氢气管道设计的话,需要注重什么?
你好,不同场合的氢气管道设计要求也会不同。以实验室的氢气管道设计为例,需要注意以下几个方面:
1.为了便于气瓶的更换,气瓶连接器和调节阀之间应设置耐高压金属软管。
2.为了防止回火,应安装防爆止回阀。
3.在氢气进入使用点之前,为了方便地调节氢气开关,应该有一个使用点球阀。
4.为了保持气体的纯度和管道系统的气密性,所有管道均采用316L不锈钢管,内表面经等AP处理。
5.为了便于阀门部件的维护和更换,管道和阀门部件之间的连接应采用高压双卡套接头连接。
6.管道固定夹(管夹)应由耐高温金属材料制成,应坚固、轻便、耐用。
7.考虑到牢固、防腐蚀、使用方便和外观好看的原因,调压阀操作面板采用不锈钢制成。
8.为了保证氢气输出的压力稳定性和气体的纯度,选择二级减压系统。
实验室使用氢气管道比较多,氢气是特别危险的一种气体,对管道系统要求比较高,所以氢气管道在设计、施工、测试验收等方面都有相应的规范。
室内氢气管道埋入地下的时候一定要注意以下几方面。1)氢气管应采用无缝钢管。当对氢气纯度有严格要求时,材质按现行国家标准《洁净厂房设计规范》执行。2)氢气管道的连接应采用焊接,其他连接方法是潜在的渗漏源。但与设备、阀门的连接,可用法兰或螺纹连接。螺纹连接用聚四氟乙烯薄膜作填料。3)氢气管道安装时,内壁应除锈至本色。管道焊接时,碳钢管应采用氩弧焊打底,不锈钢管应采用氩弧焊。安装过程应防止焊渣、铁锈等留在管道中。4)氢气管道的阀门宜采用球阀、截止阀。当工作压力大于0.1 MPa时,严禁采用闸阀。当电解氢中含有碱时,阀门的材料不能用铜合金,应符合《规范》规定。5)氢气管道的法兰、垫片要求见《规范》规定。6)氢气管道的穿过墙壁或楼板时,应敷设在套管内,套管内不应有焊缝。管道与套管间,应采用石棉或其他非燃材料填塞。7)输送湿氢或需作水压试验的管道,为了防止管内积水,铺设时应有≥3‰的坡度,在管道的最低处应设排水装置。在寒冷地区,还应采取防冻措施。8)为防止雷电感应、漏电流和静电积聚,金属管道和金属构架、电缆金属外壳等,及室外架空氢气管道、金属管架两端,均应接地。管道法兰盘、阀门等连接处,应采取金属线跨接。9)室外架空敷设的氢气管,应防雷电波侵入建筑物的接地,室内外架空敷设的氢气管道,每隔20~25m,应设防雷电感应接地,接地电阻不应大于10Ω。10) 有爆炸危险的环境内,可能产生静电危害的管道、设备等,室外氢气管通过建筑物进出口处,在不同爆炸危险环境的边界、管道分支处及管道每隔50~80m处,均应设防静电接地, 接地电阻不应大于30Ω。11) 氢气放空管应引至室外,为了使氢气在放空时不倒灌入室内,放空管口应高于屋脊1m。为了阻止放空时雷击事故蔓延,管口处应设阻火器。管顶应有防雨雪侵入和杂物堵塞的措施。当压力大于0.1MPa时,阻火器后的管材,宜采用不锈钢。12) 氢气管道严禁穿过生活间、办公室,并不得穿过使用氢气的房间,氢气进入车间处和用氢设备支管处,应设切断阀。有明火的用氢设备还应设阻火器。13) 氢气管道与其他管道架空敷设时,氢气管应布置在最外侧,并上层。与其他架空管线、建筑、构筑物、铁路、道路之间的最小净距,应符合《规范》规定。氢气管道直接埋地或采取明沟敷设,应符合《规范》规定。14) 氢气管道安装完毕,试验时的介质和压力,泄漏量试验合格后,必须用氮气,以不小于20m/s的流速进行吹扫,直至无铁锈、无脏物为止。15) 按规定进行漆色或者贴标签,并标上识别符号。
氢气管道设计中控制流速为8m/s
不同的管道材质,流速是不一样的,参考氢气站规范
气体的流速有经济流速和安全流速之分,对可燃性气体主要应着眼于安全流速。氢气具有着火能量低,与空气、氧混合燃烧和爆炸极限宽,燃烧速度快等特点,所以在生产和使用过程中的燃烧、爆炸问题应特别注意。氢与空气或与氧混合形成处于爆炸极限范围内的可燃性混合物和着火源同时存在,是燃烧和爆炸的两个基本条件。为此,应管理好可燃烧性物质,防止氢气泄漏、逸出和积累,注意系统的密封、抑制和监视爆炸性混合物的形成。同时要管理好着火源。着火源分自燃和外因点燃两大类。火源的形成和性质见表6。
氢气在管道内流动,当流速大,与管壁摩擦增强,特别是管道内含有铁锈杂质时,形成静电火花。据美国宇航局统计的96次氢气事故中,氢气释放到大气与空气混合后着火事故占62%,静电引起的着火事故占17.2%。多年以来,氢气管道设计中控制流速为8m/s,本规范修订前,规定碳钢管中氢气最大流速:当压力大于1.6 MPa时为8m/s,0.1~1.6 MPa为12m/s;不锈钢管为15m/s。原规范执行中一些单位询问和提供超过规定最大流速的有关问题和情况,如扬子石化一巴斯夫公司提供,该公司相关石化装置的氢气流速采用小于20m/s。近年来,随着我国引进技术、设备和技术交往,许多单位实际又突破原规范的规定流速。
9.0.2 氢气站、供氢站的防雷分类不应低于第二类防雷建筑。其防雷设施应防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。防直击雷的防雷接闪器,应使被保护的氢气站建筑物、构筑物、通风风帽、氢气放空管等突出屋面的物体均处于保护范围内。
9.0.3 氢气站、供氢站内按用途分有电气设备工作(系统)接地、保护接地、雷电保护接地、防静电接地。不同用途接地共用一个总的接地装置时,其接地电阻应符合其中最小值。
9.0.4 氢气站、供氢站内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架和突出屋面的放空管、风管等应接到防雷电感应接地装置上。管道法兰、阀门等连接处,应采用金属线跨接。
9.0.5 室外架空敷设氢气管道应与防雷电感应的接地装置相连。距建筑100m内管道,每隔25m左右接地一次,其冲击接地电阻不应大于20Ω。埋地氢气管道,在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。
9.0.6 有爆炸危险环境内可能产生静电危险的物体应采取防静电措施。在进出氢气站和供氢站处、不同爆炸危险环境边界、管道分岔处及长距离无分支管道每隔50~80m处均应设防静电接地,其接地电阻不应大于10Ω。
9.0.7 氢气罐等有爆炸危险的露天钢质封闭容器,当其壁厚大于4mm时可不装设接闪器,但应有可靠接地,接地点不应小于2处:两接地点间距不宜大于30m,冲击接地电阻不应大于10Ω。氢气放散管的保护应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057的要求。
9.0.8 要求接地的设备、管道等均应设接地端子。接地端子与接地线之间,可采用螺栓紧固连接;对有振动、位移的设备和管道,其连接处应加挠性连接线过渡。
条文说明
9.0.2 根据现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》及本规范第1.0.3条的规定,氢气站、供氢站内部分房间以及氢气罐为1区爆炸危险环境。按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》规定,凡属于1区爆炸危险环境为第一或第二类防雷建筑,因此本条规定:“氢气站、供氢站的防雷分类不应低于第二类防雷建筑。”应设有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。通风风帽、氢气放散管等突出屋面的物体均应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》的有关规定执行。
9.0.3 Ⅰ类防雷建筑物应设独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网,并应有独立的接地装置。除此类建筑外的不同用途接地可共用一个总的接地装置,其接地电阻应符合其中最小值。因此,作了本条的规定。
9.0.4 有爆炸危险房间内的较大型金属物(如设备、管道、构架等)应进行良好的接地处理,是防雷电感应的主要措施。在正常环境无锈的情况下,管道接头、阀门、法兰盘等接触电阻一般均在0.03Ω以下。但若管道接头生锈,会使接触电阻增大。根据试验,螺栓连接的法兰盘之间如生锈腐蚀,在雷电流幅值相当低(10.7kA)的情况下,法兰盘间也能发生火花。氢气站如不注意经常检查并测试管道接头等的过渡电阻,一旦接头处生锈,则十分危险。为此,规定所有管道,包括暖气管及水管法兰盘、阀门接头等均应采用金属线跨接。
9.0.5 本条是参照现行国家标准《建筑物防雷设计规范》中有关第一类防雷建筑物防止雷电波侵入措施“架空金属管道,在进出建筑物处应与防雷感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道,应每隔25m左右接地一次,其冲击接地电阻不应大于20Ω”等规定制定。
9.0.6 为加速管道上静电荷释放而制定,并参考《化工企业静电接地设计规程》中的有关规定和要求制定本条。
9.0.7 本条的制定根据是:多年来大部分室外氢气罐等封闭式容器的防雷均采用容器外壁作为“接闪器”保护方式,已有多年的运行实践经验。9.0.8 凡需接地的设备、管道设接地端子,接地端子与接地线之间采用螺栓紧固连接以便于平时检修。为了接地连接可靠,对有振动、位移的设备和管道采用挠性过渡连接是必要的。
氢气站设计规范中氢气设计压力在0.1-3.0MPa的不锈钢管道流速可达25m/s。碳钢管道中大于3.0MPa的最高流速为10m/s。0.1-3.0MPa的可为15m/s。
4-4.6 氢气管道宜采用架空敷设,其支架应为非燃烧体。架空管道不应与电缆、导电线路敷设在同一支架上
管道与支架之间除支架应为非燃烧体外无有特殊要求