电解水制氢安全培训课件

电解水制氢安全培训课件第一章氢能与电解水制氢概述氢能的战略意义双碳目标核心绿色环保技术能源体系支撑氢能是实现碳达峰、碳中和目标的核心二次电解水制氢技术零碳排放，完美适配风光等作为未来能源体系的重要支撑，氢能可实现能源，在能源转型中扮演关键角色可再生能源的波动特性大规模储能和跨季节能量调配电解水制氢技术简介主要技术路线PEM技术优势电解水制氢主要分为两大技术路线氢气纯度可达•

99.999%响应时间快，适配波动电源•碱性电解（）技术成熟，成本较低，适合大规模制氢ALK系统紧凑，占地减少•30-50%质子交换膜电解（）高纯度、快速响应、占地面积小PEM运行压力高，降低压缩成本•123小型制氢系统中型制氢系统大型制氢系统产氢量，适用于实验室、小型加产氢量，适用于工业园区、区1Nm³/h1-100Nm³/h氢站域供氢电解水制氢工作原理电解水制氢是一个电化学过程，在电解槽中通过直流电将水分子（）分解为氢气H₂O（）和氧气（）在阳极发生氧化反应产生氧气，在阴极发生还原反应产生氢气H₂O₂阳极反应阴极反应2H₂O→O₂+4H⁺+4e⁻4H⁺+4e⁻→2H₂水分子失去电子，产生氧气和氢离子第二章氢气的危险特性与事故案例氢气的危险特性高度警惕氢气是极易燃易爆的气体，任何疏忽都可能导致严重后果！爆炸极限极宽氢气在空气中的爆炸极限为体积浓度，远宽于其他可燃气体（如天然气），4%-75%5%-15%极易形成爆炸性混合气体点火能量极低最小点火能量仅，相当于人体静电的能量水平，即使微小火花也可能引发爆炸

0.019mJ扩散速度极快氢气分子量最小，扩散系数是空气的倍，泄漏后迅速扩散上升，且无色无味，难以察觉

3.8爆轰威力巨大典型氢气爆炸事故分析12001年江苏盐城化肥厂爆炸事故原因氢气管道长期腐蚀导致泄漏，静电引发爆炸伤亡情况造成人死亡、人受伤，直接经济损失超千万元52622025年跨年氢气球爆燃事件教训启示管道定期检测与防静电措施至关重要事故原因氢气球在公共场所因静电或高温接触引发爆燃伤亡情况多人不同程度烧伤，引发社会广泛关注3储罐爆炸能量模拟分析教训启示公共场所严禁使用氢气球，应使用氦气等惰性气体实验数据氢气储罐（压力）爆炸能量相当于20m³15MPa407公斤炸药TNT破坏半径致命伤害半径约米，严重损伤半径可达米30100盐城爆炸事故深度剖析事故经过事故影响年月日凌晨，江苏盐城某化肥压缩机房完全损毁2001416•厂氢气压缩机房发生剧烈爆炸事故调爆炸波及周边米范围•50查显示，氢气管道因长期运行腐蚀严生产停滞超过个月•3重，局部减薄导致泄漏泄漏的氢气在推动行业安全标准修订•密闭空间内积聚，当浓度达到爆炸极限时，被静电火花引爆任何安全事故都是可以预防的，关键在于是否严格执行安全规程和定期检测维护国家安全生产监督管理总局事故调查报告——第三章电解水制氢系统安全标准解读关键安全标准体系T/CES201-2023T/CES175-2022质子交换膜水电解制氢系统安全作业规范质子交换膜水电解制氢系统性能试验方法规定了制氢系统的安全作业要求、设备设施要求、运行维护明确了系统性能测试的标准方法，包括产氢量、能耗、纯度等关PEM规范及应急处置流程，是制氢安全管理的核心标准键指标的检测规程，确保设备性能符合设计要求PEMT/CES226-2023GB4962-2008水电解制氢整流电源技术规范氢气使用安全技术规程规定了整流电源的技术要求、安全保护功能、防爆等级及电磁兼容要求，保障供电系统的安全稳定运行制氢系统安全作业规范要点PEM01设备设施安全要求电解槽、气液分离器、压缩机等核心设备必须具备相应资质认证，安装位置符合防爆分区要求02运行维护规范建立完善的操作规程和维护计划，定期进行设备检测、气密性试验和安全阀校验03应急处理流程制定氢气泄漏、火灾爆炸等突发事件的应急预案，配备应急装备，定期组织演练04适用范围界定本标准适用于产氢量以上的中型及大型水电解制氢系统的安全管理1Nm³/h PEM重要提示本标准的实施可显著降低安全事故发生率，所有从业人员必须熟练掌握并严格执行电解制氢整流电源安全要求电压等级规定多重保护功能交流输入电压≤1000V过压保护输出电压超过额定值110%时自动切断直流输出电压≤1500V过流保护输出电流超过额定值120%时限流或切断高压部分必须设置明显警示标识短路保护检测到短路故障立即切断输出•配备电压监测与记录装置过温保护设备温度超过设定值时报警并降功率•急停联锁与制氢系统急停按钮联锁，紧急情况立即断电防爆等级要求电磁兼容性在氢气可能积聚的区域，整流电源及其控制系统必须达到整流电源应符合系列标准要求，确保不对周边设备产生Ex dIIC T4GB/T17626或更高防爆等级电磁干扰，同时具备抗干扰能力Gb安全标准体系框架第四章电解水制氢系统安全操作规程规范的操作流程是防止事故发生的关键防线本章将详细介绍电解水制氢系统从启动到维护的全流程安全操作要求氢气置换技术详解置换目的与原理安全阈值依据氢气置换是指在设备检修、开停机等工况下，通过特定介质将系统内的氢气浓度降低至氢气在空气中的爆炸下限为4%，为确保足够安全裕度，工程上规定氢气浓度必须低于爆安全阈值（）以下，防止形成爆炸性混合气体这是确保检修作业安全的首要步炸下限的十分之一，即，方可进行动火或检修作业

0.4%

0.4%骤氮气吹扫法压力置换法向系统内持续通入氮气，将氢气推出适用于常压或低压系统，需确保氮气纯度利用惰性气体加压将氢气压缩至小体积后排出，反复多次直至达标适用于耐压容器，≥

99.5%，吹扫流速控制在合理范围效率高但需注意压力控制抽真空法注水排气法使用真空泵将系统抽至负压，降低氢气分压后充入氮气适用于密闭系统，置换效果好向系统内注入除氧水，通过液体置换气体适用于可充水的管道和容器，置换彻底但后但设备投资较大续需排水干燥关键控制点流场设计合理性、死角区域处理、置换过程浓度实时监测是保证置换效果的三大要素设备运行与维护要点气密性检测差压法对系统加压后关闭阀门，监测压力变化，压降应≤1%/h氮气测试充入氮气至工作压力，使用肥皂水或检漏仪检查所有连接点检测周期运行前必检，运行中每季度检测一次，大修后重新检测防爆电气管理设备选型严格按照GB3836系列标准选择防爆电气设备，防爆等级不低于Ex dIIC T4安装规范符合GB50058《爆炸危险环境电力装置设计规范》，接地电阻≤4Ω维护要求定期检查防爆面完整性，禁止随意更换非防爆元件1软启动功能系统启动时采用软启动模式，电流逐步上升，避免瞬时大电流冲击电解槽，延长设备寿命并提高安全性2紧急停机配置多处急停按钮，触发后立即切断电源、关闭进出口阀门、启动氮气吹扫，响应时间≤2秒3实时监测氢气浓度、系统压力、设备温度等关键参数24小时在线监测，超限自动报警并联锁保护动作4超压防护安装安全阀和爆破片双重保护，安全阀整定压力为工作压力的

1.05-

1.1倍，定期校验确保动作可靠加氢机安全使用规范技术参数核心安全装置最大工作压力自动切断阀检测到异常压力或泄漏时自动关闭，切断•级（乘用车）时间≤1秒•35MPa拉断阀加注枪被意外拉断时自动密封，防止氢气大量级（长续航车•70MPa泄漏辆）预冷系统通过制冷装置将氢气温度降至℃～流量范围-4060-180kg/h℃，防止加注过程中温度过高0电子标签识别通过红外通讯验证车辆身份，防止非法加注温度℃～℃-400加注和错误操作氢气纯度≥

99.97%加氢机的安全性能直接关系到加氢站的运营安全和公众信心多重安全保护措施的设计，确保了即使在极端情况下也能有效控制风险加氢机工作原理与安全机制010203车辆识别与通讯预冷准备分级加注通过红外通讯协议读取车载氢系统信息，包括储启动预冷系统，将氢气温度降低至设定值冷却根据车辆当前压力，采用慢速快速慢速的三段--氢瓶规格、剩余压力、最大允许加注压力等参数过程中持续监测温度和压力变化式加注策略，既保证效率又确保安全0405实时监控安全结束加注过程中实时监测流量、压力、温度，任一参数异常立即停止加注达到目标压力或车辆信号提示后停止加注，排空加注枪内残余氢气后方可拔枪第五章安全防护与应急管理完善的安全防护措施和应急管理体系是应对突发事件的最后一道防线本章将介绍氢气泄漏检测、应急处置和安全文化建设的最佳实践氢气泄漏检测技术红外成像检测固定式传感器便携式检测仪利用氢气泄漏产生的温度变化，通过红外热像仪在关键位置安装氢气浓度传感器，小时在线监操作人员随身携带氢敏检测仪，进入氢气区域前24快速定位泄漏点检测灵敏度高，可视化效果测报警阈值设置为爆炸下限的（即），后进行检测设备应具备声光报警功能和防爆认25%1%好，适合大范围巡检确保及时预警证防静电措施联锁保护系统工作人员穿戴防静电服和防静电鞋氢气浓度超标自动启动排风系统•••设备外壳可靠接地，接地电阻≤4Ω•触发报警同时切断非防爆电气设备使用防静电工具进行设备维护关闭相关区域氢气供应阀门••控制环境湿度在启动声光报警和应急广播•50%-70%•应急预案与演练发现险情第一发现人立即按下就近急停按钮，通过对讲机或电话向控制室报告泄漏位置和程度紧急切断控制室值班人员立即启动紧急切断程序关闭氢气总阀、切断电源、启动氮气吹扫人员疏散启动应急广播，组织无关人员沿指定路线撤离，疏散至上风向安全区域，设置警戒线（半径15米）应急处置应急小组成员穿戴防护装备进入现场，使用便携式检测仪确认氢气浓度，采取堵漏或稀释措施恢复与总结确认险情完全排除后，进行现场清理和设备检查，查明原因，编写事故报告，完善预防措施演练要求每季度至少组织一次综合应急演练，每月进行一次桌面推演，确保所有人员熟悉应急流程盐城事故的重要教训是应急预案必须切实可行，演练必须认真对待事故发生时，该厂由于应急响应不及时、疏散通道不畅，导致伤亡扩大完善的应急管理体系能够在关键时刻挽救生命和财产安全文化建设全员培训资质认证定期组织安全培训，新员工岗前培训不少于学关键岗位人员必须取得国际氢能安全认证（如40时，年度复训不少于学时），持证上岗16IECEx05Unit011持续改进隐患排查定期评估安全管理体系有效性，学习行业先进经建立隐患排查治理制度，鼓励员工主动发现和报验，不断优化安全管理措施告安全隐患，实施奖励机制从被动遵守到主动预防IECEx认证体系优秀的安全文化不是简单地遵守规章制度，而是让每一名员工都认识到安全的国际电工委员会防爆电气设备认证体系（）的专门针对氢能安IECEx Unit011重要性，主动识别风险、主动报告隐患、主动改进流程这需要管理层的以身全通过该认证表明从业人员掌握了氢气特性、风险评估、安全操作等核心能作则和长期的文化培育力，是行业认可的权威资质应急演练实战案例演练准备实战演练制定详细演练方案，明确参演人员角色，准备必要装备，进行演练按照应急预案逐一执行各项操作，现场指挥协调，评估小组全程观前培训和技术交底察记录1234模拟场景演练评估设定氢气管道法兰泄漏场景，氢气浓度报警器触发，现场有轻微氢统计响应时间、操作准确性，分析存在问题，提出改进建议，修订气气味应急预案演练不是走过场，而是真正检验应急能力的试金石每一次演练都是一次宝贵的学习机会某大型制氢企业安全总监——第六章技术创新与未来趋势科技创新正在重塑氢能安全管理模式智能化、数字化技术的应用，不仅提升了安全水平，也为行业发展开辟了新路径智能控制与数字化管理PLC自动控制流场仿真优化采用可编程逻辑控制器（）实现氢气置换利用计算流体力学（）软件建立三维流场PLC CFD过程的全自动控制系统根据预设程序自动调模型，模拟氢气和氮气的流动、混合、扩散过节氮气流量、监测氢气浓度、判断置换终点，程，优化置换路径设计，消除死角区域，提高大幅降低人为操作误差置换效率20-30%智能预警系统整合多种传感器数据，运用大数据分析和机器学习算法，识别异常工况模式，在故障发生前发出预警系统可提前小时预测潜在风险，为处置争取时间2-4数字孪生技术应用远程监控与运维建立制氢系统的数字孪生模型，实时同步物理设基于工业互联网平台，实现多站点集中监控，专备状态，在虚拟环境中模拟各种工况和故障场家可远程诊断设备问题，指导现场处置降低运景，优化操作策略，提升应急响应能力维成本的同时提升了安全管理水平新材料与新工艺创新钯膜分离技术采用钯合金膜选择性分离氢气和氮气，氢气透过率高达，大幅提升置换

99.99%后氢氮分离效率钯膜在高温下性能稳定，使用寿命长，可显著降低置换成本微波辅助置换利用微波加热促进气体分子运动，加速氢氮混合和扩散过程实验表明，微波辅助可使置换时间缩短，同时降低置换介质用量，既节能又环保30%超临界CO₂技术研究以超临界二氧化碳作为绿色置换介质无毒无害，达到超临界态后具CO₂有独特的溶解和传质特性，可实现高效置换该技术处于研发阶段，具有广阔应用前景材料科学和工艺创新为氢能安全提供了新的解决方案这些前沿技术虽然部分还在实验室阶段但已展现出巨大的应用潜力随着技术成熟度提升和成本下降将逐步在工业领,,域推广应用绿色制氢与能源互联网融合智慧氢能系统数字化转型清华大学智慧氢能系统实验室等科研机构正在研发氢电氢能产业正在经历数字化转型从生产到储运、加注、耦合系统，实现电解水制氢与可再生能源发电的深度融应用的全链条，都在引入物联网、云计算、人工智能等合系统可根据电网负荷和电价信号智能调节制氢功技术，构建智能化的氢能产业生态系统率，既平抑电网波动，又降低制氢成本可再生能源发电风电、光伏等清洁电力智能电网调度动态负荷平衡与优化电解水制氢灵活响应的绿氢生产氢能储运应用工业、交通等多场景这种融合不仅促进了氢能产业的规模化发展，也为能源转型提供了新路径智能化管理使得系统更加高效、安全、经济，推动氢能真正成为未来能源体系的重要组成部分智慧氢能实验室创新成果30%50%

99.9%效率提升成本降低可靠性智能控制系统使制氢能效提全生命周期运维成本下降系统可靠性达到，故

99.9%升以上障率大幅降低30%50%24h全天候监控实现小时无人值守智能运24行智慧氢能系统代表了氢能产业的未来发展方向通过数字化、智能化手段，我们不仅提升了生产效率和安全水平，更为氢能的大规模商业化应用奠定了坚实基础清华大学智慧氢能系统实验室主任——安全是电解水制氢的生命线培训是基石标准是准绳氢能安全没有捷径，系统的培训和持续的学习是所有安全工作的基石严格执行国家和行业标准，将安全规范落实到每一个操作环节，用制度每一位从业者都应成为安全专家保障安全生产创新是动力责任是使命持续的技术创新和管理创新，不断提升安全防护能力，为氢能产业发展共同守护氢能产业的安全与可持续发展，为实现双碳目标和绿色低碳保驾护航能源未来贡献力量电解水制氢技术作为清洁能源领域的关键技术，承载着人类对绿色未来的期望然而，氢气的高危特性要求我们必须将安全放在首位通过本次培训，希望每一位学员都能深刻认识到氢能安全的重要性，掌握必要的安全知识和操作技能让我们携手并进，以专业的态度、严谨的作风、创新的精神，共同推动氢能产业的安全、健康、可持续发展，为建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系做出贡献！。