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加氫站氫氣損耗原因分析和計算精準

   2024-12-05 氫能觀察6490
核心提示:了解加氫站的氫氣損耗原因和計算方式,對于加氫站運營單位至關重要

氫氣因其特殊性質,在儲存、運用、使用中存在相應損耗,而各加氫站運營單位都是按照各自的標準進行計量和交接,存在損溢波動,影響加氫站站長判斷是否為正常損耗或者故障泄露,如果氫氣泄露未能及時發現,有可能造成嚴重結果,所以了解加氫站的氫氣損耗原因和計算方式,對于加氫站運營單位至關重要,本文將介紹加氫站氫氣損耗原因和計算產生的誤差,提升氫氣計算精準度,降低加氫站運營中的損溢波動。

— 01 —

氫氣損耗都有哪些分類

吹掃置換損耗:

管路的吹掃及置換是在卸氫、加氫、維修時的必要操作,管路越長吹掃所消耗的氫氣越多。

氫氣泄露損耗:

設備隨著啟停頻率和使用周期增加以及溫度驟降或升溫,設備及管路的連接處可能會發生泄露,泄露越大氫氣損耗越大。

計量偏差損耗:

卸氫柱和加氫機內帶溫度補償的質量流量計,經過維修或拆裝后,以及未按規定時間進行計量的,造成氫氣損耗。

計算誤差損耗:

卸氫柱無質量流量計時,需通過管束拖車上的壓力表和溫度表計算卸氫量,如果計算錯誤,且未考慮壓縮因子系數,造成氫氣損耗。

以上這些因素都會造成或影響加氫站的氫氣損耗,吹掃置換屬于正常損耗,通過必要的計量和維修,可以規避泄露和計量造成的損耗。計算損耗由于各企業計算公式、標準溫度、取值系統等不統一,也將影響加氫站損耗。

— 02 —

氫氣體積的計算方法

2.1 在加氫站中氫氣通常應用的單位:

千克(kg):用于衡量氫氣的質量,在涉及氫氣質量計量,如氫氣儲存量、銷售計量等情況時使用。例如,加氫站的儲氫罐儲存氫氣的量可以用千克來表示,方便統計加氫站的氫氣庫存以及核算氫氣銷售的質量。

標準立方米(Nm3):是指在標準狀況(溫度為0℃,壓強為101.325kPa)下氫氣的體積。它主要用于衡量氫氣的體積,在氫氣的輸送、加注過程中使用。比如,在描述加氫站的加氫機給燃料電池汽車加注氫氣的流量時,會用到標準立方米每小時(Nm3/h)這個單位。

2.2 計算方法:

通過GB/T 3634.1《氫氣 第1部分 工業氫》附表C氫氣體積換算計算,具體公式如下:

2.2.1 氫氣體積換算公式:

2.2.2 式中K值計算

不同溫度和壓力下氫氣的K值

2.2.3 但是國標中的K值表中僅有部分溫度和壓力,不能滿足管束拖車上溫度表和壓力表的數值,且常用壓縮因子Z計算繁瑣,不符合加氫站使用需求,需要通過計算得到相應K值。

① 通過REFPROP進行計算,該軟件是一款國際權威工質物性計算軟件,是由美國國家標準技術研究所(NIST)開發和維護的一套熱力學計算軟件,這種方法取得的壓縮因子Z是準確的,再帶入公式得到K值,但是軟件使用需要產生相應費用;

② 利用通過系統導出壓縮因子速算表,通過查表得到壓縮因子Z,再帶入公式得到K值。

2.2.4 通過標準狀態下的氫氣密度和氫氣體積,通過質量公式進行質量換算。

— 03 —

運營損耗計量

3.1 卸氫計算

氫氣的制造工廠一般以裝氫量進行計量,通過長管拖車壓力和溫度變化來計算氫氣結算量。而加氫站卸氫有兩種模式:當加氫站卸氫柱具備帶溫度補償的質量流量計時,可用卸氫柱的卸氫量進行比對,通過復核計算量和每日計算量來核對。如卸氫柱未安裝帶溫度補償的流量計時,結算量是否正確,主要影響因素是長管拖車內氫氣的溫度和壓力,尤其是溫度。由于氫氣長管拖車罐體長,存在傳熱不均勻等問題,就有可能影響溫度值,從而導致結算量不準。

3.2 售氫計算

加氫機計量采用帶溫度補償的質量流量計計量,其最小分度值為:10g。加氫機最大示值誤差不超過:±1.5%。通過站控系統記錄,可以導出售氫量和售氫費用。

3.3 損耗計算

加氫機的損耗主要由每天營業結束后壓縮機,儀表檢定和設備檢維修等正常放空引起的正常損耗,以及由設備問題、不合理工藝和計量偏差等原因產生的非正常損耗。結合氫氣管道管徑、長度、置換時間和氫氣特性,加氫站氫氣損耗率宜控制在3%以內,要將加氫站損耗控制在合理范圍內,必須做好每日計量工作和每日巡檢,及時掌握設備問題、氫氣泄露和損益動態。做到日清月結,結合更換氫氣長管拖車和交接班情況,通過站控系統數據記錄和質量流量計數據記錄,利用公式計算卸氫和儲罐庫存,進行每日計量和每月盤存核銷。隨時掌握損溢動態,發現有異常情況,查明原因采取措施。

以上就是基于自有加氫站運營過程中的氫氣損耗經驗分享,更多加氫站實踐技術分項,于12月11日、12日在河北保定將舉辦為期兩天的加氫站技術專題研習班,基于自身實踐經驗,向行業伙伴分享知識,歡迎大家到場交流。

研習班報名

氫能的伙伴們:

特嗨氫能檢測將于12月11日—12日舉辦《制加氫安全技術要點和管理提升》研習班。研習班將邀請國內從事氫能檢測、評價的資深工程師、注冊安全工程師、實操專家就大家關心的問題進行為期2天的專業培訓、解答和交流。

(詳細課程安排)

 
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