摘要：本文对在线质子膜制氢机与传统制氢机和氢瓶充氢进行比较分析，明确在线质子膜制氢机的优越性。
关键词：制氢机；质子膜
一、项目简介及运行情况：
1、国内传统工艺
目前，国内燃煤电厂和燃气电厂发电机冷却用氢的方式主要是两种：传统的氢站模式或者外购氢瓶，挂瓶模式。
传统的氢站采用的是国产的制氢机，利用KOH法电解水生产氢气。 现在国产的制氢设备的制氢能力远远超过电厂日常所需用氢，但是，国产的氢站不仅体积庞大，占地面积广，而且电解液中使用有毒且能增加爆炸危险的KOH，厂区内还必须安置多个储氢罐，给电厂带来了巨大的安全隐患。因此，氢站模式已逐渐被挂瓶模式取代。 所谓的挂瓶模式，只需要向厂家购买氢瓶，然后存储于电厂内，定时补氢即可。所以相对传统氢站来说，这种补氢方式更加安全，便捷，简单易操作，但是，却依然存在着很多的缺点。首先，采用这种供氢方式就必须在厂区内存储大量的氢瓶，虽然电厂都会为此设置安全区域，但是依然不能解决因此带来的巨大安全隐患。其次，发电机本身并没有氢气干燥装置，当使用瓶装氢气露点检测不合格时，只有通过反复充、排氢来保证正常的露点温度。第三，发电机采用间歇补氢方式，无法保证机内压力、纯度及露点的持续稳定，增加发电机的附加损耗。因此,这种间接的供气方式不利于发电机经济性的提高，同时，给发电机的长效安全稳定运行带来了隐患。
2、新技术应用
在线制氢机（也叫临机制氢）顾名思义就是制出的氢气直接补入发电机，不用经过储存，可直接放在发电机旁，减少输送距离。而我公司采用的在线制氢机为 美国Proton公司生产的电解水制氢（制氧）质子膜交换技术。而我公司采用制氢站外围布置方式，制氢站内设1套6Nm3/h出力、3.2MPa中压电解水制氢装置和3个V=13.9m3储氢罐，制氢装置以及氢气分配减压装置室内布置，储氢罐为室外露天布置。制氢站按无人值守方式设计和运行。制氢设备的氢气经减压调节器进行二次减压后送至主厂房，经二次减压后的压力可控制在0.8～1.0MPa。
二、取得的成果及创新亮点
在线制氢技术原被广泛运用于美国航天飞机、潜水艇等重要军事设备中，几年前美国政府才允许此技术应用于民用工业。 美国Proton公司在线制氢补氢技术有着最为突出的两大优点：
安全性能极高。先进的质子膜交换技术，使得在电解过程中，电池正负极产生的氧气和氢气通过质子膜完全地隔离开来，极大地提高了系统的安全性。另一方面，Proton公司消除制氢机内所有可能引起火源的因素。所有内部电源分配设备以及其他电气设备单独布置在电气间，与产氢间是密闭的,而且无任何内置容器，同时并且制氢机内装有氢气含量检测仪，实时监制氢机内测氢气浓度变化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，制氢单元有压力控制系统，温度控制系统，水控制系统等，因此，制氢机发生任何事故，产生的结果也是唯一的结果就是自动停机，不会带来任何危险。
第二，能非常有效地提高发电机效益。采用制氢机在线制氢补氢系统，能提供持续稳定的高纯度氢气（99.9999%），保证了发电机的机内压力、纯度及露点的持续稳定，减少因水蒸气和压力波动带来的发电机能耗，增加出力。
三、结论
HOGEN H系列制氢机是一个成套、一体化的电解系统，它利用水和电生产出高纯度氢气。该系统包括三个电解池，以及调节电解操作和加压氢气所必需的支持系统。支持系统的功能：循环水、干燥氢气、稀释室、液体冷却和关闭系统。该系统包含所有的传感器和控制器 ，它们能监控系统的安全、性能和自动操作、以及允许远程监控与故障诊断。该系统是为在通风良好、非密封、室内环境操作所设计的。 HOGEN H系列制氢机是一个易燃的氢气源。当系统运行时，它将水分离成氢和氧。当系统不运行时，将停止产生易燃气体(氢气)。
首要的保护措施是控制氢气的浓度，尽可能防止管道内混入空气，形成潜在的爆炸危险。其次是稀释，采用风扇将空气鼓入制氢间，将泄漏出的氢气浓度降到最低，低于燃烧极限。足够的稀释速度将危险区域变为安全区域。该措施遵循IEC 60079-10标准。另外，制氢机电源与稀释用的风扇通过内置传感器形成联锁保护。第三个措施是消除制氢机内所有可能引起火源的因素。所有内部电源分配设备以及其他电气设备单独布置在电气间，与产氢间是密闭的。遵循的标准为IEC 60079-10。 TUV Rheinland（德国认证机构）作为美国和加拿大的NRTL认证机构（等同于UL和CSA）以及欧盟认可的第三方独立测试机构，认为上述防护措施能够防止爆炸，并且首要的保护措施避免了H系列的制氢机暴露于危险的环境。 如上所述，避免可能发生爆炸的基本保护方法是稀释空气法。该方法首要任务是确保空气源无危险性。从而，可提供新鲜安全的空气来稀释制氢机内的泄漏的氢气，将其内部浓度降低在可燃下限以内，那么排出的废气将无危险。因此，由于采用先前所述的爆炸性环境的防止和保护措施，制氢机不改变安装区域安全等级。
参考文献
[1] 国家能源局，DL 5027-2015 <<电力设备典型消防规程>>
[2] 国家能源局，<<防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义>>
[3] 中国电力出版社 <<防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义>>辅导教材
[4] DLt889-2015 电力基本建设热力设备化学监督导则
[5] DL T5068-2006火力发电厂化学设计技术规程
[6] GB 4962-2008 氢气使用安全技术规程
[7] GB50177-2005氢气站设计规范
论文作者:张清瑜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
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