气象行业标准《气象用水电解制氢设备操作规范》编制说明一、工作简况1．任务来源本标准由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会（SAC/TC 507）提出并归口，2019年4月22日《中国气象局政策法规司关于下达2019年第二批气象行业标准制修订项目计划的通知》（气法函〔2019〕25号）下达河北华云科技开发服务有限公司，项目编号QX/T-2019-55，立项名称《气象用水电解制氢设备操作规范》2．协作单位本标准起草单位为：河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心、中国气象局气象探测中心、中国气象局上海物资管理处、中国船舶重工集团公司第七一八研究所3．主要工作过程2019年4月到2019年12月，本标准在编制过程中，先后参加中期汇报会1次， 集中编写会5次1）项目申报2019年4月，成立了河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心组成的《气象用水电解制氢设备操作规范》项目申报组2019年4月14-15日，在河北平山召开《气象用水电解制氢设备操作规范》项目申报编写会，起草了初稿2）编写组集中编写会（一）2019年5月，在接到立项通知后，成立了由河北华云科技开发服务有限公司、河北省气象技术装备中心、中国气象局气象探测中心、中国气象局上海物资管理处、中国船舶重工集团公司第七一八研究所人员组成的《气象用水电解制氢设备操作规范》项目编写组。
编写组在前期立项调研、资料收集整理的基础上，对标准制定的内容进行了深入研究，确定了标准的基本编制思路、内容和框架，明确了人员分工，于2019年5月7日至9日在石家庄召开了集中编写会议，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第一稿）的起草工作3）编写组集中编写会（二）2019年7月2日-4日，编写组在河北平山召开了集中编写会对《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第一稿）进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第三稿）的起草工作4）编写组集中编写会（三）2019年8月20日-22日，编写组在河北平山召开了集中编写会对《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第三稿）进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第四稿）的起草工作5）中期汇报会按照全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会《关于山洪标准化建设项目中期检查活动的通知》（气仪标委函〔2019〕36号）要求，2019年9月19日，参加了山洪标准化建设项目中期汇报会，编写组汇报了标准项目进展情况，听取了专家修改建议和意见6）编写组集中编写会（四）2019年11月8日-10日，编写组在河北平山召开了集中编写会。
针对中期汇报会上专家提出的建议和意见进行了讨论和修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》（工作组讨论稿第五稿）的起草工作7）编写组集中编写会（五）2019年12月16日-18日，编写组在河北赵县召开了集中编写会对本标准的工作组讨论稿（第五稿）内容逐章逐条进行了讨论、修改，完成了《气象用水电解制氢设备操作规范》征求意见稿并于2019年12月19日通过气象标准制修订系统上报4．标准主要起草人及其所做的工作序号姓名单 位职务/职称任务分工1梁如意河北省气象技术装备中心高级工程师项目负责人，负责标准总体方案设计，标准、编制说明的起草2关彦华河北省气象技术装备中心主任/高级工程师参与标准总体方案设计，编制说明的审定3刘宇河北省气象技术装备中心工程师参与标准总体方案设计，参与标准起草工作4刘文忠河北省气象技术装备中心高级工程师参与标准、编制说明起草工作5吴宝平中国船舶重工集团公司第七一八研究所高级工程师参与标准起草、试验验证工作6张春雷河北省气象技术装备中心工程师参与标准、编制说明起草工作7张元武河北华云科技开发服务有限公司工程师参与标准、编制说明起草工作8邢毅中国气象局气象探测中心正研参与标准、编制说明起草工作。
9孟宪罗河北省气象技术装备中心高级工程师参与标准、编制说明起草工作10王银钢张家口市气象局工程师参与标准、编制说明起草工作11张佳佳河北省气象技术装备中心高级工程师参与标准、编制说明起草工作12张婷河北省气象技术装备中心工程师参与标准、编制说明起草工作13张国华河北省气象台正研参与标准、编制说明起草工作14何丽华河北省气象台高级工程师参与标准、编制说明起草工作15孙宜军中国气象局上海物资管理处高级工程师参与标准、编制说明起草工作16张荣河北华云科技开发服务有限公司工程师参与标准、编制说明起草工作二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据（一）标准的编制原则本标准依据GB/T 1.1—2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草，并坚持以下原则： 1.科学性和规范性原则本标准充分借鉴和吸收了国内外气象用水电解制氢设备的先进经验和做法，结合高空气象观测站制氢用氢业务运行中发现的问题和积累的经验，强调标准的科学性和规范性2.简化性、实用性原则在起草过程中，编写组充分考虑国内气象用水电解制氢设备的发展情况，从标准便于实施的角度出发，对《气象用水电解制氢设备操作规范》需要规范的技术内容进行了筛选提炼，对水电解制氢设备的一般要求、设备操作、维护维修和应急处置提出了要求，适用于气象用水电解制氢设备的操作。
3.协调性原则编写组在收集已有的研究成果、查阅大量资料、征求多方意见后，在综合考虑各方面需求和意见的基础上对标准内容进行了适当的调整，达到内容全面，规定具体，语言通俗，易于实施二）标准的主要内容及论据标准的主要内容包括：适用范围、规范性引用文件、术语和定义、一般要求、设备操作、维护维修和应急处置1.适用范围本标准适用于气象用水电解制氢设备的操作目前我国气象业务用氢气来源有两种，一种是台站自制氢气：利用水电解制氢设备生产氢气；另一种直接购买符合要求的氢气成品本标准主要针对水电解制氢设备制取氢气到充球，对包括开机前检查、开机操作、储氢、巡查、关机、充球、记录的全过程操作程序提出要求2.规范性引用文件列出了该标准的规范性引用文件，主要是目前现行的国家强制标准3.术语和定义主要收录了6条术语和定义包括氢气作业、储氢装置、水电解制氢设备、制氢主机、水电解槽爆炸危险区爆炸危险区：气象用制氢用氢建筑门窗边沿计算，半径为4.5m的地面、空间区域依据：参照了《氢气站设计规范》（GB 50177-2005）爆炸危险区域的要求4.一般要求水电解制氢设备的产品、副产品涉及氢气、氧气、氢氧化钾,均属于危险化学品。
氢气无色、无嗅、无味，空气中高浓度易造成缺氧，会使人窒息；氢气比空气轻，泄露后会迅速向高处扩散，氢气与空气混合容易形成爆炸性混合物；氢气极易燃烧，属易燃气体，点火能量很低，在空气中的最小点火能量为0.017mJ，在氧气中的最小点火能量为0.007mJ一般撞击、摩檫、不同电位之间的放点、各种爆炸材料的引燃、明火、热气流、高温烟气、雷电感应、电磁辐射等都可点燃氢—空气混合物；氢气燃烧时的火焰没有颜色，肉眼不易察觉氢气燃烧范围较宽，在常温常压空气中的可燃极限为4%～75%（体积分数），在常温常压氧气中的可燃极限为4%～94%（体积分数），因此氢气—空气混合物很容易发生爆燃，爆燃产生的热气体迅速膨胀，形成的冲击波会对人员造成伤亡，对周围设备及附近的建筑物造成破坏氢氧化钾具有强腐蚀性其粉尘刺激眼和呼吸道；皮肤和眼睛直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤鉴于上述危险性，规定了作业人员必须持证上岗定期参加安全教育和操作技能培训，会识别、评估危险，具备突发事件应急处置能力并对上岗时防护及注意事项做了规定5.设备操作对开机前检查、开机操作、储氢、巡查、关机、充球、记录等做了规定1)水电解槽首次使用前，必须用蒸馏水浸泡24h以上，然后将水排净。
再将预先配制好的电解液由加水泵加入制氢主机内，使电解液液位达到液面计中间位置依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）2）开机操作：顺时针旋转电位器调整升高电压，电压应不大于70V依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）3）制氢过程中应定时测量水电解槽小室电压，并不少于3次，每次间隔不小于1h平均小室电压应不大于2.2V，单个小室电压高于3.0V时应及时停机、查找原因、开展维修依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）另外，因为单个小室电压高于3.0V时间接反应电解槽小室内碱液流通槽可能发生堵塞根据调研和汇总台站的实际操作经验以及生产厂家专业技术人员的建议，故增加了单个小室电压高于3.0V时应及时停机、查找原因、开展维修的相应条款4）当水电解槽体温度达到80℃时应启用冷却水系统调节，使温度保持在75℃～85℃范围内依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）《气象用固定式水电解制氢系统》(QX/T 420—2018) 4.4.2中规定：水电解槽工作温度为：75℃～85℃；《压力型水电解制氢系统技术要求》 （GB/T37652-2019）5.1.2.3条中内容：碱液水电解制氢系统电解槽的工作温度宜为80℃5℃。
5）制氢主机氢氧液面低于面板刻度的1/4时应加注电解用水，液面达到面板刻度的3/4时应停止加水加水时作业人员应观察液面，且不应离开现场氢氧液位差应保持在100mm范围内，超出时应停机查找原因依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）另外在实际作业过程中，发生过部分操作人员由于加水过程中离开现场，导致加水过多，压力表等设备部件损坏的现象根据调研和汇总台站的实际操作经验以及生产厂家专业技术人员的建议，水电解制氢设备的氢氧液位差要求为不大于100mm超过此范围时应停机查找原因6）在制氢主机首次使用或久停再用及充氮检漏后，应开机连续氢气放空不少于15min，经分析氢气纯度符合要求后才能储氢依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）7）制氢主机暂停使用期间，储氢罐内压力应不低于0.05MPa罐内压力为0MPa再次启用前，应按GB 4962—2008的要求，应注水置换或者氮气置换依据：《高空气象观测业务涉氢文件修订合编》（气测函〔2017〕21号）规定：储氢罐内氢气不可全部用完，罐内气压不应低于0.05MPa，以防止空气进入罐内，如果储氢罐内压力为零又长期未用时，必须用水置换。
6.维护维修对日检查（包括班前、班中、班后、随时检查）月维护、年维修、不定期维护维修进行了规定7.应急处置对安全管理、事故预案做了规定针对氢气发生大量泄漏或积聚、氢气发生泄漏并着火、电解液发生大量泄漏时采取的措施做了规定三、主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果2019年10月请张家口高空气象观测站人员结合台站应用实际，对设备操作程序提出了改进建议11月，请中国船舶重工集团公司第七一八研究所专家对制氢系统安全操作的各个环节又进行了分析，进行了验证，本标准设备操作程序合理，切实可行，符合实际结合高空气象观测站制氢用氢业务运行中发现的问题和积累的经验，经过完善和修。