集装管束氢气运输是高压气态运输的主流方式是 “模块化高压储氢 + 运输载体”,适配中短距离(≤500km)、中小规模(300-800kg / 车)运氢需求,工艺和设备围绕 “高压密封、安全可控” 设计。
一、运输工艺
1. 充装前准备
设备检查:检测集装管束的气瓶壁厚、焊缝、阀门密封性,确认压力表、安全阀等附件合格且在有效期内。
气体置换:用氮气吹扫管束内空气或残留杂质,避免氢气与空气混合形成混合物,置换后氧含量需低于 0.5%。
预冷处理:高压充装前对管束进行预冷(尤其夏季),降低充装过程中气体温升导致的压力骤升风险。
2. 高压充装工艺
连接与检漏:将充装管道与管束接口对齐锁紧,用肥皂水或检漏仪检测连接处密封性,无泄漏后方可充装。
分级充装:采用 “低压预充→逐步升压” 模式,初始压力≤5MPa,稳定后每级升压 5-10MPa,充装压力不超过设计压力(常用 20MPa 或 50MPa)。
参数监控:实时监测充装过程中的压力、温度,当温度超过 40℃或压力上升异常时,暂停充装降温降压。
3. 运输过程控制
路线规划:避开人口密集区、高温路段、火源区域,设置固定停靠点(远离易燃易爆场所)。
状态监控:通过车载终端实时监测管束压力、温度及定位,驾驶员每 2 小时巡检一次,记录参数变化。
行驶规范:严禁急加速、急刹车、剧烈转弯,车速不超过 80km/h(高速)、60km/h(国道),避免罐体碰撞颠簸。
4. 卸载工艺
安全对接:卸载前关闭周边火源,将管束与接收设备可靠接地(消除静电),连接管道后再次检漏。
分级卸载:缓慢开启阀门,先低压排放管道内残留空气,再逐步提升卸载压力,避免流速过快引发湍流冲击。
残留处理:卸载完成后,用氮气置换管束内残留氢气,确保管内氢气浓度低于 0.4% 后,关闭所有阀门并锁紧。
二、关键设备组成
1. 设备:集装管束
结构组成:由多只高压储氢瓶(常用 8-12 只)、框架、汇流管、阀门组、安全附件组成,整体模块化设计,便于吊装运输。
储氢瓶类型:主流为 IV 型瓶(碳纤维缠绕 + 塑料内衬),耐压 20MPa 或 50MPa,单瓶容积 40-50L,单管束总容积 320-600L,运氢量 300-800kg / 车(50MPa 比 20MPa 运量提升 1.5-2 倍)。
关键附件:
阀门组:含截止阀、单向阀、紧急切断阀(远程控制,泄漏时可快速关闭)。
安全附件:安全阀(超压自动泄压)、爆破片(极端压力下破裂卸压)、压力表(精度 ±0.5%)。
2. 运输载体
牵引车:需符合危险品运输标准,配备 ABS 防抱死系统、缓速器,动力匹配管束总质量(通常总重≤49 吨)。
半挂车:采用低重心设计,配备防撞护栏、防滑底板,车架与管束刚性连接,确保行驶稳定性。
3. 辅助安全设备
泄漏检测:车载可燃气体探测器(检测精度≤1ppm),泄漏时触发声光报警。
应急设备:干粉灭火器(2-4 具)、灭火毯、堵漏工具(密封塞、堵漏胶)、应急泄压管(导向高空排放)。
防静电 / 防雷:车身接地装置、框架防雷击保护,管道连接处安装防静电跨接。
4. 配套设备
充装设备:高压压缩机(排气压力 20/50MPa)、充装台(带称重 / 计量功能)、冷却系统(控制充装温度)。
卸载设备:调压阀、流量计、静电接地装置、氮气置换装置。
三、设备关键参数与选型
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设备类型 |
参数 |
选型要求 |
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储氢瓶 |
设计压力 20/50MPa,容积 40-50L,材质 IV 型碳纤维瓶 |
符合 GB/T 35544 标准,爆破压力≥3 倍设计压力 |
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集装管束 |
总容积 320-600L,运氢量 300-800kg,工作温度 - 40℃~60℃ |
框架抗冲击强度≥100kJ,汇流管耐压≥1.2 倍设计压力 |
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紧急切断阀 |
响应时间≤1 秒,操作方式:手动 + 远程 |
符合 GB 18564 标准,密封等级≥V 级 |
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泄漏探测器 |
检测范围 0-1000ppm,报警阈值≤400ppm |
防爆等级 Ex d IIB T4,防护等级 IP |
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