Одной из мер безопасности при эксплуатации трубопроводов и узлов связных с водородом, является создание систем сигнализации по загазованности водородом.

Газоаналитическая система по водороду в общем состоит из: сигнализатор ЩИТ-3, датчиков ДТХ-152-3 в количестве 4 шт., устройств сигнализации УС-1 в количестве 2 шт.

Сигнализатор ЩИТ-3 (далее по тексту — сигнализатор) предназначен для автоматического непрерывного измерения содержания горючих газов в воздухе рабочей зоны  и выдачи световой и звуковой сигнализации, а также коммутации внешних электрических цепей при достижении установленных значений содержания газов.

Сигнализатор может применяться для контроля безопасности условий труда на объектах химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности, на предприятиях связи, в коммунальном хозяйстве.

Сигнализатор представляет собой стационарный прибор, состоящий из измерительных преобразователей (датчиков) и блока питания и сигнализации (далее по тексту — блок БПС).

Датчики ДТХ-152-3 соответствуют ГОСТ 22782.0-81, ГОСТ 22782.5-78, ГОСТ 22782.6-81, ГОСТ Р 51330.1-99, ГОСТ Р 51330.10-99 и могут устанавливаться во взрывоопасных зонах согласно гл.7.3 ПУЭ (Правила устройства электроустановок), ГОСТ Р 51330.9-99, действующих в России, в которых могут образовываться взрывоопасные смеси категорий IIА, IIВ, IIС групп Т1-Т4 согласно ГОСТ 12.1.011-78, ГОСТ Р 51330.19-99.

Электрическое питание сигнализатора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой (50 ± 1) Гц.

Мощность, потребляемая сигнализатором от сети переменного тока: не более 32 ВА.

Сигнализатор устанавливается на щите диспетчерской. Датчики устанавливаются в местах возможной утечки водорода, такими местами являются газовые посты расположенные на отметке 0,000 м..

Один датчик установить на вновь смонтированную площадку обслуживая (ПМ1), расположенную на отметке +8,000 м.

Один датчик установить под крышей главного корпуса..

Датчики необходимо установить на высоте от 0,5 до 0,7 м над сосредоточенным источником выделения водорода:

— для газовых постов установить датчик с креплением к стене на высоте от 0,5 до 0,7 м от водородной рампы;

— для площадки ПМ1 датчик установить на высоте 0,5 м от уровня пола площадки.

Узел учета водорода высокого давления от электролизной ТЭЦ до газового хозяйства паровой турбины.

Учет расхода водорода предусмотрен в непосредственной близости от точки врезки в существующий трубопровод водорода.

Запроектирована установка на горизонтальном участке трубопровода высокоточного ультразвукового расходомера OPTISONIC 7300С с первичным преобразователем OPTISONIC 7000 одноканальным с конвертером.

Конвертер GFC 300 в компактном исполнении (конвертер установлен на первичный преобразователь). Взрывозащита: 1 Ex d IIC T6…T3 Gb. Тип СИ внесен в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (ФИФ ОЕИ). Номер СИ в госреестре — 67993-17. Метрологические и технические характеристики расходомера OPTISONIC 7300С.

Расход водорода через расходомер рассчитан, исходя из данных, указанных в техническом задании на проектирование (расход 100 м³/ч при условии рабочего давления в генераторе 0,2 МПа) и рабочих параметров измеряемой среды (давление 3 МПа и температура окружающей среды, принятая равной 20 °С). Расход водорода через расходомер при вышеуказанных условиях равен 12 м³/ч и входит в диапазон значений расхода для расходомера OPTISONIC 7300С.

Температура измеряемой среды расходомера от -40°С до +180°С соответствует фактической температуре измеряемой среды. Давление водорода (3 МПа) не превышает максимального давления для эксплуатации расходомера (43,3 МПа).

Состав узла учета водорода:

— Расходомер ультразвуковой в составе с первичным преобразователем OPTISONIC 7000, конвертером GFC 300, КОФ, KROHNE.

— Регулятор давления «после себя» с командным устройством  (среда-газ (водород), регулирование с 31,10 кг/см2 до 14,27кг/см2) с КОФ ст. 09Г2С.

— Манометр, диапазон 0…6 МПа, IP65, класс точности 1.0 МП4А-Кс-6 МПа-1.0-P65 -Ном. ОАО «Манотомь» (3 шт.)

Более подробно состав и расположение технических средств узла учета водорода можно посмотреть на функциональной схеме представленной выше.

На трубопровод водорода распространяются требования ФНиП «Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».

Трубопровод водорода подлежит первичному, периодическому и внеочередному техническому освидетельствованию (ТО), подлежащему учету в территориальных органах Ростехнадзора.

Первичное ТО проводится перед пуском вновь смонтированного трубопровода водорода. Периодическое ТО проводится не реже одного раза в 8 лет.

ТО проводит специализированная организация.

Трубопровод водорода, в соответствии с п. 407 ФНиП, должен дополнительно подвергаться эксплуатирующей организацией испытанию на герметичность воздухом или инертным газом под давлением, равным рабочему давлению, в порядке, установленном инструкцией, утвержденной эксплуатирующей организацией.

Сверху на картинке представлена водородная рампатурбогенератора типа ПТ-65-130/13.

Требования к трубопроводам водорода (водородопроводам) на примере проекта наружных трубопроводов водорода высокого давления, используемых для снабжения водородом газовых постов паровых турбин на ТЭЦ, с установкой около точки врезки узла учёта водорода и регуляторов давления (один – рабочий, второй – резервный).

В соответствии с таблицей 6 TP ТС 032/2013 «Технический регламент Таможенного Союза о безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» проектируемый трубопровод водорода относится к 1 категории, используемым для рабочих сред группы 1.

Наружный надземный и внутренний трубопровод водорода запроектирован из стальных труб Дн57х5,0 по ГОСТ 8732-78 «Трубы стальные бесшовные горячедеформированные» и прокладывается открыто с уклоном к потребителю водорода.

Для предупреждения перетекания блуждающих токов по трубопроводам, сразу после врезки предусмотрено изолирующее соединение ИФС Ду50 Ру40. На врезке трубопровода водорода высокого давления и при вводе в здание машинного зала устанавливается отключающее устройство, в количестве двух шаровых кранов.

Для защиты от коррозии окружающей среды внутренние стальные трубопроводы водорода, проложенные по помещению машинного зала турбогенераторов покрыть эмалью ХС-759 ГОСТ 23494-79 в 1 слой по двум слоям ЦИНОЛа и одному слою АЛПОЛа. Цвет эмали – желтый.

При прохождении трубопровода водорода через стену здания прокладывается футляр-гильза. Герметизация концов футляра после завершения протаскивания стальной трубы выполняется из негорючего материала.

Пространство между трубопроводом водорода и футляром (гильзой) заделать просмолённой паклей, резиновыми втулками или другим эластичным материалом. Участки трубопроводов водорода в пределах футляра не должны иметь сварных соединений. Пространство между стеной и футляром следует заделывать на всю толщину пересекаемой конструкции.

Соединение труб надземного стального водородопровода выполнить на сварке. Разъемные соединения выполнить только в месте установки арматуры. Не выполнять разъемные соединения на трубопроводе водорода под оконными проемами.

Перед испытанием смонтированных наружных трубопроводов водорода на герметичность, произвести продувку с целью очистки внутренней полости трубопровода от окалины, влаги и засорений.

Вдоль трассы наружного трубопровода водорода не предусматривается охранных зон. Трасса трубопровода водорода предусматривается по промышленной территории с прокладкой труб на технологических эстакадах.

Расстояния от трубопроводов водорода до зданий и сооружений приняты по нормам и правилам ПБ 03-598-03, утвержденным федеральным органом исполнительной власти, специально уполномоченным в области строительства, и согласованным с Ростехнадзором России и обеспечивает эффективную эксплуатацию системы распределения.

Прокладка трубопровода водорода надземная и не требует установку оборудования электрохимической защиты.

Для обеспечения нормальной и безопасной эксплуатации трубопровода водорода в проекте согласно требований ПБ 03-598-03 предусматривается установка отключающих устройств с герметичностью затвора класса А по ГОСТ 9544-93.

Крепление трубопроводов к стенам осуществляется с помощью кронштейнов и крюков.

На трубопроводе водорода установлены последовательно два отключающих устройства, в соответствии с нормами проектирования.

Основными потребителями водорода на ТЭЦ являются турбинные генераторы, например ПТ-65-130/13, с расходом водорода Gр = 100 м3/ч (при РРаб = 0,2 МПа), использующие водород высокого давления.

Оборудование машинного зала, потребляющее водород, т.е. газовая система турбогенераторов, работает в автоматическом режиме с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

Источником снабжения водородом для газовых постов турбогенераторов является существующий надземный стальной трубопровод водорода высокого давления Ду50 мм (водородопровод), проложенный по существующей эстакаде от электролизной установки (СЭУ), марки СЭУ-4М.

Транспортируемая среда – ГОСТ 3022-80 «Водород технический. Технические условия», плотность водорода γ=0,08987 кг/м³, низшая теплота сгорания Qнр=120,9 МДж/кг.

Установленный объём потребления водорода для водородных рамп турбогенератора, примерно, составляет:

— Gпотр= 100 м³/ч при давлении 0,2 МПа (рабочее давление в генераторе);

— Gпотр= 280 м³/ч при стандартных условиях;

— Gпотр= 11,3 м³/ч при давлении 3 МПа (до регулятора давления).

Для резервного заполнения водородом турбогенераторов используются, установленные в помещении машинного зала на каждом газовом посту, баллоны с водородом. Подключение баллонов предусматривается вручную, обслуживающим персоналом через гибкую подводку, установленную после двух последовательных шаровых кранов.

Баллоны заполнены водородом техническим газообразным. Водород производится в соответствии с требованиями ГОСТ 3022-80 «Водород технический. Технические условия» по технологическим регламентам, утвержденным в установленном порядке.

Описание и технологическая схема газового хозяйства парового турбогенератора.

Паровая турбина имеет следующие газовые среды:

• Воздух.
• Фреон.
• Водород.
• Углекислота.

Основным газом паровой турбины является водород, остальные носят вспомогательную функцию.

Паровая турбина — тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую работу

В лопаточном аппарате паровой турбины потенциальная энергия сжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в свою очередь преобразуется в механическую работу — вращение вала турбины.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Паровая_турбина

Основным оборудованием газового поста турбины являются:

— осушитель водорода;

— водородная рампа;

— газоанализатор;

— испаритель;

— блок регулирования и фильтрации к газоанализатору;

— приборы КИПиА;

— запорно-регулирующая арматура.

Общее представление о функционировании газового хозяйства турбины, можно почерпнуть из выше опубликованной схемы.