薛克鑫

在設(shè)計(jì)施工過程中，加氫站應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范，做好管理過程控制。

加油站服務(wù)指南·月刊

近年來，氫能在交通領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)擴(kuò)大，包括輪船、列車、公交車、中小型貨車、大型牽引車、渣土車等。目前，全國(guó)共有氫燃料電池汽車超過13000輛，已建成各類加氫站350余座。

加氫站作為鏈接氫能利用上下游產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵設(shè)施，將在未來氫能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮積極作用。因此，做好加氫站設(shè)計(jì)及施工管理過程控制，對(duì)后期安全、高效運(yùn)營(yíng)尤為重要。

嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

加氫站建設(shè)模式，主要分為單一加氫站和合建式加氫站。其中，合建式加氫站主要包括油-氫合建站、CNG-氫合建站、LNG-氫合建站3種模式。

單一加氫站一般稱為純氫站，設(shè)計(jì)依據(jù)為《加氫站技術(shù)規(guī)范》（GB50516—2010[2021版]），合建式加氫站設(shè)計(jì)依據(jù)為《汽車加油加氣加氫站技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50156—2021）。兩個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在氫氣儲(chǔ)存量計(jì)算方式、消防設(shè)施要求等方法上不盡相同。但合建式加氫站在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位本著從嚴(yán)設(shè)計(jì)的原則，還要參照《加氫站技術(shù)規(guī)范》。

在現(xiàn)有加油（氣）站基礎(chǔ)上改擴(kuò)建成合建式加氫站，是未來加氫站商業(yè)化推廣的發(fā)展趨勢(shì)。但在實(shí)施加氫業(yè)務(wù)增項(xiàng)之前，需完成加氫功能規(guī)劃的調(diào)整，或取得屬地規(guī)劃部門的認(rèn)可。這也是加氫業(yè)務(wù)最終取得經(jīng)營(yíng)許可的前置條件。

另外，加氫設(shè)備設(shè)施占地面積大，與站外建（構(gòu)）筑物、站內(nèi)設(shè)施的安全間距均比加油（氣）站要求高。因此，在計(jì)劃增設(shè)加氫業(yè)務(wù)前需要進(jìn)一步充分論證。

統(tǒng)籌合理布局

加氫站運(yùn)營(yíng)所需設(shè)備較多，所占空間較大。其服務(wù)的客戶群體，主要是重型卡車、公交車等大型車輛。因此，加氫站總平方米布置圖，要綜合考慮各功能區(qū)布局，充分考慮氫氣管束車、加氫車輛進(jìn)出的交通組織，避免空間不足影響后期加氫運(yùn)營(yíng)效率。

對(duì)油（氣）氫合建站，加油（氣）與加氫要盡量做到相對(duì)獨(dú)立。一般來說，要本著加氫機(jī)及柴油機(jī)靠前、汽油機(jī)靠后的原則，便于車輛進(jìn)出。

若在原加油（氣）站的基礎(chǔ)上改造為加氫站或油（氣）氫合建站，加油（氣）罩棚改建為加油（氣）加氫合建罩棚時(shí)，罩棚應(yīng)加裝防止氫氣積聚的措施。在用地面積充足的條件下，可合理預(yù)留一部分儲(chǔ)氫區(qū)、壓縮機(jī)等設(shè)備區(qū)域，便于后期擴(kuò)能改造。

在工藝管線布置上，油（氣）、氫管線需避免交叉，同時(shí)盡量減少管線長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)時(shí)，工藝管線要減少不必要的彎頭、接口，以減少安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、降低建站成本。

管線連接是關(guān)鍵

加氫站的安全風(fēng)險(xiǎn)主要來自兩部分。一是氫氣本身易燃易爆的危險(xiǎn)性，二是為了利用氫氣的化學(xué)能將其人為壓縮造成的高壓風(fēng)險(xiǎn)。

在工藝施工過程中，管道各連接處是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工作壓力20MPa的管道連接，采用公稱壓力為4300psi以上的非焊接卡套連接；工作壓力45MPa的管道連接，采用耐壓15000psi以上的高壓錐面螺紋（CT）連接，建議卡套及錐面螺紋（CT）均選用品牌進(jìn)口件。

高壓氫氣工藝管線切割時(shí)，應(yīng)垂直于管子長(zhǎng)度方向切割管道。切割后，應(yīng)保持管端平齊，并去除管端毛刺。

雙卡套接頭安裝時(shí)，應(yīng)將卡套管完全插入雙卡套接頭底部，手動(dòng)擰緊螺母，固定接頭本體，按照制造廠家規(guī)定的擰緊圈數(shù)擰緊螺母，或按照制造廠家要求的安裝力矩?cái)Q緊螺母。

初次安裝后，要應(yīng)用檢測(cè)工具檢測(cè)安裝是否正確。高壓錐面螺紋接頭安裝前，接管和螺紋應(yīng)涂上潤(rùn)滑油，先將壓緊螺母套到接管上、將套環(huán)擰到管子上，再將接管、套環(huán)和管子一同插入接頭本體中。手動(dòng)擰緊后，用力矩扳手?jǐn)Q到要求的力矩值。

在高壓氫氣工藝管線中，由于振動(dòng)、壓力脈動(dòng)及溫度變化等可能產(chǎn)生交變荷載的部位，不宜采用螺紋連接。氫氣放散管道、氮?dú)夤艿馈⒗渌艿赖裙艿肋B接，應(yīng)采用焊接或法蘭連接的方式。

高壓氫氣管道試驗(yàn)是保障

高壓氫氣管道試驗(yàn)包括壓力試驗(yàn)、氣體泄漏性試驗(yàn)、氣體泄漏量試驗(yàn)3項(xiàng)內(nèi)容。管道的試驗(yàn)壓力需要高于設(shè)計(jì)壓力。因此，高壓氫氣管道試驗(yàn)，是施工過程中危險(xiǎn)性較高的內(nèi)容。實(shí)施前，應(yīng)制定完備的安全防護(hù)措施，并在實(shí)施時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行。

壓力試驗(yàn)，應(yīng)在管道安裝完畢、熱處理和無損檢測(cè)合格后進(jìn)行。試驗(yàn)前，應(yīng)將不能參與試驗(yàn)的設(shè)備、儀表等進(jìn)行隔離，安全閥應(yīng)拆除或隔離，加裝臨時(shí)盲板的位置應(yīng)有明顯標(biāo)記。壓力試壓，應(yīng)以氮?dú)饣蚋稍餆o油空氣進(jìn)行，試驗(yàn)壓力應(yīng)該為設(shè)計(jì)壓力的1.05倍～1.10倍。

氣體泄漏性試驗(yàn)，應(yīng)在壓力試驗(yàn)合格后進(jìn)行。試驗(yàn)介質(zhì)應(yīng)采用氮?dú)?。氣體泄漏性試驗(yàn)應(yīng)分高、低壓檢測(cè)階段。高壓檢測(cè)階段，在氣體壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力1.05倍后應(yīng)保壓5分鐘，然后降至設(shè)計(jì)壓力。應(yīng)對(duì)焊縫和連接部位進(jìn)行檢查。若未檢出泄漏，應(yīng)繼續(xù)保壓不少于30分鐘，無壓力降后將壓力降至零，然后進(jìn)行低壓檢測(cè)階段。低壓檢測(cè)階段，試驗(yàn)壓力應(yīng)為2MPa±10%，試驗(yàn)時(shí)間不應(yīng)少于30分鐘，應(yīng)以未檢出泄漏和無壓力下降時(shí)判定為合格。

泄漏量試驗(yàn)介質(zhì)可采用氮?dú)饣蚝?，試?yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力。當(dāng)使用氮?dú)膺M(jìn)行泄漏量試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保壓24h以上，平均1h的泄漏率小于0.5%時(shí)判定為合格。當(dāng)使用氦氣進(jìn)行泄漏量試驗(yàn)時(shí)，因氦氣與氫氣分子大小相近，保壓1h以上即可，平均1h的泄漏率同樣應(yīng)小于0.5%時(shí)判定為合格。

作者為上海市氫能標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委員、上海中油申能氫能科技有限公司副總經(jīng)理

責(zé)任編輯：曲紹楠