GB-T征求意見稿-壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求

ICS70.020

J39*

中華人民共和國國家標準

GB/TXXXXX—XXXX

壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求

Safetyofpressurizedwaterelectrolytesystem

forproducinghydrogen

XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局

發(fā)布

中國國家標準化管理委員會

GB/TXXXXX-20XX

前言

本標準由全國氫能標準化技術(shù)委員會（SAC/TC309）提出。

本標準由全國氫能標準化技術(shù)委員會（SAC/TC309）歸口。

本標準起草單位：

本標準主要起草人：

本標準為首次發(fā)布。

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GB/TXXXXX-20XX

壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求

Safetyrequirementsforpressurizedwaterelectrolysissystemforhydrogen

production

1范圍

本標準規(guī)定了以水電解法制取氫氣、氧氣的壓力型制氫系統(tǒng)的設計、制造、安裝和運行

相關(guān)的安全要求。

本標準適用于工作壓力大于等于0.3MPa的固定式水電解制氫裝置，包括堿性水電解裝

置和質(zhì)子交換膜水電解裝置。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適

用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB150（所有部分）壓力容器

GB/T151熱交換器

GB2893安全色

GB2894安全標志及其使用導則

GB3836.1爆炸性環(huán)境第1部分：設備通用要求

GB/T3859.1半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換向變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范

GB7231工業(yè)管道的基本識別色、識別符號和安全標識

GB/T8175設備及管道絕熱設計導則

GB12014防靜電服

GB/T12241安全閥一般要求

GB/T13422半導體變流器電氣試驗方法

GB/T19774水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求

GB21146個體防護裝備職業(yè)鞋

GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語

GB/T27921-2011風險管理風險評估技術(shù)

GB/T29639生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應急預案編制導則

GB/T29729-2013氫系統(tǒng)安全的基本要求

GB30871化學品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)安全規(guī)范

GB50030氧氣站設計規(guī)范

GB50057建筑物防雷設計規(guī)范

GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范

GB50177氫氣站設計規(guī)范

GB50217電力工程電纜設計規(guī)范

GB50493石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范

HG20202脫脂工程施工及驗收規(guī)范

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JB/T2379金屬管狀電熱元件

TSG21固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

TSGD0001壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道

TSGZF001安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

3術(shù)語和定義

GB/T24499界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

固定式壓力型水電解制氫系統(tǒng)stationarypressurizedwaterelectrolysissystemfor

hydrogenproduction

壓力型水電解制氫系統(tǒng)的各類設備、管道全部布置在廠房內(nèi)或廠房外，用設備基礎、管

道支架固定設置的制氫系統(tǒng)。

3.2

爆炸性氣體環(huán)境explosivegasatmosphere

在大氣條件下，氣體或蒸汽可燃性物質(zhì)與空氣的混合物引燃后，能夠保持燃燒自行傳播

的環(huán)境。

3.3

風險評估riskassessment

包括風險識別、風險分析和風險評價的全過程。

3.4

富氧環(huán)境oxygen-enrichedatmosphere

空氣中氧的體積分數(shù)大于23.5%的環(huán)境。

3.5

動火作業(yè)hotwork

直接或間接產(chǎn)生明火的工藝設備以外的禁火區(qū)內(nèi)可能產(chǎn)生火焰、火花或熾熱表面的非常

規(guī)作業(yè)，如使用電焊、氣焊（割）、噴燈、電鉆、砂輪等進行的作業(yè)。

4壓力型水電解制氫系統(tǒng)危險因素

壓力型水電解制氫系統(tǒng)（以下簡稱制氫系統(tǒng)）包括下列單體設備或裝置：水電解槽及其

附屬設備單元；氫氣純化單元；氫氣儲罐；分析儀器；直流電源、自控裝置等。

典型制氫系統(tǒng)框圖參見附錄A。

制氫系統(tǒng)主要危險物及單元設備危險性參見附錄B。

4.1火災和爆炸

氫氣發(fā)生著火或爆炸的要素是氫氣與氧化劑混合達到可燃或爆炸極限并存在適當?shù)狞c

燃源。制氫系統(tǒng)具有潛在的爆炸性氣體環(huán)境和點燃源，可能存在但不限于下述場景：

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GB/TXXXXX-20XX

a)系統(tǒng)設計存在缺陷、設備選型錯誤、控制系統(tǒng)工作異常等原因造成系統(tǒng)中的氫氧氣

體混合、泄漏。

b)電解槽為制氫系統(tǒng)的核心設備，其結(jié)構(gòu)、組件或組裝過程存在缺陷，造成槽體

內(nèi)氫氧氣體混合或向外泄漏。電解槽泄漏嚴重時，槽內(nèi)液體會隨氣體噴射而出并霧

化。

c)壓力容器、管道及安全附件設計、選材、制造、安裝存在缺陷，容器、管道未

按期檢驗、安全附件缺失或故障等原因造成容器、管道泄漏甚至爆炸。

d)氫氣系統(tǒng)在使用前置換不充分；電解槽電源正負極接反，使氫氣系統(tǒng)產(chǎn)生氧氣，

進入氫氣儲罐，造成氫氧氣體混合。

e)氣體純度分析儀表工作異常，未及時發(fā)現(xiàn)氣體純度超標。氫氣泄漏檢測裝置或

機械排風系統(tǒng)故障，造成氫氣濃度超標。

f)含有過量氧氣的氫氣直接進入氫氣純化器的脫氧塔，在其內(nèi)部氫氣和氧氣在催

化劑的作用下復合成水，放出大量熱量，造成脫氧塔內(nèi)部溫度過高。

g)氫氣管道法蘭跨接線接觸不良、含雜質(zhì)的氫氣流速過快、工作人員未穿防靜電

工作服等原因，而產(chǎn)生靜電火花。

h)高速氧氣流中的雜質(zhì)顆粒、油脂接觸高壓氧氣、快速打開氧氣閥門都可能導致

燃燒。

i)生產(chǎn)裝置區(qū)的防雷設計不符合規(guī)范要求，不能覆蓋保護區(qū)域，雷擊損壞設備，

導致氫氣泄漏并被點燃。

j)電氣設備由于漏電、短路、過載、接觸電阻過大等原因產(chǎn)生電弧或火花；電氣

設備的防爆等級不滿足使用要求，也可能成為點燃源。

k)作業(yè)時未使用防爆工具，摩擦、撞擊引起火花。

l)檢修過程中，檢修設備與在用生產(chǎn)系統(tǒng)未采取有效隔離措施；動火作業(yè)前未徹

底置換；取樣分析不具備代表性，分析數(shù)據(jù)不準確也可能引發(fā)火災和爆炸事故。

4.2帶壓氣體

制氫系統(tǒng)設備或管道失效可能導致帶壓氫氣、氧氣能量迅速釋放，形成沖擊波，造成周

圍人員損傷、設施破壞。

4.3腐蝕

制氫系統(tǒng)的設備和管道存在與氫相關(guān)的腐蝕和堿應力腐蝕。

a)氫脆和氫腐蝕

氫進入金屬材料內(nèi)部，引起金屬塑性下降、誘發(fā)裂紋或延遲斷裂，這種現(xiàn)象稱為氫

脆。在一定溫度、壓力的氫環(huán)境內(nèi)，鋼中的碳與氫反應生成甲烷，導致鋼性能不可

逆的劣化，這種現(xiàn)象稱為氫腐蝕。氫分壓越大，氫脆和氫腐蝕越嚴重。

b)堿應力腐蝕

金屬材料在堿性溶液環(huán)境中，由于應力和腐蝕介質(zhì)的共同作用而產(chǎn)生開裂。金屬堿

應力腐蝕敏感性與堿液濃度、溫度和應力水平有關(guān)，升高堿液的濃度和溫度會增加

開裂的可能性和嚴重程度。

4.4窒息

氫氣為單純性窒息性氣體，僅在高濃度時，由于空氣中氧分壓降低才引起缺氧性窒息。

4.5灼燙

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堿性制氫系統(tǒng)涉及的氫氧化鉀或氫氧化鈉，具有強腐蝕性，直接接觸皮膚和眼睛可引起

灼傷。

制氫系統(tǒng)中電解槽及部分附屬設備工作溫度范圍在60～90℃,氫氣純化器脫氧催化床

工作溫度可達150℃，氫氣純化器干燥床（變溫吸附）再生溫度可達300℃，人體接觸時會造

成高溫燙傷。

4.6機械傷害

制氫系統(tǒng)機械傷害主要指機械設備的運動部件直接與人體接觸所造成的人身傷害。

本系統(tǒng)存在機泵和維修機械，如防護措施不當或違規(guī)操作，有可能發(fā)生機械傷害。

4.7觸電

制氫系統(tǒng)內(nèi)可能造成人身觸電事故的帶電設備包括電解槽、輸電銅排、整流變壓器、整

流柜、電氣柜、電機和照明設施等。作業(yè)人員在進行設備安裝、維護和操作時，有發(fā)生觸電

的危險。

5基本要求

5.1應對制氫系統(tǒng)進行風險評估，評估方法宜采用GB/T27921-2011附錄B中的一種或

幾種技術(shù)。風險評估結(jié)果應顯示出所采取的風險應對措施將系統(tǒng)的風險等級控制在可接受水

平。

5.2在可能的情況下，減少危險環(huán)境中的人員數(shù)量并縮短停留時間。

5.3應制定事故應急預案。

6環(huán)境條件

6.1一般要求

6.1.1制氫系統(tǒng)的設計和安裝應考慮如下用戶現(xiàn)場環(huán)境條件對安全運行的影響：環(huán)境溫

度和濕度、海拔高度、地震烈度等。

6.1.2制氫系統(tǒng)的平面布置應符合GB50177的規(guī)定。

6.1.3制氫系統(tǒng)使用區(qū)域應通風良好，保證空氣中最高含氫量不超過1%（體積分數(shù)）。

6.2制氫系統(tǒng)設置場所

6.2.1制氫系統(tǒng)的生產(chǎn)火災危險類別應為“甲”類，設置場所消防設施的配置應符合GB

50177的規(guī)定。

6.2.2制氫場所禁止堆放易燃、易爆物品，并嚴禁煙火。

6.2.3制氫系統(tǒng)及周圍區(qū)域應設置禁區(qū)，禁止無關(guān)人員入內(nèi)。

6.2.4有爆炸危險區(qū)域內(nèi)的地坪，應采用不發(fā)生火花地面。

6.2.5制氫場所宜設置應急照明。

6.2.6有堿液區(qū)域，包括堿性電解質(zhì)裝卸、儲存和分析取樣點附近，應設置安全噴淋洗

眼器，并備有濃度為2%~3%的硼酸水溶液。

6.2.7制氫場所應設置明顯的安全警示標志，寫明緊急情況下的應急處置辦法。

7設備及管路

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7.1一般要求

7.1.1制氫系統(tǒng)的副產(chǎn)品-氧氣，可根據(jù)需要回收利用或直接排入大氣，當回收利用時應

符合GB/T19774和GB50177的規(guī)定。

7.1.2對于氧氣排入封閉空間的小型制氫系統(tǒng)，氧氣應被通風氣流有效稀釋，防止富氧環(huán)境

風險。

7.1.3設備及管路的材料應根據(jù)使用條件（設計溫度、設計壓力、介質(zhì)特性）、耐腐蝕性

能、加工工藝性能、焊接性能和經(jīng)濟合理性等選用。壓力容器用鋼材應符合GB150和TSG21

的規(guī)定；氫氣管道應符合GB50177的規(guī)定；氧氣管道應符合GB50030的規(guī)定。合理選材，降

低腐蝕風險。

7.1.4與氧氣接觸的設備、管道及其閥門、附件的脫脂應符合GB50030和HG20202的

規(guī)定。

7.1.5設備和管路的布置應便于操作和維護，出現(xiàn)緊急情況時應便于人員撤離。

7.1.6設備及管路應根據(jù)環(huán)境條件及工藝要求采取符合GB/T8175規(guī)定的保溫、防燙措

施。

7.1.7所有轉(zhuǎn)動設備均應設置安全罩或采取其他防護措施。

7.1.8對噪聲大的設備和管路應采取消聲、隔聲措施。

7.1.9在設備、管路上有發(fā)生人員高處墜落危險的部位，應配置扶梯、平臺、圍欄和系掛裝

置等附屬設施，且應有防滑措施。

7.1.10設備、管道和閥門要統(tǒng)一編號，按照GB7231、GB2893和GB2894的規(guī)定涂安

全色，并設安全標志和標識。

7.2單體設備

7.2.1電解槽

水電解槽的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)應以降低單位氫氣電能消耗、減少制造成本、延長使用壽命

為基本要求。應合理選擇水電解槽的結(jié)構(gòu)型式、電解小室及其電極、隔膜的構(gòu)造、涂層和材

質(zhì)。

電極應選擇催化活性強、性能穩(wěn)定、過電位低材料。隔膜和密封墊片材料應滿足槽體設

計的技術(shù)要求。

7.2.2壓力容器

制氫系統(tǒng)的壓力容器主要用于氣液分離、冷卻和儲存。壓力容器的設計、制造、安裝、

使用、改造、維修和檢驗，應符合GB150、GB/T151及TSG21的規(guī)定。

在寒冷和嚴寒地區(qū)，室外含濕氣罐底部，應采取防凍措施。

7.2.3氫氣純化器

氫氣純化器采取的保溫、防燙措施，應符合本標準7.1.6的規(guī)定。氫氣純化器入口宜設

置流量測量儀表。氫氣純化過程的溫度控制和閥門切換等，宜采用自動控制。

7.2.4循環(huán)泵和補水泵

機泵的流量、揚程、工作溫度和壓力應滿足工藝要求，與輸送介質(zhì)接觸的材質(zhì)適用于堿

液/純水。如其安裝在爆炸危險區(qū)域，應符合本標準8.1.2的規(guī)定。

7.2.5關(guān)閉閥/切斷閥

關(guān)閉閥/切斷閥應符合GB/T19774、GB50177的規(guī)定。如電動閥門安裝在爆炸危險區(qū)域，

應符合本標準8.1.2的規(guī)定。

7.2.6壓力泄放裝置

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安全閥應符合GB/T12241和TSGZF001的規(guī)定。安全閥應靠近被保護設備或管道垂直

裝設，其位置要易于檢查和維修。應在安全閥的出口設置導管，不得將排放介質(zhì)直接排入室

內(nèi)。

7.2.7阻火器

氫氣放空管應按照GB50177的規(guī)定設置阻火器，阻火器材質(zhì)應選用耐壓、耐腐蝕、具

有阻火性能的材料。

7.3管路及附件

7.3.1制氫系統(tǒng)管路及附件的設計、安裝、檢驗和維護應符合GB50177、GB50030和

TSGD0001的規(guī)定。

7.3.2制氫系統(tǒng)管路及附件的布置應符合工程設計圖紙的要求。

7.3.3管路內(nèi)的冷凝水，均應經(jīng)各自的專用疏水裝置或排水水封排至室外。水封上的氣

體放空管，應分別接至室外安全處。

7.3.4制氫系統(tǒng)應設置氮氣置換吹掃口。所有吹掃口前應配置切斷閥、止回閥。

7.3.5氫、氧氣管道的支、吊架應采用不燃燒體制作。

7.3.6氫氣管道與其他管道共架或分層敷設時，宜布置在外側(cè)上層。

7.3.7氫、氧氣管道安裝后，應進行強度試驗、氣密性試驗和泄漏量試驗，此類試驗應

按GB50177、GB50030的規(guī)定進行。

7.3.8氫、氧氣管道泄漏量試驗合格后應采用無油、干燥的空氣或氮氣以不小于20m/s

的流速進行吹掃，直至出口無鐵銹、焊渣及其他雜物為合格。使用氮氣吹掃時，應采取防止

人員窒息的措施。

7.3.9氫氣、氧氣放空管應在避雷保護范圍之內(nèi)，并應采取防止雨雪侵入和雜物堵塞的

措施。

8電氣及儀表控制

8.1一般要求

8.1.1制氫系統(tǒng)所處場所有爆炸危險的區(qū)域及等級的劃分應符合GB50177和GB50058

的規(guī)定。

8.1.2爆炸危險區(qū)域內(nèi)的電氣設備應符合GB3836.1和GB50058的規(guī)定，防爆等級不應

低于該爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)爆炸性氣體混合物的級別和組別。因需要在爆炸危險區(qū)域使用非防

爆設備時應采取有效的隔爆措施。

8.1.3爆炸危險區(qū)域內(nèi)的電纜及導線的敷設，應符合GB50217的規(guī)定。

8.1.4富氧環(huán)境中的電氣設備，應滿足使用要求，避免成為點燃源。

8.1.5應在電解間和控制室設置手動緊急停車按鈕，該按鈕動作應切斷電解槽的直流電

源。

8.1.6電解槽及輸電銅排周圍應設置防觸電隔離措施。制氫系統(tǒng)電氣設備和輸電線路應

確保絕緣合格，必要時加裝防護設施。

8.1.7應有防止導電體掉落在電解槽體上的安全措施。

8.2直流電源

8.2.1每臺水電解槽的直流電源均應獨立配置，一般采用高頻開關(guān)電源、晶閘管整流器

或整流二極管整流器。直流電源應符合GB/T3859.1和GB/T13422的規(guī)定。

8.2.2直流電源配備的高壓整流變壓器應設在單獨的變壓器室內(nèi)。

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8.2.3直流電源應設有調(diào)壓和自動穩(wěn)流功能，并應具備直流過流、交流缺相等停車保護

功能。

8.2.4制氫系統(tǒng)的所有安全聯(lián)鎖信號均應切斷直流電源。安全聯(lián)鎖停車信號應符合本標

準8.6.1的規(guī)定。

8.3電熱元件

8.3.1電熱元件的技術(shù)要求應符合JB/T2379的規(guī)定。

8.3.2應根據(jù)電熱元件的工作溫度，在電熱絲和外殼之間填充合適的絕緣材料。電熱元

件長期存放或使用后，電熱絲和外殼之間的絕緣電阻應不低于1.0MΩ。

8.3.3用于壓力介質(zhì)中的電熱元件，應采取措施避免外殼、焊縫、密封件損壞造成事故。

8.3.4氫氣純化器的電熱元件應符合本標準8.1.2的規(guī)定。

8.4接地

8.4.1制氫系統(tǒng)的所有金屬外殼、金屬管道、金屬底座和框架均應接地。接地應符合GB

50057和GB50177的規(guī)定。

8.4.2氫氣和氧氣設備、管道的法蘭、閥門等連接處應采用金屬線跨接，跨接電阻應小

于0.03Ω。

8.4.3電解槽應按結(jié)構(gòu)特點進行接地電阻檢查。對兩端分別接入直流電源正負極的電解

槽，其對地電阻應不小于1.0MΩ。

8.4.4電氣裝置的接地，應以單獨接地線與接地干線相連接，不得采用串接方式。

8.4.5所有防雷、防靜電接地裝置，應定期檢測接地電阻，每年至少檢測一次。

8.5氫氣泄漏和氫火焰檢測裝置

8.5.1制氫系統(tǒng)應設置固定式氫氣檢測報警裝置，其技術(shù)性能應符合GB50493的規(guī)定。

氫氣檢測報警裝置監(jiān)測空氣中氫氣的濃度，當達到0.4%（體積分數(shù)）時，應報警并開啟事故

風機；當達到1%（體積分數(shù)）時，應聯(lián)鎖停車。

8.5.2固定式氫氣檢測報警裝置探頭應安裝在氫氣易泄漏和積聚處。

8.5.3制氫系統(tǒng)應配備便攜式氫氣檢測報警裝置。

8.5.4氫火焰檢測報警裝置應根據(jù)響應時間、檢測距離、覆蓋范圍、靈敏度等因素選用，

并應符合本標準8.1.2的規(guī)定。

8.5.5氫氣檢測報警裝置在設備維護期間也應正常工作。

8.6儀表控制系統(tǒng)

8.6.1為保證整個制氫系統(tǒng)安全可靠運行，應設置重要工藝參數(shù)的自動檢測、控制、記

錄、報警和聯(lián)鎖保護。

如適用，控制系統(tǒng)應具備下列報警、聯(lián)鎖停車功能：

系統(tǒng)壓力高；

氧壓力高；

氫氧兩側(cè)差壓高/低；

電解槽溫度高；

堿液/純水液位高/低；

堿液/純水流量低；

直流過電流/直流電源故障；

普氫中氧含量高；

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普氧中氫含量高；

空氣中氫含量高；

純水電導率高；

氫純化器脫氧塔催化劑床層溫度高；

機械通風/正壓保護系統(tǒng)故障；

手動緊急停車按鈕動作/外部緊急停車信號。

如適用，控制系統(tǒng)宜具備下列報警、聯(lián)鎖停車功能：

冷卻水故障；

儀表氣源故障；

火災報警。

如適用，控制系統(tǒng)應具備下列報警功能：

行程開關(guān)顯示自動閥門故障；

氫純化器干燥塔分子篩床層溫度高；

純氫微氧高；

純氫露點高。

8.6.2儀器儀表的量程和精度等級應滿足使用要求，并應定期校核。與氧氣接觸的儀表

應禁油。

8.6.3新設備投產(chǎn)前或檢修后，必須根據(jù)工藝要求進行測試和模擬試驗，確?？刂萍奥?lián)

鎖保護動作靈敏可靠、各種閥門開關(guān)到位，達到設計要求。

8.6.4每臺水電解槽應設置氫中氧和氧中氫含量在線分析儀，實時監(jiān)測氫氣、氧氣的純

度。對于氫氣純化系統(tǒng)，應設置氫氣中雜質(zhì)含量分析。

8.6.5儀表控制系統(tǒng)應可接受外部緊急停車信號。

8.6.6儀表控制系統(tǒng)的不間斷電源應時刻處于正常狀態(tài)。

9運行和維護

9.1首次開車前準備

9.1.1制氫系統(tǒng)現(xiàn)場安裝應驗收合格。設備、管路的布置、連接應符合施工圖紙要求，

試壓、吹掃應符合本標準7.3.7和7.3.8的規(guī)定；應檢查電氣設備的絕緣和接線情況，機泵等

運動類設備，應按相關(guān)標準完成負荷試車；儀表控制系統(tǒng)應完成測試，符合本標準8.6.3的

規(guī)定。

9.1.2應檢查所有制造廠提供的各種合格證、技術(shù)文件，資料應齊全無誤。應包括但不

限于如下資料：

a)制氫系統(tǒng)及主要零部件合格證；

b)全部例行試驗記錄；

c)儀器儀表、機泵等說明書；

d)自控圖冊、工藝圖冊、整流柜圖冊及系統(tǒng)安裝維護手冊；

e)電解槽各部件、管道及附件的原材料材質(zhì)證明文件；

f)壓力容器相關(guān)技術(shù)資料和質(zhì)量證明文件；

g)產(chǎn)品及輔料的化學品安全技術(shù)說明書。

9.1.3試車計劃和方案應由主管部門批準。

9.1.4開車前應進行全面安全檢查，并應對查出的問題逐項進行整改。

9.1.5現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境符合設計要求，各種生產(chǎn)輔助系統(tǒng)均應達到開車所應具備的條件。

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GB/TXXXXX-20XX

9.1.6應對制氫系統(tǒng)的氫氣設備、管路進行置換。使用氮氣置換氫氣系統(tǒng)時，氮氣的含

氧量應小于0.5%(體積分數(shù))。氫氣系統(tǒng)內(nèi)氧或氫的含量應至少連續(xù)2次分析合格，氫氣系

統(tǒng)內(nèi)氧含量小于等于0.5%（體積分數(shù)），氫的含量小于等于0.4%（體積分數(shù)）時置換結(jié)束。

吹掃置換后的氣體應通過排放管排放。

9.1.7日常開車前準備應符合本標準9.1.5和9.1.6的規(guī)定。如系統(tǒng)為保壓狀態(tài)開車，則

無需置換。

9.2設備運行

9.2.1制氫系統(tǒng)開車前應符合本標準9.1.7的規(guī)定。

9.2.2送電前，應檢查電解槽體上是否有雜物，防止短路。送電前后，應檢查電解槽直

流電源極性，防止接錯而產(chǎn)生相反氣體。

9.2.3氫、氧氣體相關(guān)手動閥門應緩慢開關(guān)。

9.2.4系統(tǒng)開車后，應關(guān)注氣體純度。氫氣、氧氣純度合格后，才能對外送氣。

9.2.5操作人員應對運行設備進行巡視檢查，定時記錄電解槽小室電壓。各個電解小室

電壓應分布均勻。

9.2.6系統(tǒng)在開車或運行過程中，發(fā)生報警或聯(lián)鎖停車時，應查明原因，嚴禁隨意改變

保護設定值或取消聯(lián)鎖。

9.2.7制氫系統(tǒng)停車時，應嚴格按照操作程序進行。

9.2.8短暫停車時系統(tǒng)應保持正壓狀態(tài)。長時間停車，應排空系統(tǒng)中氫氣、氧氣，并按

本標準9.1.6的規(guī)定置換系統(tǒng)。

9.3設備維護

9.3.1制氫系統(tǒng)維護、檢修應制定作業(yè)方案及相應的安全防護措施，經(jīng)批準后方可組織

實施。

9.3.2設備維護、檢修應執(zhí)行上鎖/掛牌程序。

9.3.3如果對安全保護裝置進行維護，而沒有其它方式代替其安全功能，那么它所保護

的設備也應停止運行。

9.3.4應按照系統(tǒng)維護手冊的要求，定期檢查、清洗或更換設備的零部件；定期檢查、

調(diào)校各類電氣設備和儀器、儀表。

9.3.5設備、管道、閥門嚴禁帶壓拆卸。壓力容器、壓力管道及安全附件的維護、檢修

應符合本標準7.2.2和7.3.1的規(guī)定。

9.3.6制氫系統(tǒng)在動火作業(yè)前，應可靠隔離，置換應符合本標準9.1.6的規(guī)定。接觸過氫

氣的吸附劑、保溫層，動火前也必須認真吹掃。動火作業(yè)應嚴格遵守GB30871的規(guī)定。

9.3.7維護、檢修過程應采取措施，防止與氧氣接觸部分沾有油脂。

9.3.8制氫系統(tǒng)的維護、檢修記錄應至少保存三年。

9.3.9設備拆除工作應在沒有雷電的天氣進行。在設備拆除期間，應連續(xù)監(jiān)測空氣中的

氫氣含量，一旦氫含量超過0.4%（體積分數(shù)），應立即停止拆除工作。

10作業(yè)人員

10.1作業(yè)人員上崗時應穿符合GB12014規(guī)定的阻燃、防靜電工作服和符合GB21146

規(guī)定的防靜電鞋，且應配戴必要的個人防護裝置。

9

GB/TXXXXX-20XX

10.2作業(yè)人員應接受所接觸物品的危險性和緊急情況時的應對措施的培訓，培訓內(nèi)容

深度應與被培訓人員承擔的職責一致。設備操作人員應掌握制氫系統(tǒng)相關(guān)的理論知識和操作

技能，考試合格后持證上崗。

10.3作業(yè)人員應嚴格遵守有關(guān)操作規(guī)程和安全守則。

10.4作業(yè)人員應無色盲或其他影響正常作業(yè)的生理缺陷或疾病，且作業(yè)前不應進行影

響正常作業(yè)的活動。

11應急處理

11.1應急預案

11.1.1應建立健全各級安全生產(chǎn)責任制和安全規(guī)章制度，各級人員應對其所管轄范圍的

安全負責。應制定事故應急預案，配備應急救援人員和必要的應急救援器材、設備。

11.1.2應急預案應符合本標準11.2、11.3和GB/T29639的規(guī)定，并應與相關(guān)部門和單

位應急預案相銜接。

11.1.3應定期進行事故應急預案演練。

11.1.4應急預案應定期進行評審和修訂，實現(xiàn)可持續(xù)改進。

11.1.5發(fā)生突發(fā)事件后，應立即啟動已批準的應急預案。

11.2泄漏

11.2.1應迅速查明泄漏情況，根據(jù)泄漏部位和泄漏程度，采取措施阻止或控制泄漏，并

按照應急預案進行報告。

11.2.2堿液少量泄漏時，將泄漏液體收集在可密閉的容器中或用沙土、活性炭或其它惰

性材料吸收。大量泄漏時，封閉排水管道，收集回收或運至廢物處理場所處置。

11.2.3氫氣泄漏現(xiàn)場應被隔離，嚴禁火種。采取的措施應符合本標準8.5.1的規(guī)定。

11.2.4應急處理人員應配戴個人防護裝置避免窒息和堿液灼傷。

11.2.5如有窒息人員，應及時救至通風良好處，實施人工呼吸，并迅速就醫(yī)。

11.2.6當氫氣泄漏不能控制時，應立即疏散泄漏污染區(qū)人員。

11.3火災和爆炸

11.3.1系統(tǒng)一旦發(fā)生火災或者爆炸事故，應立即發(fā)出警報。

11.3.2應及時切斷電解槽電源。若不能立即切斷氫源，應保持氫氣系統(tǒng)正壓狀態(tài)，防止

回火發(fā)生，并用消防水霧強制冷卻著火設備。

11.3.3應采取有效措施，防止火災擴大。

11.3.4氫火焰不易察覺，應急處理人員應配戴個人防護裝置，預防外露皮膚燒傷。

11.3.5如火勢難以控制、火災或容器、管道超壓失效導致爆炸，應立即疏散危險區(qū)域人

員，并迅速組織救援。

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GB/TXXXXX-20XX

附錄A

（資料性附錄）

典型壓力型水電解制氫系統(tǒng)框圖

制氫系統(tǒng)的主體設備為水電解槽。水電解槽由若干個電解小室組成，每個電解小室由電

極、隔膜和電解質(zhì)等構(gòu)成。根據(jù)所產(chǎn)氫氣、氧氣用途而配置不同的氣液處理、氣體純化、存

儲設備，從而構(gòu)成了整個制氫系統(tǒng)。典型制氫系統(tǒng)框圖見圖A.1。

氣液壓力氫氣

H2氫氣

處理控制純化

儲罐

H2O裝置裝置裝置

堿液/純水循環(huán)

水電解槽

直流電氣液壓力氧氣

氧氣

處理控制純化

儲罐

O2裝置裝置裝置

圖A.1制氫系統(tǒng)框圖

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GB/TXXXXX-20XX

附錄B

（資料性附錄）

壓力型水電解制氫系統(tǒng)主要危險物及單元設備危險性

制氫系統(tǒng)的產(chǎn)品、副產(chǎn)品涉及氫氣、氧氣（壓縮的），堿性水電解系統(tǒng)還涉及氫氧化鉀

或氫氧化鈉，均屬于危險化學品。

氫氣的相對分子質(zhì)量為2.016，無色、無味、無嗅，具有窒息性。

氫氣比空氣輕，泄漏后會迅速向高處擴散。氫氣燃燒范圍較寬，在常溫常壓空氣中的可

燃極限為4%~75%（體積分數(shù)），在常溫常壓氧氣中的可燃極限為4%~94%（體積分數(shù)）。氫

氣點火能量很低，在空氣中的最小點火能為0.017mJ，在氧氣中的最小點火能為0.007mJ。

與許多其他氣體不同，在由高壓向低壓的節(jié)流膨脹過程中氫氣溫度是升高的。氫的性質(zhì)及其

燃燒特性見GB/T29729-2013的附錄B和附錄C。

氧氣的相對分子質(zhì)量為31.9988，無色、無味、無嗅。

氧氣比空氣重，是強氧化劑、強助燃劑，能與可燃物和還原物質(zhì)發(fā)生猛烈反應，氧氣與

油、脂肪接觸有著火和爆炸危險。

氫氧化鉀和氫氧化鈉具有強腐蝕性，粉塵刺激眼和呼吸道，直接接觸皮膚和眼睛可引起灼

傷，誤服可造成消化道灼傷。氫氧化鈉職業(yè)性接觸毒物危害程度為輕度危害（Ⅳ級）。

制氫系統(tǒng)主要單元設備危險性見表B.1。

表B.1制氫系統(tǒng)主要單元設備危險性

序號單元設備介質(zhì)危險性

氫氣、氧氣、堿液泄漏時易燃易爆、有腐蝕性1、帶壓、灼燙

1電解槽

1/純水2、觸電

2氫分離器氫氣、堿液1/純水2泄漏時易燃易爆、有腐蝕性1、帶壓、灼燙

3氧分離器氧氣、堿液1/純水2泄漏時易燃易爆、有腐蝕性1、帶壓、灼燙

4堿液1/純水2過濾器、冷卻器堿液1/純水2泄漏時有腐蝕性1、帶壓、灼燙

5氫氣冷卻器氫氣泄漏時易燃易爆、帶壓、灼燙

6氧氣冷卻器氧氣泄漏時易燃易爆、帶壓、灼燙

泄漏時有腐蝕性1、帶壓、灼燙、機械傷害

7循環(huán)泵堿液1/純水2

、觸電

8去離子器2純水2帶壓、灼燙

9補水泵純水帶壓、機械傷害、觸電

10電解液制備及貯存裝置1堿液1泄漏時有腐蝕性1

11氫純化器脫氧、干燥塔氫氣泄漏時易燃易爆、帶壓、灼燙、觸電

12氫氣儲罐氫氣泄漏時易燃易爆、帶壓、窒息

13直流電源、自控裝置-觸電

注1：堿性水電解裝置

注2：質(zhì)子交換膜水電解裝置

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GB/TXXXXX-20XX

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GB/TXXXXX-20XX

目錄

1范圍.......................................................................................................................................................................1

2規(guī)范性引用文件...................................................................................................................................................1

3術(shù)語和定義...........................................................................................................................................................2

4壓力型水電解制氫系統(tǒng)危險因素.......................................................................................................................2

4.1火災和爆炸................................................................................................................................................2

4.2帶壓氣體....................................................................................................................................................3

4.3腐蝕............................................................................................................................................................3

4.4窒息............................................................................................................................................................3

4.5灼燙............................................................................................................................................................3

4.6機械傷害....................................................................................................................................................4

4.7觸電............................................................................................................................................................4

5基本要求...............................................................................................................................................................4

6環(huán)境條件...............................................................................................................................................................4

6.1一般要求....................................................................................................................................................4

6.2制氫系統(tǒng)設置場所....................................................................................................................................4

7設備及管路...........................................................................................................................................................4

7.1一般要求....................................................................................................................................................5

7.2單體設備....................................................................................................................................................5

7.3管路及附件................................................................................................................................................6

8電氣及儀表控制...................................................................................................................................................6

8.1一般要求....................................................................................................................................................6

8.2直流電源....................................................................................................................................................6

8.3電熱元件....................................................................................................................................................7

8.4接地............................................................................................................................................................7

8.5氫氣泄漏和氫火焰檢測裝置....................................................................................................................7

8.6儀表控制系統(tǒng)............................................................................................................................................7

9運行和維護...........................................................................................................................................................8

9.1首次開車前準備........................................................................................................................................8

9.2設備運行....................................................................................................................................................9

9.3設備維護....................................................................................................................................................9

10作業(yè)人員.............................................................................................................................................................9

11應急處理...........................................................................................................................................................10

11.1應急預案................................................................................................................................................10

11.2泄漏........................................................................................................................................................10

11.3火災和爆炸............................................................................................................................................10

附錄A(資料性附錄)典型壓力型水電解制氫系統(tǒng)框圖........................................................................................11

附錄B(資料性附錄)壓力型水電解制氫系統(tǒng)主要危險物及單元設備危險性....................................................12

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GB/TXXXXX-20XX

壓力型水電解制氫系統(tǒng)安全要求

Safetyrequirementsforpressurizedwaterelectrolysissystemforhydrogen

production

1范圍

本標準規(guī)定了以水電解法制取氫氣、氧氣的壓力型制氫系統(tǒng)的設計、制造、安裝和運行

相關(guān)的安全要求。

本標準適用于工作壓力大于等于0.3MPa的固定式水電解制氫裝置，包括堿性水電解裝

置和質(zhì)子交換膜水電解裝置。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適

用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB150（所有部分）壓力容器

GB/T151熱交換器

GB2893安全色

GB2894安全標志及其使用導則

GB3836.1爆炸性環(huán)境第1部分：設備通用要求

GB/T3859.1半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換向變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范

GB7231工業(yè)管道的基本識別色、識別符號和安全標識

GB/T8175設備及管道絕熱設計導則

GB12014防靜電服

GB/T12241安全閥一般要求

GB/T13422半導體變流器電氣試驗方法

GB/T19774水電解制氫系統(tǒng)技術(shù)要求

GB21146個體防護裝備職業(yè)鞋

GB/T24499氫氣、氫能與氫能系統(tǒng)術(shù)語

GB/T27921-2011風險管理風險評估技術(shù)

GB/T29639生產(chǎn)經(jīng)營單位生產(chǎn)安全事故應急預案編制導則

GB/T29729-2013氫系統(tǒng)安全的基本要求

GB30871化學品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)安全規(guī)范

GB50030氧氣站設計規(guī)范

GB50057建筑物防雷設計規(guī)范

GB50058爆炸危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范

GB50177氫氣站設計規(guī)范

GB50217電力工程電纜設計規(guī)范

GB50493石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范

HG20202脫脂工程施工及驗收規(guī)范

1

GB/TXXXXX-20XX

JB/T2379金屬管狀電熱元件

TSG21固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

TSGD0001壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-工業(yè)管道

TSGZF001安全閥安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

3術(shù)語和定義

GB/T24499界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

固定式壓力型水電解制氫系統(tǒng)stationarypressurizedwaterelectrolysissystemfor

hydrogenproduction

壓力型水電解制氫系統(tǒng)的各類設備、管道全部布置在廠房內(nèi)或廠房外，用設備基礎、管

道支架固定設置的制氫系統(tǒng)。

3.2

爆炸性氣體環(huán)境explosivegasatmosphere

在大氣條件下，氣體或蒸汽可燃性物質(zhì)與空氣的混合物引燃后，能夠保持燃燒自行傳播

的環(huán)境。

3.3

風險評估riskassessment

包括風險識別、風險分析和風險評價的全過程。

3.4

富氧環(huán)境oxygen-enrichedatmosphere

空氣中氧的體積分數(shù)大于23.5%的環(huán)境。

3.5

動火作業(yè)hotwork

直接或間接產(chǎn)生明火的工藝設備以外的禁火區(qū)內(nèi)可能產(chǎn)生火焰、火花或熾熱表面的非常

規(guī)作業(yè)，如使用電焊、氣焊（割）、噴燈、電鉆、砂輪等進行的作業(yè)。

4壓力型水電解制氫系統(tǒng)危險因素

壓力型水電解制氫系統(tǒng)（以下簡稱制氫系統(tǒng)）包括下列單體設備或裝置：水電解槽及其

附屬設備單元；氫氣純化單元；氫氣儲罐；分析儀器；直流電源、自控裝置等。

典型制氫系統(tǒng)框圖參見附錄A。

制氫系統(tǒng)主要危險物及單元設備危險性參見附錄B。

4.1火災和爆炸

氫氣發(fā)生著火或爆炸的要素是氫氣與氧化劑混合達到可燃或爆炸極限并存在適當?shù)狞c

燃源。制氫系統(tǒng)具有潛在的爆炸性氣體環(huán)境和點燃源，可能存在但不限于下述場景：

2

GB/TXXXXX-20XX

a)系統(tǒng)設計存在缺陷、設備選型錯誤、控制系統(tǒng)工作異常等原因造成系統(tǒng)中的氫氧氣

體混合、泄漏。

b)電解槽為制氫系統(tǒng)的核心設備，其結(jié)構(gòu)、組件或組裝過程存在缺陷，造成槽體

內(nèi)氫氧氣體混合或向外泄漏。電解槽泄漏嚴重時，槽內(nèi)液體會隨氣體噴射而出并霧

化。

c)壓力容器、管道及安全附件設計、選材、制造、安裝存在缺陷，容器、管道未

按期檢驗、安全附件缺失或故障等原因造成容器、管道泄漏甚至爆炸。

d)氫氣系統(tǒng)在使用前置換不充分；電解槽電源正負極接反，使氫氣系統(tǒng)產(chǎn)生氧氣，

進入氫氣儲罐，造成氫氧氣體混合。

e)氣體純度分析儀表工作異常，未及時發(fā)現(xiàn)氣體純度超標。氫氣泄漏檢測裝置或

機械排風系統(tǒng)故障，造成氫氣濃度超標。

f)含有過量氧氣的氫氣直接進入氫氣純化器的脫氧塔，在其內(nèi)部氫氣和氧氣在催

化劑的作用下復合成水，放出大量熱量，造成脫氧塔內(nèi)部溫度過高。

g)氫氣管道法蘭跨接線接觸不良、含雜質(zhì)的氫氣流速過快、工作人員未穿防靜電

工作服等原因，而產(chǎn)生靜電火花。

h)高速氧氣流中的雜質(zhì)顆粒、油脂接觸高壓氧氣、快速打開氧氣閥門都可能導致

燃燒。

i)生產(chǎn)裝置區(qū)的防雷設計不符合規(guī)范要求，不能覆蓋保護區(qū)域，雷擊損壞設備，

導致氫氣泄漏并被點燃。

j)電氣設備由于漏電、短路、過載、接觸電阻過大等原因產(chǎn)生電弧或火花；電氣

設備的防爆等級不滿足使用要求，也可能成為點燃源。

k)作業(yè)時未使用防爆工具，摩擦、撞擊引起火花。

l)檢修過程中，檢修設備與在用生產(chǎn)系統(tǒng)未采取有效隔離措施；動火作業(yè)前未徹

底置換；取樣分析不具備代表性，分析數(shù)據(jù)不準確也可能引發(fā)火災和爆炸事故。

4.2帶壓氣體

制氫系統(tǒng)設備或管道失效可能導致帶壓氫氣、氧氣能量迅速釋放，形成沖擊波，