1、ICS 27. 180 F 19 道雪和国国家标准11: _，、中华人民GB/T 29411-2012 水电解氢氧发生器技术要求Technical specification of hydrogen-oxygen generator with water electrolyte 2012-12-31发布_辆军r_Or飞. ，h/个飞.;、/、咱也zstmf.J法居查且的中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会2013-10阳01实施发布GB/T 29411-2012 目次qLnLFOnt。on6nUTE儿，dti量产体气试测法积容件录附瞅川名志输性引定命求测术标运团性和与
2、要检技和和情围范语类术验全牌装A言范规术分技试安标包21前123456789附GB/T 29411-2012 前本标准按照GB/T1. 1一2009给出的规则起草。本标准由全国氢能标准化技术委员会(SAC/TC309)提出并归口。本标准主要起草单位z中国标准化研究院、委底德胜能源设备发展有限公司、中冶建筑研究总院有限公司、宁波和利氢能源科技有限公司。本标准主要起草人z唐勇、王庚、艾朝阳、刘景凤、梁宝明、聂祯华、杨涛、李小艺、李燕。I GB/T 29411-2012 水电解氢氧发生器技术要求1 范围本标准规定了水电解氢氧发生器的分类与命名、技术要求、试验检测、安全技术、标牌和标志、包装和运输。本
3、标准适用于氢氧混合气产气量在0.1m3 /h30 m3/h的氢氧发生器。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 150.4压力容器第4部分=制造、检验和验收GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验)GB 3836.5 爆炸性气体环境用电气设备第5部分z正压外壳型pGB/T 3985 石棉橡胶板GB/T 4237 不锈钢热轧钢板和钢带GB/T 4830 工业自动化仪表气源压力范围和质量GB 4962 氢气使用安全技术规程GB/T
4、 8175 设备及管道绝热设计导则GB 9448 焊接与切割安全GB/T 11352 一般工程用铸造碳钢件GB/T 12332金属覆盖层工程用锦电镀层GB/T 13306 标牌GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50177 氢气站设计规范GB 50316 工业金属管道设计规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 氢氧混合气hydrogen-oxygen mixed g囚通过水电解氢氧发生器制取的比例为2: 1的氢气、氧气的混合气体。3.2 氢氧发生器hydrogen-oxygen generator 将水电解制取氢氧混合气的装置，由水电解槽、电源、水气分离装
5、置、阻火器等构成。3.3 水电解槽water electrolyzer 由电极、隔圈、槽体构成的产生氢氧混合气的装置。电解槽是氢氧发生器的主体设备，它的性能参GB/T 29411-2012 数将决定水电解制取氢氧棍合气的技术性能。3.4 阻火器fire arrester 用于防止外部火焰窜入氢氧发生器的设备、管道或阻止火焰在设备、管道间蔓延的装置。4 分类与命名4. 1 产晶分类水电解氢氧发生器按水电解槽散热方式分为:强制凤降型和循环水冷型z按电解电源类型分为z高频逆变开关电源型和可控硅模块电掠型。4.2 产晶命名水电解氢氧发生器产品的命名由大写的汉语拼音字母及阿拉伯数字组成，编制方法应符合图
6、1的规定。DQY 5 技术要求5. 1 通用要求1_L电一硅川水电解槽类型，风冷为A，水冷为Wr1口/口一一一一一标准状态的额定氧氧混合气的产气量，单位为旷/h一一一一一厂家自定义代号水电解氢氧发生器的代号，取咆解、氢=氧的汉语拼音字头图1水电解氢氧发生器产品的命名方法5. 1. 1 水电解氢氧发生器应符合本标准的要求，并应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造。5. 1.2 水电解氢氧发生器的基本参数应符合表1的规定。表1水电解氢革发生器的基本参数基本规格/(m3/h)参数名称1 2 3 5 7 9 12 15 20 25 30 额定产气量/(时/h)1. 0 2.0 3.0 5.0 7.0
7、 9.0 12.0 15.0 20.0 25.0 30.0 工作压力/MPa0.2 电解槽最高工作温度/C85 单位产气量能耗/(kW/m3)骂王3.5连续工作时间/h24 电解槽电流稳定性在冷、热状态下的电流波动3%注1:连续工作时间是指水电解氢氧发生器在附气量即气达时槽最时温度的极时时间l 注2:标准状态指气体在温度为0C、压力为O.101 325 MPa条件下的状态.2 GB/T 29411-2012 5. 1. 3 水电解氢氧发生器的使用条件如下za) 环境空气温度为0C十40C，最大相对湿度为90%;b) 使用场所应元严重影响发生器使用的气体蒸气、化学沉积、尘垢、霉菌及其他爆炸性、腐
8、蚀性介质，并无剧烈振动和颠簸，并应符合GB4962和GB9448的有关规定:c) 供电输人电压值应由用户确定，电压等级宜为交流220V、交流380V;电压波动应小于士10%;d) 冷却水的水压宜为O.2 MPa户、斗.、.e) 仪表或气动用压缩空气的气源压力应按相关要求确定，其质量应符合GB/T4830的规定。5. 1.4 制造产品所用的主要材料和元器件应具有质量合格证明书，并经核实后方可使用。5. 1.5 产品中接触腐蚀介质的零部件所用的材料和元器件应能抗腐蚀或采取防腐措施。5. 1.6 电器元件的温升应满足连续工作的要求。5. 1.7 水电解氢氧发生器在带电解液的情况下，电解槽与机架之间、
9、电解槽对地以及储气罐、滤水器、冷凝器、储液罐与机架之间的绝缘电阻不应低于5MQ，整流器及控制回路与机架之间的绝缘电阻不应低于200MQ。5. 1.8 水电解氢氧发生器的实际产气量与额定产气量的偏差不得大于5%。实际单位能耗与规定值的偏差不得超过5%。5. 1.9 水电解氢氧发生器的显示仪表精度应不低于2.5级。5. 1. 10 验收规则如下:a) 根据制造厂与用户协议，验收时可对各项数据和性能进行检查或抽查，并可选用下列方式进行验收=1) 制造厂向用户提供水电解氢氧发生器试验报告的副本32) 在制造厂内验收，由用户现场监督;3) 在用户指定的安装地点进行验收。b) 试验或验收的水电解氢氧发生器
10、有一项指标不合格时，可另抽加倍数量的产品复试不合格项目。复试合格，则认为该批产品符合标准。5. 1. 11 在用户按照制造厂使用说明书的要求，正确地使用与存放水电解氢氧发生器的情况下，制造厂应保证产品在交货一年内能良好运行。在此规定时间内，产品因质量问题而引起损坏或不能正常工作时，制造厂应元偿为用户修复和更换零部件或整机。5.2 水质要求水电解氢氧发生器用原料水的水质应符合表2的规定。表2原料水水质要求名称单位指标电阻率。.cm二:.1.OX 105 铁离子含量mg/L 1. 0 氯离子含量mg/L 2.0 悬浮物mg/L 1. 0 5.3 防护罩/外壳5.3. 1 防护罩或外壳应采用不燃材料
11、F最小厚度应大于0.6mm，一般采用不锈钢板或碳铜板等。对GB/T 29411-2012 面积较大的防护罩，按强度或刚性要求，应采取加强措施或双层结构。5.3.2 防护罩或外壳需设保温层时，应按GB/T8175的设计，其保温材料应采用不燃材料，并设置避免材料飞扬、散落的措施。5.3.3 防护罩或外壳的内表面应平整、无氢氧混合气积聚空间，并在顶部最高处设排气口。若有2处或2处以上顶部有最高处时，则应在每个最高处均设排气口。5.3.4 为避免防护罩或外壳内氢氧混合气的权聚，宜在顶部或侧面上部设通风机，有条件时，可接人压缩空气或氯气。应在防护罩或外壳方便检查、维修的位置设检查口、维修口，其数量和尺寸
12、应按检查、维修对象或功能确定，检查口、维修口应设有视窗或盖板。5.4 水电解槽5.4. 1 水电解槽的性能参数、结构应以降假单位产气电能消耗、减少制造成本、延长使用寿命为基本要求。应合理选择水电解槽的结构型式、电解小室及其电极、隔膜的构造、涂层和柑质。5.4.2 水电解槽制取的氢氧混合气比例应为2; 1，生产能力应符合表1的规定。5.4.3 密封垫片的选择应确保水电解槽在工作状态不渗漏、不腐蚀，并能承受槽体开、停车时的工作状态变化，其质量应符合GB/T3985或具体水电解槽槽体设计所选材质的相关标准。5.4.4 电解槽上铸钢件应街合GB/T11352的规定。5.4.5 水电解槽的电镀零部件的质
13、量应符合下列要求za) 镀件的镀层表面不得鼓泡、起皮、届部无镀层和划伤等严重缺陷;b) 镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的质量符合GBjT12332的规定;c) 镀件的镀层厚度、结合强度及孔隙率的检脸抽样和抽样方法按GB/T2829的规定，镀件可以采用相同工艺同时电镀的试件进行试验。5.4.6 电解液的配制、充装和使用应方便、安全、可靠，防止跑冒摘漏。5.4.7 水电解槽的工作温度限值应符合表1的规定，并应设有自动保护装置。5.4.8 电极端板、电极板的制造材料在额定l二作状态下累计运行时间应超过36个月。5.5 水气分离装置和气体冷却装置5.5. 1 水气分离装置用于气法分离，气体冷却装置用
14、于氢氧混合气的冷却和减少气体含水量，其制造、检验和验收应符合GB1504的规定。5.5.2 水气分离装置和气体玲却装置的材股宜果用不锈钢板，并应符合GB/T4237的规定。5.5.3 容器的布置应根据水电解制取氢氧系统的总体设计，并尽力做到顺应制气流程、连接管路短、方便操作和维修。5.5.4 气水分离装置或气体冷却装置配置的储气容积，当氢氧发生器额定产气量3m3/h时，不应大于5L;当3m3/h额定产气量9m3/h时，不应大于8L;当9m3/h额定产气量30m3/h时，不应大于15L。5.5.5 气体冷却装置应装有回流管路，玲凝后的液体应自动回流。5.6 阻火器5.6. 1 水电解氢氧发生器的
15、氢氧混合气出气管道及用气设备前管道，应装设阻火器，防止回火导致设备损坏及保护连接管道。5.6.2 阻火器应安装在靠近氢氧混合气出气口处，宜采用外置或外挂形式安装。5.6.3 阻火器材质应选用耐压、耐腐蚀材料，其承压能力应为工作压力的2倍以上。4 司EGB/T 29411-2012 5.6.4 阻火器可采用干式阻火器或湿式阻火器，并应经阻火性能检测合格。5.6.5 阻火器在连续回火(10次以上的情况下，应能有效阻止火焰返回水电解氢氧发生器。阻火后发生器及阻火器应元损坏或失效现象。5.6.6 阻火器阻火时噪声不应超过60dB。5. 7 氢氧混合气阀门5.7. 1 压力调节器/阀用于水电解氢氧发生器
16、排出的氢氧混合气体的压力调节，可采用稳压型和稳流型。5.7.2 根据氢氧发生器的制气过程的氢氧混合气流切断、分析、测试的要求应在相应的位置设置关闭阔/切断阔。5.7.3 压力调节阅、关闭阅/切断阔的工作压力、温度参数，应按其在系统中的所在位置确定，间门的选择应充分考虑氢氧混合气的特性，5.7.4 关闭阔/切断间可采用于动或电动，当采用电动间时应按GB50058的规定选用相应防爆等级的间门。5.7.5 压力调节阀、关闭阀/切断间应耐压、耐腐蚀、气密性好，宜采用不锈钢材质，并应符合GB50177 的有关规定。5.8 管路及附件5.8. 1 管路的材质应采用耐温、耐压、耐腐铀的材料，宜采用直径小于2
17、0mm的不锈钢管。5.8.2 管路及附件的设置应顺应氢氧混合气生产工艺流程的要求，且应方便运行操作、安装和维修。氢氧混合气输送管道的长度不应超过100mo 5.8.3 对于有鸪胀冷缩的管段，应结合柔性计算和热补偿要求进行合理设置。5.8.4 管道及附件的布置应整齐有序，减少不必要的交叉，适当注意美观。5.8.5 管道支架的设置、计算，应符合GB50316的有关规定。支架应避免焊接在单体设备上。5.8.6 冷却水管路应根据其工作温度确定是否采取保温措施。当需要进行保温时，其保温材料应为不燃材料。冷却水管路，设有断水保护装置，并设置报警和停机装置。5.9 电气设备及配结5.9. 1 直流电源的配置
18、有如下要求za) 每台水电解槽应单独配置直疏电掘，采用高频开关电源或可控硅模块电源zh) 直流电源应设有调压功能及自动稳流功能Fc) 水电解槽用整流器的额定直流电压应大于本电解槽工作电压，调压范围宜为O.61. 05倍水电解槽额定电压F额定直流电流不应小于水电解槽工作电流，宜为水电解槽额定电流的1.1倍zd) 氢氧混合气生产环境的电气设施的设防，应符合GB50177的有关规定。有爆炸危险环境中的电器设备及配线应按GB50058、GB3836. 5的有关规定进行选用和配置。5.9.2 水电解氢氧发生器的防护罩/壳内电气区域应为正压环境，若采用强制通风时，通风机及其电动机均应为防爆型，并符合GB5
19、0058和GB3836.5的有关规定。5.9.3 电气接地有如下要求:a) 水电解槽应按结构特点进行电气接地，对两端分别接人支流电源正负极的水电解槽，其对地电阻应大于1.0M); h) 氢氧混合气设备、管道的法兰、阀门连接处应采用金属(铜质连接线跨接zc) 防爆电器、配线接地电阻应小于0.1)。5 GB/T 29411-2012 6 试验检测6. 1 仪表精度仪表精度应如表3所示。表3仪表精度电压表、电流表、气压表和功率表0.5级温度计士0.5c 兆欧表500 V、1.0级流量计2.5级6.2 试验6.2. 1 试验前准备6.2. 1. 1 检查各单体设备、附件、阔门等的试验记录或合格证书、压
20、力容器产品检验证等，文件资料齐全，并逐一核对元误后，才能进行试验。6.2. 1.2 外观检查z目测检查发生器的各单体设备、管路附件连接以及防护罩/外壳的显示仪表、指示灯、开关、接线端子或引线应无破损，标志牌应当清晰完整。6.2.2 试验方法6.2.2.1 耐压试验。氢氧发生器制造后经外观检查，应以水压或气压进行耐压试验，试验压力为设计压力的1.05倍，但不得低于0.22MPao试验时应缓慢升压，达到试验压力后保压10min，然后降至设计压力，检查焊缝、连接部位的泄漏状况，以不漏为合格。若以气压进行耐压试验时，应在现场设有相应的防护措施，确保人员、设备安全。6.2.2.2 气密性试验。氢氧发生器
21、耐压试验合格后，应以空气或氨气进行气密性试验，试验压力为设计压力。试验时应缓慢升压，达到试验压力后保压30min，检查焊缝、连接部位，以不漏气为合格。6.2.2.3 泄漏量试验。在气密性试验合格后，应以空气或氮气进行世漏量试验，试验压力为设计压力，试验时间为24h。试验过程应认真进行温度、压力记录，以平均每小时泄漏率不超过0.5%为合格。平均每小时泄漏率A按式(1)计算zT-T 晶r-hr咱inu o-z 一一A , . ( 1 ) 式中zA 一一平均每小时泄漏率，用(%/h)表示zt 一一试验时间，单位为小时(h);扣，如二十-试验开始、结束时的绝对压力，单位为兆帕(MPa); T1, T2
22、一一试验开始、结束时的气体绝对温度，单位为开尔文(K)。6.2.2.4 防护罩/外壳的通风试验。开启通风机检查小时通风换气次数。对于接入压力气体的防护罩/外壳应以1.0 kPa的气压进行检查，不泄漏为合格。6.3检测6.3. 1 检测前的准备6.3. 1. 1 对氢氧发生器的氢氧混合气管路，宜采用氯气进行吹扫置换。GB/T 29411-2012 6.3. 1.2 原料水、电解液、电源和自控系统均应符合设计要求，达到开机所应具备的条件。6.3. 1.3 检测现场的生产环境符合设计要求，各种生产辅助系统均应达到开机所应具备的条件。6.3. 1. 4 开机后，逐渐增加负荷直至工作压力、工作温度、氢氧
23、混合气产量达到设计工况，并稳定运行后，开始进行检测、记录。6.3.2 检测6.3.2. 1 阻火性能检测。在距氢氧发生器氢氧混合气输出口阻火器10m外用明火点火，人为造成回火现象，连续10次，均应有效阻火。6.3.2.2 热保护性能检测。氢氧发生器开机后将冷却系统关闭，试验水电解槽温度达到表1规定的工作温度上限时，应自动停机。试验应重复5次以上。6.3.2.3 绝缘电阻检测。在室温下用500V弗欧表对氢氧发生器相关部分的绝缘电阻进行检测，应符合5.1.7的规定。6.3.2.4 电源短路保护装置捡测。人为造成电源短路，保护装置应能马上启动。试验至少重复5次以上。6.3.2.5 产气量检测，氢氧掘
24、合气产气量采用容积法检测，见附录A。6.3.2.6 压力检测装置试验。以氮气或噎气进行试验，将出气口封闭待压力超过工作压力上限时，应自动停机，将出气口打开，待压力回复至正常工作压力时，应自动开机。试验应重复5次以上。6.3.2.7 直流电压、电流检测。以直流电施表、直流电品表酣定水电解槽的槽电流、槽电压。必要时以万用表或专用电压表测定每个电解小宝电压和l各电解小室电压的均匀分布情况。6.3.2.8 单位氢氧混合气的电耗。氢氧发生器的每立方氢氧混合气的直流电耗W按式(2)计算=w= _ IUT 二工=-哈一一一一-一，QHO X 10 式中=W一一每立方氢氧混合气的直流电耗，单位为于瓦小时每立方
25、米(k W . h/ rn 3 ) ; I 一一水电解槽的槽电流，单位为安培(八); U一一水电解槽的槽电且，单位为伏特(V); QHO 检测!期间的氢氧混合气产量，单位为立方米每小时(m3/h); T 检测时间，单位为小时(h)。6.3.3 检测要求. ( 2 ) 6.3.3. 1 在用户现场进行检测前项目、检测要求和合格标准应在供货合同中明确规定，并作为设备验收的依据。6.3.3.2 制造厂家应向设备用户提供下列检测记录、资料和报告=a) 所订购设备在制造工厂的检测试验资料或报告pb) 订货合同规定的所有检测项目的检测记录、资料和报告。7 安全技术7. 1 一殷要求7. 1. 1 水电解氢
26、氧发生器的氢氧混合气的生产应随用随开，即用户不使用氢氧混合气必须断开电源停机。7. 1.2 水电解氢氧发生器至少应安装一级水封式阻火装置，以实现可靠阻火。7. 1. 3 氢氧混合气压力应稳定可控，且设有2级以上的压力调节控制装置，其精度应为2.5级以上。GB/T 29411一20127. 1. 4 水电解氢氧发生器内部禁止使用可燃性化学阻燃剂，如酒精、汽油、正乙烧、LPG等。7. 1. 5 在盛有氢氧混合气和排放后的氢氧混合气容器上，因可能存有残余气体，不得进行钻孔、切割与焊接等作业。7. 1. 6 水电解氢氧发生器电气控制箱应保持正压，电气设备及配线应按GB50058和GB3836.5的规定
27、进行选用、配置。7.2 保护措施7.2. 1 电源输入、输出端应可靠绝缘，并采取保护措施，防止人体意外接触。7.2.2 水电解氢氧发生器应装有过热自动保护装置，过热自动保护装置在电解槽温升超过规定时，应能可靠地切断电源。7.2.3 水电解氢氧发生器外壳的防护等级最低为IP21，壳体、机架严禁带电，有可靠接地装置，接地螺栓直径大于或等于8mm.线路连接应牢固可靠。8 标牌和标志8. 1 制作、安装8. 1. 1 水电解氢氧发生器及其单体设备的标牌制作、安装位置，应符合GB/T13306的规定。8. 1. 2 标牌应固定在易于观察的明显位置。8.2 标牌内容8.2. 1 标牌的内容应简洁、明确，显
28、示主要性能参数、指标和要求。8.2.2 标牌上至少应有项目如下:a) 制造厂名注册商标5b) 发生器型号zc) 出厂编号或制造日期zd) 重量ze) 额定产气量zf) 输入电压、相数、频率zg) 工作气体压力。8.3 标志在水电解氢氧发生器的输入电缆接头、氢氧混合气管出口、水管接口、电解液添加口等处以及接地螺栓附近都应有永久性标志。9 包装和运输9. 1 一般要求水电解氢氧发生器(包括附件、备件在装箱时应加以防震、固定和防雨措施，以适应露天存放及运输的需要。9.2 产晶随机文件(不含厂家保密的相关技术资料9.2. 1 设备图纸z制造厂家应提供水电解氢氧发生器在安装、运行维护中所需的各种系统流程
29、，设备构8 造和电气等图纸。需提供的图纸应包括下列内容za) 工艺流程图，带控制点，管径等;b) 水电解氢氧发生器或组件的电气接线图、布线图30 设备总图(应有接管、接线标注); d) 组件内设备及管线图。9.2.2 使用说明书，一般应包括以下内容za) 工作原理介绍zb) 电源及管路连接方式zc) 使用说明zd) 注意事项ze) 技术参数zf) 故障检查及处理方法。9.2.3 装箱清单、出厂合格证明书及产品保修卡。9.3 运输GB/T 29411-2012 9.3.1 水电解氢氧发生器应采用木箱包装，以避免运输途中的碰撞，在仪表操作面板处应加装防碰撞包装。9.3.2 运输途中除防止碰撞外还应
30、采取防潮防尘措施。9.3.3 水电解氢氧发生器搬运时不可倒置、如需倾斜不得超过30009 GB/T 29411-2012 附录A(规范性附录)容积法测试气体产量A.1 容积法测试系统流程如图A.1所示。气体来自水电解糟1 气体放空说明z1一一阀1; 2阀2;3一一温度计E4 压力表$5一一阀3;6一一安全阔.A.2 测试方法2 3 贮气罐圄A.1容积法测试系统流程固A.2.1 测试前应对贮气罐的结构容和、进行实测。A.2.2 开阔1，关闭阀2、阔3，准确记录贮气罐内气体的起始压力和温度。A.2.3 开阀2，关闭阀1、阀3，记录起始时间。气体出口A.2.4 经一定时间充灌气体后，关闭间2，开阔1
31、，记录终止时间、贮气罐内压力和温度。A.2.5 气体产量Q(m3/h)按式(A.l)计算z式中zQ=旦主/主王一生t。飞T2Tjj Q一一标准状况下气体产量，单位为立方米每小时(m3/h); 户。一标准状况下气体压力(0.101325 MPa) ，单位为兆帕(MPa); 扣一一起始时贮气罐内气体绝对压力，单位为兆帕(MPa);如一一终止时贮气罐内气体绝对压力，单位为兆帕(MPa); To-一标准状况下气体温度，单位为开尔文(K); 10 .( A.1 ) Tj 起始时贮气罐内气体温度，单位为开尔文(K); Tz一-终止时贮气罐内气体温度，单位为开尔文(K);V一贮气罐结构容积，单位为立方米(m
32、3); t 一一测试时间，单位为小时(h)。GB/T 29411-2012 NFON|FF叮NH阁。华人民共和国家标准水电解氢氧发生器技术要求GB/T 29411-2012 国中* 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号。00013)北京市西城区三里河北街16号。0004日网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X12301/16 印张1字数22千字2013年6月第一版2013年6月第一次印刷 书号:155066. 1-47103定价18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107打印日期:2013年6月9HF002A
