1 引言
本文结合国家能源集团〓首个商业加氢站示范项目的建设管理经验,对商业加氢站立项选址、设计报建、工程建设、调试、验收和取证等阶段重点工作如何开展,从建设单位项目管理的视角进行了解读。如皋加氢站依托国家能Ψ源集团氢能重大科研示范项目,严格按照国标进行建设。该加氢站位▲于如皋市开发区益寿北路与惠民西路交汇路∴口东南侧,安装有2台氢气压缩机,系统平均压缩能力可达1100NM3/h;总固定储氢容量600kg,整个加氢站平均日加氢能力达到1000kg。项目于2018年8月10日正式启动建设,2019年11月21日完成整站单机和系统联合调试,是国内首个35MPa/70MPa双模国【际标准、行政审批完备的示范性、科普性、商业型加氢站。
2 加氢站立项和选址
加氢站项目↑选址好坏直接决定了项目的成败,选址需要综合考虑产业政策、经济技术性、地理位置等因素。
(1)加氢站选址时应符合当地产业政策和规划,特别是要「关注拟选址用地性质。在行业发展初期,部分地方政府为鼓励加氢站建设,允许在工业用地等非商服属性土〒地上建设加氢站,但从长期商业运作和规避风险角度考虑,建议项目选址初期就锁定商服用地,筑牢商业加氢站合法、合规建设经营的基础。
(2)选址时要综合考虑站外建筑物、构筑物的安全间距◎。例如各类建筑、厂房、各类物品仓库▆、变配电站、铁路、城市道路、进出道口、高架桥、架空通信线路等,要充分考虑市政消防用水,氢源距离、进出管束车行驶区域等限制性因素,严格按照国家现行有关标准、规范的规定来确定合理的站址。
(3)加氢站选址要注重手续完备性。选址过程中应及时取得规划、土地、交通、住建、应急等部门综合选址批复ω意见,并以此加快办理项目核准或立项备案文件。
3 加氢站设计和报建
3.1 加氢站设计
3.1.1 加氢站站内设施和◆建构物组成
加氢站按照功能通常分为卸氢、压缩、设备、加氢和辅助服务等5大区域,主要由卸气柱、氢压机、冷冻机、冷水机、储氢罐、加氢机、氢气及氮气管路系统、站房、罩棚等设备和构建筑物组成。
3.1.2加氢站建设全过程主要依据标准和规范
加氢站建设过程中主要遵循的法规、标准、规范包括:《加氢︼站技术规范》GB50516—2010、《氢气站设计规范》GB50177—2005、《加氢站安全技术规范》GB/T34584—-2017、《氢气使用安全技术规程》GB4692—2008、《城镇燃⌒气设计规范》GB50028—2006、《建筑设计防火规范》GB50016—2014、《供配电系统设计规范》GB50052—2009、《工业金属管道设计规范》GB50316—-2000(2008年版)、《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976—20、《压力◆管道规范-工业管道》GB/T20801.5—200、《压力容器》GB150.1~150.4—2011、《压力容器压力管道设计许可规则》TSG1001-2008、《压力管道安全技术监察规程——工业管道》TSGD0001—2009、《特种Ψ 设备安全监察条例》(国务院令第549号2009年)、《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG21—2016等。
3.1.3设计重点内容
加氢站设计包含工艺、建筑、结构、给排水、暖通、电气、智能化等多个专业。设计过程中要综合考虑安全性、可靠性、经济性、先进性,以及生产与运维等多种需求,出于氢气安全的考虑,安全、工艺、防雷、消防和站控系统设计∞是加氢站设计工作的重点内容。
(1)安全设计:加氢站在开展正式施工图设计之前,必须委托有专业资质的第三方机构编制安全评价和安全设施设计文件。在开展专家论证基础上,按照《危险化学品建设项目安全监督管理办法》(国家安全生产监督管理总局第79号令)规定,由建设单位向应急管理局提出卐申请,应急管理局出具相应审查意见。在此基础上,设计单位需要对涉及安全诸因素进行定量和定∞性分析,做好安全专项细化设计。以如皋站为例,除进行本质安全设计(安全阀、紧急拉断阀、泄放阀、紧急切断阀、电气防爆、防雷防静电)外,加氢站还设计了红外安防系统、电子周界、动作识别和告警、消防探测(气体浓度探测、火焰探测、温度探测)报警和机械排风、消防灭火与急停等与安全密切相关的系统。
(2)工艺设计:加氢站工艺设计需要综合考虑氢气压缩能力、站内储氢能力、氢气运输能力、日加注能力、峰值加注能力、连续加△注能力、加注效率、加氢预冷能力、有效加氢时间、综合能耗等参数指标,并结合生产运营需求,确定工艺方案(一级或二级压缩),选择氢压机的种类和排气量等参数,完成工艺系统(PID图)设计。由于氢气特有氢脆现象,对运行环境(无油、无尘、耐高压)有很高的要求,在设计计算和综合比选︽过程中,需要重点考虑选择与工艺方案相匹配的管件、阀门以及管道连接方式。其中,氢气管道及附件应考虑氢的相容性要求,选用〖具有优良承压能力、密封性、施工维修便捷性的管道和连接方式。高压氢气管道主要有焊接和卡套接头,高压管道用卡套连接方式主要有螺纹卡套和双卡套2种,按【照美国石油协会SNAI/API6A标准的相关规定,一般在压力为35~100MPa采用高压螺纹卡套密¤封方式,低于35MPa的高压管道采用双卡套密封方式。如皋加氢站设计了70MPa/35MPa双模系统,部分管道工作和试验压力接近100MPa,管材选择了316L的不锈钢管,在管件连接方式上主要采用了高压螺纹卡套密封连接方式。
(3)工艺控制系统:站控系统是〖加氢站大脑,负责协调指挥加氢站各设备、阀门的运转,站控系统的好坏对加氢站☆安全运行、加注能力、运行效率、经济能耗都有至为重要影响,站控系统的设计和选择要重点关注可靠性、安全性(急停)、实用性(设备参数提取、记录、告警)、经济性等指标。如皋ζ 站采用了国家能源集团自主研发的工艺控制系统,集成自主研发的多负荷场〓景控制策略,通过调度算法综合压缩电耗可降低8%以上。
(4)安全监管系统:为加强对加氢站人员设备安全、安全监控、生产运营及备品备件管理、加氢补贴政府监管等信息化管理,如皋站部署了一套自主开发的集合物联网、云计算、大数据、区块链等技术的加氢站智能安全监管系统。
3.2项目的报建审批
受设计建设管理经验不足、建站成本高◥等因素制约外№,商业加氢站建站的报建审批和验收取证难也是当前加氢站商业化过程中亟待解决的重大难题。目前,国家对加氢站ω 的建设和审批程序以及归口管理部门都没有明确,国内只有佛山、如皋等少数城市出台了加氢站建设运营方面的地方性管理办法,各地建设审批验收程序和归口管理部门不尽形同,但总的原则是按照氢气“能源”和“危化品”双重属性进行管理的。
以如皋加氢站为例,在项目选址、土地获取、项目立项的基础上,先后完成了施工图技术审查、消防设「计审查、环境预评价、防雷设计审查、人防意见审查、安ㄨ全预评价和安全设施审查、质量安全报监等18项前置审查,取得建筑工程施工许可证】后开工建设。具体如图1所示。
来源:国家能源集团氢能♀科技有限责任公司