿气捕集器 排 空 干燥系统 碱液回流

3．4、氢气干燥子系统

HMXT干燥器系统包含一对内部装好的调节氢的干燥器。两干燥器经12小时吸附和解吸周期后自动切换。吸附6小时后，在线干燥器切换到离线开始其6小时的再生过程。该干燥器卸压，干燥器内的电阻加热器加热分子筛小球以释放

出吸附的水汽。少量的吹扫产品气用以经排气管驱赶水汽。吹扫气流是由位于干燥器之间的孔板（OR1）来控制的。在解吸后，断开加热元件，在返回到在线之前要让干燥器冷下来。

3．5、冷却水子系统

闭式循环冷却水 箱 冷却水泵 工业水进 闭式循环换热器 工业水出 氢侧换热器 氧侧换热器 干燥系统前冷凝器

氢冷凝器 氧冷凝器

第二章 制氢设备的启停及运行维护

1、

制氢设备的初次启动

为了确保发生器初次起动或之后长期停车后的安全运行，应做以下检查试验,以证实经运输或长期停车期后系统是否保持完整。初次起动前需完成的程序列表如下：

1．1、 系统压力试验

系统试压是一个诊断性程序，它用于开车前检查系统的完整性。估计气体在操作系统中泄漏的程度和位置可通过简单地断电，观察压力表来判断和用液漏检测器或肥皂水来确定漏点位置。下列的程序需要带压的惰性气源，如氮气。 试压程序如下：

1按电解液排污程序排尽电解液。

2断开发生器背面闷头接口上的氢和氧的排空管线。

3用一个T形接头连同一来源的惰性气到发生器背面的氧和氢的闷头接口上。 4用一个3/16吋（5㎜）的六角板手插到DPR1的顶部，逆时针方向转动打开此阀，当阀杆从最低位上升0。25吋时，此阀开启了。 5 DPR2重复步续4。

6慢慢地输入氮气直到氧压和氢压表两者上升10 Psig。 7关上氮输入阀关闭此系统。

8如系统压力下降，使用控听法检查接头是否泄漏。

1．2、 电解槽外观检查

电解槽的外观检查应是定期安排的程序。首先，关闭装置断路器的电力。然后检查电解槽外部是否有白色结晶沉淀，这些白色K2CO3沉淀是少量的KOH跑料的结果。这种情况虽不严重但应纠正，用硼酸溶液再用蒸馏水或去离子水来抹电解槽外部以除去沉淀物。彻底地吹干电解槽。清理完后，使用电解槽的再紧程序来检查电解槽的紧密度。

连到电解槽端压极上的电力电缆接头也应该拆下并进行检查，用砂皮或类似物来清理端板和接线头的接触面以除去氧化皮。检查附在电缆上的搭子是否有腐蚀的证据，如有必要，清理这些表面。再把电缆搭子安装到端板上并按需紧固定位螺丝。

最后检查每根螺杆与端压板之间的电阻以测试螺杆的绝缘性。用一只最小值250V（最大1000V）下操作的兆欧表，把兆欧表的一导线接到任一端压极上，取下每根螺杆端上的保护帽并测其电阻，每根螺杆到电解槽端板间的电阻应大于50兆欧。如螺杆达不到这一要求，必须拆下绝缘垫，清理或换掉它。每次只从一根螺杆上拆下或更换绝缘垫。在松开另一根螺杆之前，再拧此螺杆至250吋磅（28。2Nm）。如果一根或多根螺因维护而松了，那么应用电解槽的再紧固程序来检查电解槽的紧密度。

1．3、 电解液注入并检查

电解液是经KOH贮罐注入到HMXT中的。注入程序需要真正25%重量百分浓度的KOH溶液。

电解液注入系统进行如下：

1拧松蝶形螺母，拆下固定螺帽到氧分离器顶部出口的铰接三叶夹紧器（hinged Tri-Clover Clamp）。

2把一个漏斗放置在贮罐的顶部入口上。

3向系统内注入指定容积的25％重量百分浓度的KOH电解液（见表4-3）。 4取下漏斗，检查贮罐入口处垫圈的位置是否合适，如果垫圈已损，就必须更换。 5更换氧分离器上的螺帽，接上并用手拧紧铰接三叶夹紧器。

检查电解液比重的程序需要一个能装入半升试样及还能容纳比重计的容器。比重计的范围必须是1.100-1.300，一个温度计。还需一个漏斗和一个带3/8吋的Swagelok接头的短污排管。 本程序如下：

1打开贮罐前卸掉系统内全部气压。

警告！系统内有压力时不要打开三叶-夹紧接头。

2拧松蝶形螺母，拆下固定螺帽到氧分离器顶部入口的铰接三叶夹紧器，拆下螺帽。

3把排污管接到位于装置背面下方的KOH排污口上。 4用排污阀（HV1），排出约500C.C电解液。 5测量并记录此电解液试样的比重和温度。

6通过位于贮罐顶部入口的漏斗把此电解液试样倒入贮罐中。

7取下漏斗，检查贮罐入口的垫圈位置是否合适。如果垫圈已损就必须更换。 8更换氧分离器的螺帽，接上并用手拧紧铰接三叶-夹紧器。

操作系统的KOH试样的重量百分浓度可以从23-27%的4个百分点内变动。相当于20℃的比重范围是1.216-1.257。表4-2 中不同温度下KOH溶液的比重能够用于确定在其它温度下测得的许可的比重。如果比重不在允许的范围内，电解液必须排掉、更换或调整。表4-4为调整不容许溶液以配制25％的溶液需混入的比例和数量提供一个指南。通过稀释浓溶液或增浓稀溶液来配制1升25%溶液需混入的比例和数量列于表中。

表4-4 用水稀释浓溶液来制取25%溶液需混入的比例和数量 原有KOH％ 混入的比例 CC水/CC原有溶液 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

用45％的KOH来增浓 原KOH％ 混入的比例CCKOH/ CC现有 0 0.858 配制1升溶液需用 原有CC 551 水KOH 473 0.050 0.101 0.153 0.205 0.259 0.313 0.368 0.424 0.480 0.537

制取1升溶液需用 原有CC 954 911 871 834 800 767 737 710 683 659 水CC 48 92 133 171 207 240 271 301 328 354 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0.392 0.355 0.318 0.281 0.243 0.204 0.165 0.125 0.083 0.043 725 744 764 785 808 834 861 891 924 960 284 264 243 221 196 170 142 111 77 41 用85％KOH来增浓,制备1升溶液需用 现有KOH％ 混入的比例

gKOH/ CC原有 0 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0.417 0.190 0.173 0.155 0.137 0.118 0.099 0.079 0.060 0.041 0.020 配制1升溶液需用 原有CC 875 932 938 943 949 955 962 969 976 984 992 g,85％ 365 177 162 146 130 113 95 77 59 40 20

1．4给水泵注水

给水泵的注水和给水清洗进行如下：

1把排污管接到位于装置背面下方的给水排污口上。 2打开给水排污阀HV2。

3按住给水屏上的“手动给水泵开关”触摸按钮，手动操作此泵。当水流出排污口时，此泵已注满水了。如果系统在低电阻率停车，许可此泵运行下去，直至R1由红变绿。注意；不允许泵干磨运行。

4关上阀HV2，拆下排污管线。

2、 制氢设备的正常启动

2．1、启动前检查及准备

2．1．1 检查冷却水设备完好，工业冷却水充足并打开热交换器进出水门。 2．1．2 检查除盐水水量充足、水质合格。

2．1．3 检查氮气充足，压力调节器（FPRI）是否已把设备的氮压输入减压至

约100psig。

2．1．4 自动控制部分各参数的设置正确无误。

2．1．5 合上主电路断路器，UPS必须处在操作模式上。

2．1．6 检查位于HMXT发生器前面板上的紧急停车开关处于拧开位置。 绝缘检查？？电解槽外观，如是否有滴漏等？？

2．2、启动

2．2．1 按下起动/复原触摸开关

2．2．2 当系统处在零压时，启动程序将开始预压周期，按下主屏上的“开始

产气”触摸按钮,将开始运行,下列情况便发生了：首先，“预压”标识显示在触摸屏面板上并呈现出操作数据。接着，电磁阀SV6打开给系统提供吹扫氮。然后，氢压继续上升直至达到10psig（1.4kg/cm2）。在此压力下, SV6会关上，系统就开始减压程序。发生器减压至5psig（0.7kg/cm2）。然后，在开始运行之前，会增至10 psig（1.4kg/cm2）再两次吹扫回至5（0.7kg/cm2）。

2．2．3 KOH泵通电，开始循环KOH，流量开关（FS1）动作并表示真实的流量

状况。

2．2．4 冷凝器冷却切断阀（SV3）通电并打开，并使冷却水流过冷凝器。 2．2．5 出现“再起动延迟”标识，再起动延迟至少持续15秒，并延续至KOH

的控制温度低于或等于66℃。

2．2．6 去电源的限制信号动作，电解槽通电，产气开始，“发生器运行”标识

出现在触摸屏显示器上，并显示作为全出力百分数的产气率。

2．2．7 系统压力上升直至达到第一个背压调节器（BPR1）的设定点，干燥器

开始建压。

2．2．8 给干燥器组件充气直至系统压力达到第二个背压调节器（BPR2）的设

定点，至此氢气可用于输出。

压缩机部分？？二次框架部分？？充灌部分??补氢部分？？

3、 制氢设备的运行

3．1、气体控制和调节子系统的运行

当系统内压达到额定系统压力约150Psig时，系统处在准备送气的运行模式下。电解液温控未达操作控制的范围内之前,HMXT最大产气速率是被限制的。此限制正比于电解槽入口温度与最小的电解液控制温度之间的温差。电解产气率是变化的，以维持额定的系统氢压。在需氢量为发生器的最大出力的30％到100％时，去电解槽的电流是成比例变化，以维持系统额定压力，其产气速率匹配于需求量。在需量低于30％时，发生器能通过BPR3排出多余的氢来匹配需求量。在需求量大于100％时，第二个背压调节器BPR2会维持系统的内压，气量被限定在发生器的最大出力处。如果无用气需求，达到备用压力后，产气就会自动设置到50A。当再次恢复需氢时，发生器的压力降至额定的系统压力，重新开始产气，而产气速率调节至满足需量。如果运行期间发生器停车，该系统会吹扫和卸压。

3．2、冷却水子系统及给水子系统的运行

当电解液达到操作温度时，温度调节阀（MV1）开始动作，此阀会前后转动直至到找到能维持电解液温度在许可的操作范围内时的正确阀位。可编程控制器的控制程序变化着阀位以能在各种各样的生产率和冷却水的状态下维持电解液的温度。主触摸屏显示器 的“冷却水系统”屏能用来监控温度调节阀的阀位，随着电解液的温度大小从0到100%打开。

在日常运行中，给水定期补加到电解液中。当达到给水补加液位时，给水阀（SV1）会打开，给水泵就会补水。在补水期间，补水的图面会显示在触摸屏显示器上。如无可用的给水供给，低的给水液位就不会复位，那么系统就在低位报0警处停车。在起动、预压或停车期间，系统是不加水的。

3．3、干燥器子系统的运行

在线干燥器加压后，干燥器组件就开始其计时程序。在发生器运行在氢气能经背压调节器（BPR1）输入到干燥器之前，干燥器是不加压的。当在线干燥器上的压力变送器（PT3或PT4）检测到能满足要求的干燥器压力时，干燥器程序才开始工作。

干燥器的计时程序开始于，再生干燥器在常压下已加热90分钟，而在线干燥器在压力下输氢6小时。加热90分钟后，再生干燥器在进入在线之前冷却4.5小时，在加热和冷却期间，少量的干燥的产品气吹扫过再生干燥器至氢排空口。在再生干燥器进入在线之前的30分钟，吹扫排空阀（SV4）被关上了，此时再生干燥器开始建压。当干燥器阀切换到再生干燥器带入在线时，两个干燥器处在相同的系统操作压力下，两干燥器间就可以有平滑的转换。两干燥器为整个周期所剩下的6小时转换了职能。

除了干燥器换换前的30分钟加压期外，在系统最终停车后，无论12小时周

期中断于何处，实际的干燥器程序将重新开始。这就防止了一台干燥器重复饱和，短时在线运行的情况。当再起动发生在30分钟的加压周期时，此程序会在加压周期初开始，有时间使两干燥器达到系统的操作压力。

3、 正常卸压停运

只需简单地按下紧急停车开关，发生器运行能随时停下。用手工给系统卸压，必须按下卸压开关（并确认），触摸屏显示出“吹扫”以及屏面下方的“卸压”标志。

4、 故障停运

运行期间有24种情况会引起系统停车。停车情况和最初程序的报警起因和设定点列于下表中。 序号 停车状况 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 氢侧KOH温度高 氧侧KOH温度高 氧中氢温度高 脱氧过滤器温度高 环境温度低 环境温度高 氢压高 氢压低 氧压高 氧压低 差压高 氮压低 KOH液位高 KOH液位低 KOH流量低 电源报警 失电 UPS电池低 电池的UPS 给水电阻低 外部报警 干燥器周期故障 动作 停车卸压 停车卸压 停车卸压 停车卸压 停车 停车 停车卸压 停车 停车卸压 停车 停车卸压 仅报警 停车卸压 停车卸压 停车卸压 停车卸压 停车 停车卸压 停车卸压 停车 停车卸压 停车 报警输入 TC2 TC3 TC4 TC6 TC5 TC5 PT1 PT1 PT2 PT2 DPT1 PT5 DPT2 DPT2 FS1，FS2 电源 PLC UPS R1 PT3，PT4 设定点 85℃ 85℃ 200℃ 200℃ 5℃ 55℃ 170 psig 50 psig 170 psig 50 psig ＋/－10吋水柱 60 psig 180秒 3L/Min 200kΩ-㎝ ＜5 psig压差 23 24 干燥器吹扫故障 干燥器切换故障 停车 停车 PT3，PT3 PT3，PT3 5、 紧急停运

HMXT发生器在其前面设置有一个紧急停车开关，当按下这个按钮时，就停止产气且所有电力都从电解槽上去除了。控制系统仍旧供电以提供压力控制，吹扫及卸压控制。发生器会显示失去电力报警，当在电源复位后，发生器就会正常运行了。

第三章 制氢设备的异常处理

序号 显示器 1 KOH温度高 可能的原因 冷却水量不够 正确的做法 检查装置冷却水源和供管。 或更换。 KOH控制热电偶（TC1）有毛病。 检查或更换热电偶。 防止电解液循环阻塞电解槽。 电解槽内部检查。 2 3 KOH液位高 KOH液位低 罐体溢出。 液位变送器DPT2出问题。 供水受阻 给水泵没有注水 给水泵接触器故障（电源） 给水泵故障 液位变送器DPT2故障 给水阀SV1故障 4 量低 氢侧KOH过滤器阻塞 氢侧KOH流量开关故障FS1 源） 5 量低 氧侧KOH过滤器阻塞 氧侧KOH流量开关故障FS2 更换KOH过滤器 检查KOH泵 检查KOH流量开关检查 排出多余电解液 检查、校核及更换液位变送器。 检查给水源和给水管路 见给水泵注水程序 检查及更换给水泵接触器 检查及更换给水泵或电机 检查，校准或更换液位变送器 维护和校准阀门 更换KOH过滤器 检查KOH泵 检查KOH流量开关检查 温度调节阀（MV1）故障（关上） 检查球阀和电机驱动器，修理给水止回阀（CV1，CV2）故障 检查及更换给水止回阀 氢侧KOH流氢侧KOH泵故障 氢侧KOH泵接触器故障（在电检查及更换KOH泵接触器 氧侧KOH流氧侧KOH泵故障 氧侧KOH泵接触器故障（在电检查及更换KOH泵接触器 源） 6 7 氧压高 氢压高 氢压力变送器（PT1）故障 氢排空管阻塞 氧排空管阻塞 氧压力变送器（PT2）故障 氧调节器（DPR2）故障 8 低 确（太低） 气体管路泄漏 系统排空阀（SV2）故障 背压调节器故障 障 压力变送器（PT1或PT2）故障 压力变送器校准检查 9 10 氮压低 差压高 气源压力低 氮调节器故障（FPR1） 氮压力变送器故障（PT5） 排空阻塞 障 电解槽穿透泄漏 11 预压低 氢管路泄漏 低氮压 电解槽穿透泄漏 氢压力变送器（PT1）故障 氢调节器（DPR1）故障 12 氧中氢高 起动时氢浓度高 吹扫不够 氧中氢流量不正确 穿透泄漏检查 系统试压查漏 检查供氮 穿透泄漏检查 压力变送器校准检查 维护和校准调节器 氧中氢监测器维护和校准 反复吹扫 维护和校准流量 检查系统压力 调节调节器或修理 更换压力变送器 打开排空管路 系统试压查漏 阀门维护和校准 阀门维护和校准 阀门和调节器维护和校准 压力变送器校准检查 打通氢排空管 打通氧排空管 压力变送器校准检查 校准检查差压调节器 背压调节器（BPR1）设定不正增加BPR设定值 氢压或氧压系统安全阀（RV1）故障 差压调节器（DPR1或DPR2）故校准检查差压调节器 差压调节器（DPR1或DPR2）故校准检查差压调节器 氧中氢催化传感器（TC3）故障 氧中氢监测器维护和校准

13 脱氧过滤器电解槽穿透泄漏 温度高 起动时氢侧有空气 吹扫不够 穿透泄漏检查 反复吹扫 反复吹扫 脱氧过滤器热电偶（TC6）故障 检查和更换热电偶 14 15 16 电源报警 低 外部报警 检查电源报警起因 给水监测器故障 外部报警 线片 17 18 环境温度高 太热 环境大气热电偶（TC5）故障 环境温度低 太冷 KOH输入热电偶（TC1）故障 19 故障 四通干燥器阀（SV2）故障 PT4）故障 干燥器排空阀（SV4）故障 排空管线阻塞 20 21 故障 故障 孔板（OR1）阻塞 阀门和调节器维护和校准 打通排空管线 清理并维护孔板 调节发生器运行需要的空间 检查及更换热电偶 调节发生器运行需要的空间 检查及更换热电偶 阀门维护和校准 见电源手册 给水排污并更换给水 给水监测器检查 检查外来报警信号 给水电阻率劣质给水 常闭的外部报警回路上少了搭更换常闭搭线片 干燥器循环干燥器压力变送器（PT3或压力变送器校准检查 干燥器压力变送器（PT3或压力变送器校准检查 干燥器排空阀（SV4）故障 阀门维护和校准 检查阀到起动器的连接 干燥器吹扫 PT4）故障 干燥器切换干燥器切换阀（MV2）不切换 障 电源没有接到UPS 检查UPS上的120V 再贮存能量让UPS再充电 更换UPS 电池 干燥器切换阀（MV2）起动器故检查起动器 22 23 电池上UPS UPS电池低 UPS在电池上 UPS 电池故障

第四章 制氢站安全注意事项及管理规定

1、安全注意事项

1．1 设备应良好接地，以防止产生静电引起氢气燃烧和爆炸。 1．2 电解槽前操作地面上应放置一块绝缘橡胶板。 1．3 电解间应安置防爆灯，室内应有良好的通风。

1．4 凡是和氢气、氧气接触的管道、阀门都要用四氯化碳清洗以去

除油污。

1．5 装置运行中不得进行任何检修工作，若必须修理需先停机，但

绝不允许明火作业和使用金属及其它硬质物件敲击，必要时可使用皮榔锤或木锤敲击，必须在制氢间明火作业时，首先应对制氢间空气中氢浓度进行分析，必须低于爆炸极限值（体积比3%），并在需要焊接管道内事先通入氮气吹扫，以排除残留的氢气和氧气。

1．6 制氢间严禁明火，操作人员禁止吸烟，不准穿带钉子的鞋，应

穿防静电工作服和防静电鞋，带防护眼罩，操作时使用防爆工作，严禁铁器工具相互撞击，以免产生火花。

1．7 制氢间必须设置如二氧化碳、砂子、石棉布等灭火器材。 1．8 制氢间必须备有2-3%的硼酸深液，碱液喷溅到脸上或身上时

及时清洗，在配制碱液时要带上橡胶手套。

1．9 禁止氧气、氢气由压力设备及管道内急剧放出。当氢气急剧放

出时，由于静电原因可能引起自燃和爆炸；当氧气急剧放出时，管路的氧化层可能引起火花。

1．10 在操作和维修设备时，手和衣物不能沾有油脂，任何油脂都不

允许落入有可能与氧气接触的设备上。

1．11 不允许碱液掉到电解槽极板之间或极板与拉紧螺栓之间，更不

允许任何金属杂质物落到电解槽上，以防引起极板间短路。 1．12 制氢站不准存放易燃易爆物品，严禁带入火种，禁止无关人员

入内。

1．13 制氢站内严禁使用无线通讯工具。

2、制氢站安全管理规定

2．1 制氢站工作应严格执行《运行规程》和《检修工艺规程》； 2．2 制氢站严禁吸烟，严禁一切明火，并设“严禁烟火”标志牌； 2．3 制氢站围墙外应有“严禁明火”标志牌，10米以内禁止放易燃、

可燃物，并禁止动火作业，确需明火作业时，必须严格执行明火工作票审批制度，在确实做好防火防爆措施后，方可明火作业；

2．4 非制氢站工作人员一律禁止入内，到制氢站参观学习人员须经

上级领导同意，但必须熟知制氢站防火防爆和防止干扰系统运行的规定后，在本厂有关人员带领下方可进入现场参观，但应严格执行外来人员登记制度；

2．5 凡是进入制氢站的人员严禁把火种带入，不准带聚光眼镜，穿

钉有铁掌的鞋；

2．6 制氢间应保持良好的通风，保证空气中氢气含量不得超过1%； 2．7 氢气系统应有可靠的导除静电装置、阀门、法兰等处应有铜线

跨接；

2．8 制氢站内随时都应保持整洁干净，无杂草、无油污，不得堆放

汽油、燃料或其它易燃、可燃物，用过的棉纱和其它杂物应及时清运出制氢站；

2．9 制氢站内的各种设备及系统管道应时刻处于良好的运行和备用

状态，严防设备、管道漏液漏气，有渗漏应及时联系处理； 2．10 制氢站内按要求配足消防器材，严禁挪做它用，到达制氢站的

消防通道应随时保证畅通无阻；

2．11 制氢站应设有消防负责人，所有在制氢站工作的人员都是义务

消防员，应建方重点部位的防火档案和灭火方案；

2．12 运行、检修中所用的工具应使用不打火花的防爆型专用工具； 2．13 制氢站内一切电气设备均为防爆型，不允许接用临时电源，并

禁止使用电热设备和无防爆装置的电器设备；

2．14 制氢站所有工作人员应熟记火警电话号码和报警方法，能够熟

练、正确的使用各种灭火器材； 2．15 工作人员离开制氢站后一定要关闭门窗；

2．16 制氢站的避雷设施及接地网时刻处于良好的状态，并定期检查

测试。

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