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国家标准计划《氢液化系统技术要求》由 TC309(全国氢能标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 中国科学院理化技术研究所中国标准化研究院等

目录

基础信息

计划号
20255083-T-469
制修订
制定
项目周期
18个月
下达日期
2025-10-05
公示开始日期
2025-08-06
公示截止日期
2025-09-05
标准类别
管理
国际标准分类号
27.010
27 能源和热传导工程
27.010 能源和热传导工程综合
归口单位
全国氢能标准化技术委员会
执行单位
全国氢能标准化技术委员会
主管部门
国家标准委

起草单位

目的意义

氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源,是各国能源战略转移和研究的重点。

氢气可以由一次能源的煤炭、石油或天然气制得,或由水能、风能、太阳能和核能等清洁能源转换为电能后再通过电解水为氢气。

氢能作为能源绿色转型的重要能源载体,是实现我国“碳中和”目标的重要途径。

在氢能的众多应用领域中,交通领域的应用规模最大。

高压气态氢气储运技术,具有投资高、氢气储运效率低、氢气经济运输半径小和加氢规模小等缺点,限制了氢能的快速发展势头。

液氢储运方式由于具有储能密度高、运输效率高、运输经济性好、可以远程运输等优势,越来越受到氢能业界的关注。

规模化氢液化技术在美国、日本、德国等已经具有成熟的商业应用模式,液氢储运方式在其交通领域氢能利用中占比约70%,液氢运输成本为高压氢气的12.5%~20.0%,在规模化运输方面具有明显的经济优势。

当前世界上液氢主要产能集中在北美,接近480吨/天,欧洲总产能33吨/天,日本产能60吨/天。

美国是最大的氢液化器生产和应用的国家,主要提供商有美国的AIR PRODUCT集团、美国PRAXAIR集团、LINDE集团、法国AIR LIQUIDE集团,主流的氢液化器规模为10-30吨。

日本岩谷产业株式会社、日本川崎重工业株式会社提供了日本部分液氢制取装备。

目美国将大规模液氢制取装备列为商业管制清单,多年来对中国采取严格禁运措施。

国内氢液化装备早期应用与航空航天领域,其中只有一套是国产,剩下3套是法液空的产品。

为了实现液氢产业链关键技术和装备的国产化,国家层面部署多个研发项目。

2021年至今落地了5套氢液化装备,国产氢液化器已经突破了1.5-5吨/天的装备,在国内氢能驱动下,液氢液化器正处于示范井喷的阶段。

经过不懈努力,我国通过自主研发和技术创新,掌握了液氢制取核心技术,为我国大规模液氢民用提供了技术支撑。

针对氢液化装置产品没有专项的产品标准,我国当前仅有GB/T 40061-2021 《液氢生产系统技术规范》等极少数标准,且仅针对基于氢液化装置的氢液化工厂的技术规范,对其核心设备氢液化装置产品建造本身没有具体规定。

作为液氢制取到应用的关键环节,氢液化装置的标准在液氢产业发展中占据重要地位。

当前氢液化装置相关国家标准的缺失,造成国产化氢液化装置在设计建设过程中没有依据可循,严重影响氢液化装置产品在我国规模化应用,成为制约液氢产业的“卡脖子”问题。

因此,当前亟需启动氢液化装置产品国家标准的研制工作,以规范行业发展,进而保障我国相关高技术产业发展和国家能源安全。

在制定标准的过程中,将充分借鉴国外同类产品的技术文件和工程经验,同时,结合国内已成功研制并通过性能测试的氢液化装置的设计与工程经验,来确定技术指标及参数,并系统地识别潜在风险。

该标准旨在满足我国相关法律、法规要求。

此外,对本标准覆盖的产品已完成了国外使用情况的考察。

同时,国内中国科学院理化技术研究所、中科富海低温科技有限公司、北京航天试验技术研究所等多家单位成功实现氢液化器的研制,基于这些成果,完成了氢液化装置的关键部件基本设计和性能要求等必要的可行性研究工作,形成了该产品标准的草案编制工作。

现有的工作基础能够很好地支撑《氢液化装置技术要求》国家标准的制定工作,保障项目的顺利完成。

范围和主要技术内容

本文件规定氢液化装置系统要求、试验方法、包装、标志与运输等要求。本标准适用于氢液化装置设计、制造、安装、使用以及产品检验检测。 本文件适用于氢液化装置系统设计、制造、安装、使用以及产品检验检测。 标准主要技术内容如下: 规定了氢液化装置技术要求的适用范围,对相关术语和定义进行了描述。 氢液化装置是指采用透平膨胀机膨胀制冷的低温工艺装置,以符合纯度要求的能连续提供的高压氢气为原料,经过氢液化装置实现氢液化,由压缩机、除油系统、冷箱(含正仲氢催化转化器、透平膨胀机、节流阀、低温换热器、低温吸附器等),以及连接设备间的各类管路、阀门、仪表等组成。 压缩机的选择应根据工艺流程及设计参数确定。按照国内外现有技术,采用氦气作为制冷工质的中小规模的氢液化装置,压缩机应采用成熟的氦气螺杆压缩机;采用氢气作为制冷工质的中大规模的氢液化装置,压缩机应采用成熟的活塞式氢气压缩机。压缩机应选用绝热效率高于75%的产品,提升氢液化装置的运行经济性。压缩机应采用GB∕T 36176规定的氦质谱检漏方法对整个机组内接口进行漏率测试,采用罩检法进行漏率测试时,压缩机组各部位应充入氦气至设计压力,漏率应低于5×10-7Pa?m3/s 。压缩机应在当地有设有控制系统,具备自动控制能力。 透平膨胀机的选择应根据工艺流程及设计参数确定。按照国内外现有技术,采用氦气作为制冷工质的中小规模的氢液化装置,透平膨胀机应氦气透平膨胀机;采用氢气作为制冷工质的中大规模的氢液化装置,透平膨胀机应氢气透平膨胀机。透平膨胀机应选用绝热效率高于70%的产品,提升氢液化装置的运行经济性。平膨胀机应采用GB∕T 36176规定的氦质谱检漏方法对整个机组内接口进行漏率测试,采用罩检法进行漏率测试时,压缩机组各部位应充入氦气至设计压力,漏率应低于5×10-7Pa?m3/s。8.1.5 透平膨胀机应选用气体轴承或电磁轴承等无油轴承,避免污染氢液化装置。8.1.6 透平膨胀机材质应满足满足低温环境和氢环境的使用要求。 同时对氢液化装置的正仲氢催化转化器、节流阀、低温换热器、冷箱、液氢储罐、自动控制与检测分析、氢气排放、安全等提出了详见的技术要求。