船舶動力氨在線制氫裝置技術(shù)規(guī)范

船舶動力氨在線制氫裝置技術(shù)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范規(guī)定了應(yīng)用于船舶動力的氨在線制氫裝置所需的液氨要求、催化劑要求以及反應(yīng)系統(tǒng)要求。

本規(guī)范適用于船舶動力的根據(jù)氨裂解制氫反應(yīng)原理生產(chǎn)氫氣的氨在線制氫裝置（以下簡稱制氫裝

置）以及使用的氨裂解制氫催化劑（以下簡稱催化劑）和液氨。

2規(guī)范引用文件

下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB150固定式壓力容器

GB536-88液體無水氨

GB3033船舶與海上技術(shù)-管路系統(tǒng)內(nèi)含物的識別顏色

GB12358作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報(bào)警儀通用技術(shù)要求

GB16808可燃?xì)怏w報(bào)警控制器

GB/T18816—2014船用熱交換器通用技術(shù)條件

GB/T34542.1氫氣儲存輸送系統(tǒng)

HG/T5316-2018氨裂解制氫催化劑活性試驗(yàn)方法

IEC60079-29-1爆炸性氣體環(huán)境-氣體探測器-易燃?xì)怏w探測器的性能要求

CCS《M-03熱交換器》

CCS《材料與焊接規(guī)范》

CCS《船舶應(yīng)用氨燃料指南》

3液氨

氨裂解制氫過程使用的液氨應(yīng)該符合GB536-88《液體無水氨》中所規(guī)定的品質(zhì)。

4催化劑

氨裂解制氫過程使用的催化劑應(yīng)該工藝成熟、制造成本低以及經(jīng)久耐用。

在催化氨在線制氫過程中，催化劑應(yīng)沒有其他副反應(yīng)。

催化劑催化氨在線制氫的效率需要滿足船舶上應(yīng)用的需求，催化劑應(yīng)具有較寬的有效溫度區(qū)間。

催化劑在使用前需要進(jìn)行激活。

5氨在線制氫裝置

5.1氨制氫裝置構(gòu)成

制氫裝置由液氨蒸發(fā)器（以下簡稱蒸發(fā)器）、熱交換器、氨裂解反應(yīng)器（以下簡稱反應(yīng)器）和加熱

裝置等組成；其他經(jīng)證明可行的裝置也可用于船舶氨在線裂解制氫。

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圖1氨裂解制氫裝置結(jié)構(gòu)

5.2氨在線制氫裝置要求

5.2.1氨在線制氫裝置的工作環(huán)境

（1）氨在線制氫裝置可以在船舶運(yùn)行環(huán)境下穩(wěn)定工作。

（2）氨在線制氫裝置周圍環(huán)境沒有導(dǎo)電塵埃、爆炸性氣體及能嚴(yán)重破壞金屬和絕緣的腐蝕性氣體。

5.2.2加熱裝置

加熱裝置應(yīng)根據(jù)船舶的條件、用氫裝置的要求等進(jìn)行選用和設(shè)計(jì)，加熱裝置需要滿足船級社的有關(guān)

規(guī)定。

加熱裝置應(yīng)在船舶上遭遇突發(fā)情況時(shí)仍能穩(wěn)定地運(yùn)行。

加熱裝置應(yīng)固定牢靠，不會因?yàn)榧訜岷痛罢駝佣l(fā)生移動和脫落。

加熱裝置用于加熱的結(jié)構(gòu)應(yīng)該包覆隔熱層，加熱裝置運(yùn)行時(shí)，隔熱層外部的溫度不應(yīng)高于外部環(huán)境

溫度50℃以上。

與加熱裝置相關(guān)的電氣設(shè)備應(yīng)該滿足CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范第4篇電氣裝置》中的有關(guān)規(guī)定。

5.2.3換熱設(shè)備

蒸發(fā)器、換熱器等換熱設(shè)備應(yīng)符合GB150和GB/T18816—2014中的規(guī)定，其最大工作壓力的設(shè)定

應(yīng)該留有一定裕度，熱交換器的制造應(yīng)由擁有壓力容器資質(zhì)單位制造。

熱交換器設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和安裝應(yīng)該按照CCS《M-03熱交換器》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行，保證熱交換器

能夠在船舶上穩(wěn)定運(yùn)行。

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5.2.4材料要求

與氨氣、裂解氣接觸設(shè)備的材料選擇（如管路、蒸發(fā)器、反應(yīng)器以及閥門等）必須考慮氨氫腐蝕、

氫脆和氫氣泄露等的影響。

反應(yīng)器后（包括反應(yīng)器）與氫氣接觸設(shè)備的材料選擇需要符合GB/T34542.1的規(guī)定。

墊片和密封件應(yīng)由與氨和氫相容的金屬、橡膠、聚合物等材料制成，如金屬纏繞墊片、聚四氟乙烯

等。

除本規(guī)范的要求外，氨在線制氫裝置中所使用的材料還應(yīng)符合CCS《材料與焊接規(guī)范》和CCS《船

舶應(yīng)用氨燃料指南》的有關(guān)要求。設(shè)備的材料應(yīng)該在綜合各種因素之后進(jìn)行選擇。

5.2.5外觀要求

反應(yīng)器外表面除有鍍層外應(yīng)涂漆，加熱裝置的受熱表面應(yīng)涂耐熱漆，涂層后的漆面應(yīng)平整、光滑、

色澤均勻，不得有開裂、脫落等缺陷。加熱裝置的外表面應(yīng)涂防銹底漆和面漆,不應(yīng)有皺褶和流掛；加

熱裝置相關(guān)的元件表面不應(yīng)有銳邊、劃痕、毛刺、機(jī)械損傷等缺陷。

應(yīng)按照船級社接受的標(biāo)準(zhǔn)對制氫裝置的管路進(jìn)行顏色標(biāo)識，如：GB3033《船舶與海上技術(shù)-管路系

統(tǒng)內(nèi)含物的識別顏色》。

氨在線制氫裝置的管路應(yīng)布置緊湊，排列整齊，裝配牢固。

5.2.6氨在線制氫裝置的性能要求

氨在線制氫裝置的產(chǎn)氣量應(yīng)能隨發(fā)動機(jī)的負(fù)荷變化而調(diào)整。

產(chǎn)氣出口壓力連續(xù)可調(diào)。

氨在線制氫裝置正常工作時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)不得有泄漏現(xiàn)象。

氨在線制氫裝置的布置應(yīng)使其在船舶發(fā)生碰撞后裝置結(jié)構(gòu)不發(fā)生形變。

當(dāng)氨在線制氫裝置的燃料、電力、通風(fēng)系統(tǒng)等發(fā)生中斷時(shí)，反應(yīng)器應(yīng)能快速安全關(guān)閉，且不產(chǎn)生任

何危害氣體，確保船舶上人員的安全。

5.2.7管路連接要求

管路、管系和部件要具有足夠的最小設(shè)計(jì)壓力。

管路的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合CCS《船舶應(yīng)用氨燃料指南》的有關(guān)要求。

如有必要，管路可加給予隔熱，用于管路的保溫，將濕氣冷凝或結(jié)霜降低至最少程度。

管路應(yīng)采用焊接連接，并盡量減少法蘭接頭，與反應(yīng)器出口相連的管路允許螺紋連接；管路閥門連

接件的選用應(yīng)充分考慮氫氣和氨氣的影響。

管路應(yīng)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力的熱處理。

制氫裝置中每個(gè)設(shè)備都應(yīng)設(shè)有旁通管路。

5.2.8氨在線制氫裝置焊接要求

氨在線制氫裝置中所使用的焊條應(yīng)該符合焊接材料的要求。

焊接前，應(yīng)先清除母材料表面氧化皮等污染物。

焊縫不允許出現(xiàn)燒穿、裂紋、間斷和凹坑等缺陷。

氨在線制氫裝置的焊接和焊后熱處理應(yīng)該按照CCS《材料與焊接規(guī)范》進(jìn)行。

5.2.9氨在線制氫裝置的安全要求

氨在線制氫反應(yīng)器應(yīng)設(shè)置有置換氣體接口，置換氣體應(yīng)該采用氮?dú)猓源_保在反應(yīng)器停止工作時(shí)防

止殘余氫氣泄露。

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氨在線制氫裝置正常工作時(shí)，應(yīng)確保其周圍溫度不高于外部環(huán)境溫度50℃以上。

當(dāng)制氫裝置內(nèi)過壓時(shí)，安全閥應(yīng)能自動調(diào)節(jié)，起泄壓作用。

制氫裝置中電氣設(shè)備對殼體和相互間的絕緣電阻應(yīng)該足夠大，控制電路的對地絕緣電阻應(yīng)該足夠

大，以確保裝置安全。

在制氫裝置中的不同帶電體之間以及各帶電體與所有外露的金屬結(jié)構(gòu)體之間應(yīng)該有足夠高的絕緣

耐壓強(qiáng)度。

制氫裝置中應(yīng)設(shè)有防爆保護(hù)、短路保護(hù)、過電流、過電壓和超溫報(bào)警保護(hù)裝置。

制氫裝置應(yīng)該有可靠的接地結(jié)構(gòu)和醒目的接地標(biāo)志。

制氫裝置的關(guān)鍵位置應(yīng)布置有氨氣和氫氣濃度報(bào)警設(shè)備，氨氣報(bào)警設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試應(yīng)該依

據(jù)IEC60079-29-1中的規(guī)定進(jìn)行；氫氣報(bào)警設(shè)備應(yīng)該符合GB12358和GB16808中的規(guī)定。

制氫裝置中應(yīng)設(shè)有對換熱器、蒸發(fā)器的傳熱介質(zhì)溫度和循環(huán)流量實(shí)施監(jiān)測的設(shè)備；當(dāng)傳熱介質(zhì)實(shí)際

溫度低于設(shè)計(jì)允許值時(shí)，應(yīng)當(dāng)發(fā)出低溫報(bào)警。

5.2.10氣密性要求

制氫裝置中容器和管道的焊縫不允許出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

反應(yīng)器本身安裝了引出管線后，不得有泄漏現(xiàn)象。

制氫裝置裝配后整個(gè)裝置不得有泄漏現(xiàn)象。

5.2.11配件要求

外購配套件應(yīng)具有產(chǎn)品合格證，自制配套件應(yīng)有本身的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并獲得船級社的認(rèn)證。

制氫裝置中所選用的配套件具有合理性，所有電氣元器件的工作電流和電壓應(yīng)不超過規(guī)定的允許

值。

6試驗(yàn)方法

6.1試驗(yàn)條件

除有特殊規(guī)定外,其余試驗(yàn)均在正常工作環(huán)境條件下進(jìn)行。

6.1.1外觀

外觀用目測。

6.1.2加熱裝置試驗(yàn)

根據(jù)所選加熱裝置的類型，對加熱裝置的加熱能力進(jìn)行試驗(yàn)。

6.1.3催化劑轉(zhuǎn)化效率

催化劑的轉(zhuǎn)化效率按HG/T5316-2018《氨裂解制氫催化劑活性試驗(yàn)方法》中的規(guī)定進(jìn)行測定。

6.1.4催化劑的老化

把制備好的催化劑按本規(guī)范中6.1.3的要求進(jìn)行測試，測定催化劑老化試驗(yàn)前的轉(zhuǎn)化效率，記錄相

關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。待催化劑冷卻后，將催化劑放入老化反應(yīng)器中進(jìn)行老化試驗(yàn)。

6.1.5氣密性試驗(yàn)

向反應(yīng)器、蒸發(fā)器、熱交換器內(nèi)分別充入一定壓力的惰性氣體，保持10min以上，壓力表示數(shù)應(yīng)

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基本保持不變。

將反應(yīng)器、蒸發(fā)器、熱交換器分別裝好管線后，向其中充入一定壓力的惰性氣體，保壓10min以

上，壓力表示數(shù)應(yīng)基本保持不變。

制氫裝置裝配好后，由進(jìn)氣口向整個(gè)裝置充入一定壓力的惰性氣體，保壓10min以上，壓力表示

數(shù)應(yīng)基本保持不變。

6.1.6額定產(chǎn)氫量

氨在線制氫裝置按正常運(yùn)行情況下，觀察流量計(jì)讀數(shù)。

6.1.7產(chǎn)品濃度

測定條件：在額定產(chǎn)氫量時(shí)進(jìn)行。

氫氣濃度：從氨在線制氫裝置的出氣孔引出旁通管，接入氫氣濃度測量儀測量產(chǎn)物中氫氣濃度。

氨氣濃度：從氨在