加氫站該怎么建？

薛克鑫

在設計施工過程中，加氫站應嚴格依據(jù)規(guī)范，做好管理過程控制。

加油站服務指南·月刊

近年來，氫能在交通領域的應用場景持續(xù)擴大，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)鏈的關鍵設施，將在未來氫能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的發(fā)展進程中發(fā)揮積極作用。因此，做好加氫站設計及施工管理過程控制，對后期安全、高效運營尤為重要。

嚴格依據(jù)標準

加氫站建設模式，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，設計依據(jù)為《加氫站技術規(guī)范》（GB50516—2010[2021版]），合建式加氫站設計依據(jù)為《汽車加油加氣加氫站技術標準》（GB50156—2021）。兩個設計標準在氫氣儲存量計算方式、消防設施要求等方法上不盡相同。但合建式加氫站在設計過程中，設計單位本著從嚴設計的原則，還要參照《加氫站技術規(guī)范》。

在現(xiàn)有加油（氣）站基礎上改擴建成合建式加氫站，是未來加氫站商業(yè)化推廣的發(fā)展趨勢。但在實施加氫業(yè)務增項之前，需完成加氫功能規(guī)劃的調(diào)整，或取得屬地規(guī)劃部門的認可。這也是加氫業(yè)務最終取得經(jīng)營許可的前置條件。

另外，加氫設備設施占地面積大，與站外建（構）筑物、站內(nèi)設施的安全間距均比加油（氣）站要求高。因此，在計劃增設加氫業(yè)務前需要進一步充分論證。

統(tǒng)籌合理布局

加氫站運營所需設備較多，所占空間較大。其服務的客戶群體，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、加氫車輛進出的交通組織，避免空間不足影響后期加氫運營效率。

對油（氣）氫合建站，加油（氣）與加氫要盡量做到相對獨立。一般來說，要本著加氫機及柴油機靠前、汽油機靠后的原則，便于車輛進出。

若在原加油（氣）站的基礎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，罩棚應加裝防止氫氣積聚的措施。在用地面積充足的條件下，可合理預留一部分儲氫區(qū)、壓縮機等設備區(qū)域，便于后期擴能改造。

在工藝管線布置上，油（氣）、氫管線需避免交叉，同時盡量減少管線長度。設計時，工藝管線要減少不必要的彎頭、接口，以減少安全風險點、降低建站成本。

管線連接是關鍵

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

在工藝施工過程中，管道各連接處是施工的關鍵環(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）均選用品牌進口件。

高壓氫氣工藝管線切割時，應垂直于管子長度方向切割管道。切割后，應保持管端平齊，并去除管端毛刺。

雙卡套接頭安裝時，應將卡套管完全插入雙卡套接頭底部，手動擰緊螺母，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擰緊螺母。

初次安裝后，要應用檢測工具檢測安裝是否正確。高壓錐面螺紋接頭安裝前，接管和螺紋應涂上潤滑油，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。手動擰緊后，用力矩扳手擰到要求的力矩值。

在高壓氫氣工藝管線中，由于振動、壓力脈動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、氮氣管道、冷水管道等管道連接，應采用焊接或法蘭連接的方式。

高壓氫氣管道試驗是保障

高壓氫氣管道試驗包括壓力試驗、氣體泄漏性試驗、氣體泄漏量試驗3項內(nèi)容。管道的試驗壓力需要高于設計壓力。因此，高壓氫氣管道試驗，是施工過程中危險性較高的內(nèi)容。實施前，應制定完備的安全防護措施，并在實施時嚴格執(zhí)行。

壓力試驗，應在管道安裝完畢、熱處理和無損檢測合格后進行。試驗前，應將不能參與試驗的設備、儀表等進行隔離，安全閥應拆除或隔離，加裝臨時盲板的位置應有明顯標記。壓力試壓，應以氮氣或干燥無油空氣進行，試驗壓力應該為設計壓力的1.05倍～1.10倍。

氣體泄漏性試驗，應在壓力試驗合格后進行。試驗介質(zhì)應采用氮氣。氣體泄漏性試驗應分高、低壓檢測階段。高壓檢測階段，在氣體壓力達到設計壓力1.05倍后應保壓5分鐘，然后降至設計壓力。應對焊縫和連接部位進行檢查。若未檢出泄漏，應繼續(xù)保壓不少于30分鐘，無壓力降后將壓力降至零，然后進行低壓檢測階段。低壓檢測階段，試驗壓力應為2MPa±10%，試驗時間不應少于30分鐘，應以未檢出泄漏和無壓力下降時判定為合格。

泄漏量試驗介質(zhì)可采用氮氣或氦氣，試驗壓力為設計壓力。當使用氮氣進行泄漏量試驗時，應保壓24h以上，平均1h的泄漏率小于0.5%時判定為合格。當使用氦氣進行泄漏量試驗時，因氦氣與氫氣分子大小相近，保壓1h以上即可，平均1h的泄漏率同樣應小于0.5%時判定為合格。

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

責任編輯：曲紹楠