JPWO2018173155A1 - Method of operating hydrogen handling device and hydrogen handling device - Google Patents
Method of operating hydrogen handling device and hydrogen handling device Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2018173155A1 JPWO2018173155A1 JP2019506797A JP2019506797A JPWO2018173155A1 JP WO2018173155 A1 JPWO2018173155 A1 JP WO2018173155A1 JP 2019506797 A JP2019506797 A JP 2019506797A JP 2019506797 A JP2019506797 A JP 2019506797A JP WO2018173155 A1 JPWO2018173155 A1 JP WO2018173155A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- pipe
- container
- gas
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 226
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 206
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 206
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 182
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 99
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 173
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 56
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 55
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 12
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 7
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 46
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 23
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 18
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004792 oxidative damage Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
水素取扱装置(1)の運転方法は、運転中に水素ガスを含むプロセスガス(P)が金属製の容器(2)または配管(3)の内面に接するとともに、容器(2)または配管(3)の温度を180℃以上に上げるステップと、運転を終了するときに容器(2)または配管(3)の内部空間(N)を運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、容器(2)または配管(3)の温度を180℃以上に維持するステップと、容器(2)または配管(3)の温度を180℃以上に維持した後に容器(2)または配管(3)の温度を180℃未満に下げるステップを含む。The operating method of the hydrogen handling device (1) is such that, during operation, the process gas (P) containing hydrogen gas is in contact with the inner surface of the metal container (2) or the pipe (3) and also the container (2) or the pipe (3) And the internal pressure (N) of the vessel (2) or the pipe (3) is made lower than during operation, and the vessel (2) or (3) 2) or maintaining the temperature of the pipe (3) at 180 ° C. or higher, and after maintaining the temperature of the container (2) or the pipe (3) at 180 ° C. or higher, the temperature of the container (2) or the pipe (3) Including the step of lowering to less than 180 ° C.
Description
本発明の実施形態は、水素ガスを取り扱う水素取扱装置の運転技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to the operation technology of a hydrogen handling apparatus that handles hydrogen gas.
金属材で構成される軸受、歯車などの機械部品の製造工程において、機械部品が水素ガスに曝されると、機械部品中に水素が吸蔵される。この水素が機械部品中に残存すると脆化が生じる。そこで、機械部品を真空中で所定時間に亘って加熱することで、機械部品中から水素を放出させる脱水素処理が行われている。 In the process of manufacturing mechanical parts such as bearings, gears and the like made of metal materials, when the mechanical parts are exposed to hydrogen gas, hydrogen is absorbed in the mechanical parts. If this hydrogen remains in the machine parts, embrittlement occurs. Therefore, dehydrogenation treatment is performed in which hydrogen is released from the machine parts by heating the machine parts in vacuum for a predetermined time.
近年、水素製造装置、水素電力貯蔵機器、燃料電池、および水素燃焼タービンなどの水素ガスを取り扱う水素取扱装置が普及し始めている。このような水素取扱装置を構成する容器または配管は、定格運転中に内面が高濃度の水素ガスに曝される。そして、容器または配管が水素を吸蔵してしまうので、運転停止後に温度が低下する過程で、容器または配管の水素脆化が生じるという課題がある。 BACKGROUND In recent years, hydrogen handling devices that handle hydrogen gas such as hydrogen production devices, hydrogen power storage devices, fuel cells, and hydrogen combustion turbines have begun to spread. The container or piping which comprises such a hydrogen handling apparatus is exposed to the hydrogen gas of high concentration inside at the time of rated operation. And since a container or piping will occlude hydrogen, in the process in which temperature falls after operation stop, the subject that hydrogen embrittlement of a container or piping arises arises.
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、容器または配管の水素脆化を低減することができる水素取扱装置の運転技術を提供することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide an operation technique of a hydrogen handling device capable of reducing hydrogen embrittlement of a container or a pipe.
本発明の実施形態に係る水素取扱装置の運転方法は、運転中に水素ガスを含むプロセスガスが金属製の容器または配管の内面に接するとともに、前記容器または前記配管の温度を180℃以上に上げるステップと、前記運転を終了するときに前記容器または前記配管の内部空間を前記運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持するステップと、前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持した後に前記容器または前記配管の温度を180℃未満に下げるステップと、を含む。 In the method of operating a hydrogen handling device according to an embodiment of the present invention, a process gas containing hydrogen gas contacts an inner surface of a metal container or pipe during operation, and raises the temperature of the container or the pipe to 180 ° C. or higher Setting the hydrogen partial pressure lower than in the operation and maintaining the temperature of the container or the piping at 180 ° C. or higher when the operation is finished; After the temperature of the container or the piping is maintained at 180 ° C. or higher, the temperature of the container or the piping is lowered to less than 180 ° C.
本発明の実施形態により、容器または配管の水素脆化を低減することができる水素取扱装置の運転技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide a hydrogen handling apparatus operating technique that can reduce hydrogen embrittlement of a vessel or piping.
(第1実施形態)
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第1実施形態の水素取扱装置について図1から図4を用いて説明する。図1の符号1は、運転中に水素ガスを取り扱う水素取扱装置である。First Embodiment
Hereinafter, the present embodiment will be described based on the attached drawings. First, the hydrogen handling apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The code | symbol 1 of FIG. 1 is a hydrogen handling apparatus which handles hydrogen gas during driving | operation.
水素取扱装置1の例としては、水の電解を行うことで水素を製造する水素製造装置、水を電気分解して製造した水素を貯蔵することで電力を水素の形態で貯蔵する水素電力貯蔵機器、水素と酸素を反応させることで発電を行う燃料電池、および水素を燃焼して生じるガスによりタービンを駆動する水素燃焼タービンなどがある。いずれの水素取扱装置1であっても本実施形態を適用することができる。 As an example of the hydrogen handling device 1, a hydrogen producing device for producing hydrogen by performing electrolysis of water, a hydrogen power storage device for storing power in the form of hydrogen by storing hydrogen produced by electrolyzing water There are a fuel cell that generates electric power by reacting hydrogen and oxygen, and a hydrogen combustion turbine that drives a turbine by a gas generated by burning hydrogen. This embodiment can be applied to any hydrogen handling apparatus 1.
図1に示すように、水素取扱装置1は、金属製の容器2および配管3を備える。本実施形態では、1つの容器2の入口端部と出口端部のそれぞれに配管3が接続される。一方の配管3の入口側コネクタ部4には、上流側のガス流通ライン5が接続される。他方の配管3の出口側コネクタ部6には、下流側のガス流通ライン7が接続される。なお、入口側コネクタ部4から導入されたプロセスガスPが、一方の配管3を介して容器2に導入され、この容器2から他方の配管3を介して出口側コネクタ部6に流れる。
As shown in FIG. 1, the hydrogen handling device 1 includes a metal container 2 and a pipe 3. In the present embodiment, the pipe 3 is connected to each of the inlet end and the outlet end of one container 2. An upstream gas flow line 5 is connected to the inlet-
上流側のガス流通ライン5は、図示しない水素貯蔵タンクおよび水素製造部などのプロセスガスPの供給源に接続されている。この供給源から供給されるプロセスガスPを加熱するガス加熱部8が、上流側のガス流通ライン5に設けられる。このガス加熱部8で加熱されたプロセスガスPの温度は、180℃以上に昇温される。なお、プロセスガスPの温度は、水素取扱装置1の処理目的に応じて180℃以上の適切な温度に制御される。
The upstream gas flow line 5 is connected to a supply source of process gas P such as a hydrogen storage tank and a hydrogen production unit (not shown). A
容器2および配管3は、定格運転中にプロセスガスPが流通する部品となっている。なお、水素ガスの可燃限界は、4体積%である。一般に水素を積極的に利用しない装置において、部品内部を流通するプロセスガスは、その水素濃度が4体積%を超えないように設計される。本実施形態の水素取扱装置1は、水素を積極的に利用する装置を対象としている。また、水素取扱装置1で利用するプロセスガスPが純水素であっても良い。つまり、本実施形態のプロセスガスPは、4体積%以上、100体積%以下の水素ガスを含むガスを対象としている。 The container 2 and the pipe 3 are parts through which the process gas P flows during rated operation. The flammable limit of hydrogen gas is 4% by volume. In general, in an apparatus that does not actively use hydrogen, the process gas flowing inside the component is designed such that its hydrogen concentration does not exceed 4% by volume. The hydrogen handling device 1 of the present embodiment is directed to a device that actively uses hydrogen. In addition, the process gas P used in the hydrogen handling apparatus 1 may be pure hydrogen. That is, the process gas P of the present embodiment is intended for a gas containing 4% by volume or more and 100% by volume or less of hydrogen gas.
本実施形態の容器2および配管3の内部空間Nは、定格運転中にプロセスガスPで満たされる。そして、容器2および配管3の内面は、定格運転中に高温および高濃度の水素ガスに長時間に亘って曝される。なお、プロセスガスPには、水素ガス以外のガスが含まれていても良い。 The internal space N of the container 2 and the pipe 3 of the present embodiment is filled with the process gas P during rated operation. Then, the inner surfaces of the container 2 and the pipe 3 are exposed to high temperature and high concentration hydrogen gas for a long time during the rated operation. The process gas P may contain a gas other than hydrogen gas.
高温のプロセスガスPが流通されることで、容器2または配管3の温度が180℃以上に昇温される。なお、プロセスガスPの温度の上限は、容器2または配管3を構成する金属材により定まる。例えば、金属材のうちで最も高融点であるタングステンは、その融点が3400℃となっている。そのため、本実施形態のプロセスガスPの温度は、3400℃以下の温度を対象としている。 By circulating the high-temperature process gas P, the temperature of the container 2 or the pipe 3 is raised to 180 ° C. or higher. The upper limit of the temperature of the process gas P is determined by the metal material constituting the vessel 2 or the pipe 3. For example, tungsten, which has the highest melting point among metal materials, has a melting point of 3400 ° C. Therefore, the temperature of the process gas P in the present embodiment is a temperature of 3400 ° C. or less.
一般に、金属材中に水素原子が吸蔵(吸収)されると、その金属材の強度(延性またはじん性)が低下する水素脆化と呼ばれる事象が生じることが知られている。水素原子の吸蔵に基づく破壊は、水素原子の拡散に伴う時間遅れを伴うことから「遅れ破壊」とも呼ばれる。この遅れ破壊は、高温で使用中には起こりにくく、温度が下がった際に発生する場合が多いとされている。 Generally, it is known that when hydrogen atoms are absorbed (absorbed) in a metal material, an event called hydrogen embrittlement occurs, which reduces the strength (ductility or toughness) of the metal material. Destruction based on the storage of hydrogen atoms is also referred to as "delayed destruction" because it involves a time delay associated with the diffusion of hydrogen atoms. This delayed fracture is unlikely to occur during use at high temperatures, and is often caused when the temperature drops.
水素取扱装置1は、定格運転中に高温のプロセスガスPを用いる。例えば、燃料電池の場合には、電解セルの温度が650℃以上になる。このような高温環境であるため、耐熱性および耐食性の観点から、容器2および配管3には、ステンレス鋼、Ni基合金、ハステロイ(登録商標)、または低合金鋼などの金属材が用いられる。そのため、プロセスガスPに含まれる水素原子が金属材中に容易に侵入および拡散される。 The hydrogen handling apparatus 1 uses a high temperature process gas P during rated operation. For example, in the case of a fuel cell, the temperature of the electrolysis cell is 650 ° C. or higher. Because of such a high temperature environment, metal materials such as stainless steel, Ni-based alloy, Hastelloy (registered trademark), or low alloy steel are used for the container 2 and the pipe 3 from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance. Therefore, hydrogen atoms contained in the process gas P easily penetrate and diffuse into the metal material.
このように、高温状態でプロセスガスPから金属材中に取り込まれた水素原子は、水素取扱装置1の運転を停止する際に、金属材の温度低下に連れて拡散係数が低下し、金属材中にトラップされることが懸念される。この状態で金属材の温度が低下すると水素脆化を生じるリスクが高まる。また、金属材において熱収縮に伴う引張応力の発生が伴うと、切欠きなどの応力集中部において水素脆化割れが生じることが懸念される。 As described above, when stopping the operation of the hydrogen handling device 1, hydrogen atoms taken into the metal material from the process gas P in a high temperature state decrease in diffusion coefficient as the temperature of the metal material decreases, and the metal material It is concerned that it will be trapped during. If the temperature of the metal material decreases in this state, the risk of hydrogen embrittlement increases. In addition, when the generation of tensile stress accompanying thermal contraction is accompanied in a metal material, there is a concern that hydrogen embrittlement cracking may occur in a stress concentration portion such as a notch.
そこで、本実施形態では、定格運転を終了するときに、容器2または配管3の内部空間Nを運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、容器2または配管3の温度を180℃以上(より好ましくは190℃以上)に維持する脱水素処理を実行する。このようにすれば、容器2または配管3に吸蔵された水素原子の放出を促すことができる。そして、脱水素処理の実行後に容器2または配管3の温度を180℃未満に下げる。このようにすれば、容器2または配管3の水素脆化を防止または低減させることができる。 Therefore, in the present embodiment, when the rated operation is finished, the internal pressure N of the container 2 or the pipe 3 is made lower than in the operation, and the temperature of the container 2 or the pipe 3 is 180 ° C. or more Dehydrogenation is carried out to maintain the temperature (more preferably 190 ° C. or higher). In this way, the release of hydrogen atoms stored in the container 2 or the pipe 3 can be promoted. Then, the temperature of the vessel 2 or the pipe 3 is lowered to less than 180 ° C. after the dehydrogenation treatment. In this way, hydrogen embrittlement of the container 2 or the pipe 3 can be prevented or reduced.
脱水素処理を実行するために、本実施形態の水素取扱装置1は、容器2および配管3の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサ9と、容器2および配管3の内部空間Nの気圧を検出する圧力センサ10と、容器2および配管3の内部空間Nの水素濃度を検出する水素センサ11と、上流側のガス流通ライン5に設けられる第1入口弁12と、下流側のガス流通ライン7に設けられる第1出口弁13と、一方の配管3の入口側コネクタ部4に接続されて水素放出用ガスRを導入する導入ライン14と、他方の配管3の出口側コネクタ部6に接続されて水素放出用ガスRを排出する排出ライン15と、導入ライン14に設けられる第2入口弁16と、排出ライン15に設けられる第2出口弁17と、水素取扱装置1の各部品を制御する制御装置18とを備える。
In order to execute the dehydrogenation process, the hydrogen handling device 1 of the present embodiment detects a plurality of temperature sensors 9 for detecting the temperatures of the container 2 and the pipe 3 respectively, and the pressure of the internal space N of the container 2 and the pipe 3
第1実施形態の水素放出用ガスRとして空気を例示する。この空気は、水素ガスを含まないことで、プロセスガスPよりも水素分圧が低いガスとなっている。ここで、導入ライン14は、水素取扱装置1の外部から空気を取り入れる吸気口19を備える。また、排出ライン15は、水素取扱装置1の外部に空気を排出する排気口20を備える。
Air is exemplified as the hydrogen release gas R of the first embodiment. The air does not contain hydrogen gas, so it has a lower hydrogen partial pressure than the process gas P. Here, the
理解を助けるために図示を省略しているが、容器2が水素取扱装置1の所定のプロセスを実行する機器(例えば、電解セルまたはタービン)を収容する部品であっても良い。また、配管3が複数の容器2を接続するガス流通ラインの一部を構成しても良い。さらに、本実施形態の脱水素処理の対象となる部品は、容器2または配管3の内部に収容される部品を含むものであっても良い。 Although not shown to facilitate understanding, the vessel 2 may be a part that accommodates an apparatus (for example, an electrolytic cell or a turbine) that performs a predetermined process of the hydrogen handling apparatus 1. Further, the pipe 3 may constitute part of a gas flow line connecting the plurality of containers 2. Furthermore, the parts to be subjected to the dehydrogenation treatment of the present embodiment may include parts accommodated in the interior of the container 2 or the pipe 3.
定格運転中において、第1入口弁12および第1出口弁13が開放されるとともに、第2入口弁16および第2出口弁17が閉鎖される。そして、容器2または配管3の内部空間NにプロセスガスPが導入されることで、容器2または配管3の内部空間Nの気圧が大気圧よりも高い気圧に昇圧される。なお、定格運転中の容器2または配管3の内部空間Nの気圧のことを運転気圧と称する。
During rated operation, the
定格運転中において、ガス加熱部8で加熱されて180℃以上に昇温されたプロセスガスPが第1入口弁12を通過して容器2および配管3の内部空間Nに入る。なお、ガス加熱部8は、上流側のガス流通ライン5において、第1入口弁12よりも上流側に設けられる。容器2および配管3の内部空間NがプロセスガスPで満たされることにより、容器2および配管3の温度が180℃以上に昇温される。
During rated operation, the process gas P heated by the
脱水素処理の実行中において、第1入口弁12および第1出口弁13が閉鎖されるとともに、第2入口弁16および第2出口弁17が開放される。そして、容器2または配管3の内部空間Nに水素放出用ガスR(空気)が導入されることで、容器2または配管3の内部空間Nの気圧が大気圧に降圧される。
During the dehydrogenation process, the
このように、容器2および配管3の内部空間NにあるプロセスガスPを水素放出用ガスR(空気)に置換することで、内部空間Nを定格運転中よりも水素分圧が低い状態にすることができる。なお、脱水素処理の実行中の容器2または配管3の内部空間Nの気圧のことを特定気圧と称する。この特定気圧は、少なくとも運転気圧よりも低い気圧であれば良い。 Thus, by replacing the process gas P in the inner space N of the container 2 and the pipe 3 with the hydrogen releasing gas R (air), the hydrogen partial pressure is made lower than in the rated operation. be able to. The atmospheric pressure in the internal space N of the vessel 2 or the pipe 3 during the dehydrogenation treatment is referred to as a specific atmospheric pressure. The specific pressure may be at least a pressure lower than the operating pressure.
また、水素放出用ガスRには、水素ガスが含まれていない。つまり、脱水素処理の実行中において、水素放出用ガスRが容器2または配管3の内部空間Nに入り、かつ特定気圧となることで、この内部空間Nの状態が定格運転中よりも水素分圧が低い状態になる。 The hydrogen release gas R does not contain hydrogen gas. That is, during the dehydrogenation process, the hydrogen releasing gas R enters the internal space N of the vessel 2 or the pipe 3 and becomes a specific pressure, so that the state of the internal space N is more hydrogen than during the rated operation. The pressure is low.
脱水素処理の実行中において、容器2および配管3の内部空間NからプロセスガスPが排出されても、容器2および配管3の温度は、余熱により180℃以上に維持される。なお、脱水素処理の実行中の容器2または配管3の温度を特定温度と称する。さらに、脱水素処理の実行中において、容器2または配管3の内部空間Nを水素分圧が低い状態にするとともに、容器2または配管3の温度を特定温度に維持する時間を特定時間と称する。 Even when the process gas P is discharged from the internal space N of the container 2 and the pipe 3 during execution of the dehydrogenation treatment, the temperature of the container 2 and the pipe 3 is maintained at 180 ° C. or higher by the residual heat. In addition, the temperature of the container 2 or piping 3 in execution of a dehydrogenation process is called specific temperature. Furthermore, while performing dehydrogenation processing, while making the internal space N of the container 2 or the piping 3 into a state with low hydrogen partial pressure, time to maintain the temperature of the container 2 or the piping 3 at a specific temperature is called specific time.
脱水素処理で用いる特定気圧、特定温度、および特定時間の値は、容器2および配管3の水素原子の吸蔵量(金属材中の水素濃度)に応じて適宜変更される値である。本実施形態では、定格運転を行う前に、定格運転中に容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量を解析する。 The values of the specific atmospheric pressure, the specific temperature, and the specific time used in the dehydrogenation treatment are values appropriately changed according to the storage amount of hydrogen atoms in the container 2 and the pipe 3 (hydrogen concentration in the metal material). In this embodiment, the storage amount of hydrogen atoms stored in the container 2 and the pipe 3 during the rated operation is analyzed before the rated operation.
この吸蔵量は、容器2および配管3の構造、材質、水素原子の固溶度、水素原子の拡散係数、定格運転中のプロセスガスPの水素ガスの濃度、定格運転中の内部空間Nの気圧、定格運転中の容器2および配管3の温度、および定格運転時間に基づいて解析される。 The storage amount is the structure, material, solid solubility of hydrogen atoms, diffusion coefficient of hydrogen atoms, concentration of hydrogen gas of process gas P during rated operation, pressure of internal space N during rated operation , Analysis based on the temperature of the container 2 and the piping 3 during rated operation, and the rated operation time.
なお、水素原子の固溶度とは、金属材に対する水素原子の吸蔵されやすさを示す度数である。また、水素原子の拡散係数とは、金属材に吸蔵されている水素原子が温度を上げてゆくに連れて拡散する時間に関する係数である。また、定格運転時間とは、水素取扱装置1の運転時間であって、その運転中に水素ガスが容器2および配管3の内面に接する時間を示す。 The solid solubility of hydrogen atoms is a frequency that indicates the ease with which hydrogen atoms are absorbed into the metal material. Further, the diffusion coefficient of hydrogen atoms is a coefficient related to the time during which the hydrogen atoms stored in the metal material diffuse as the temperature increases. Further, the rated operation time is the operation time of the hydrogen handling apparatus 1 and indicates the time during which hydrogen gas is in contact with the inner surface of the container 2 and the pipe 3 during the operation.
また、水素取扱装置1の周辺環境(気圧または気温)または他の情報(水素取扱装置1の使用年数、使用履歴、使用目的、費用対効果または安全性)を、前述の解析に用いても良い。 In addition, the environment (pressure or temperature) or other information (years of use, usage history, purpose of use, cost-effectiveness or safety) of the hydrogen handling apparatus 1 may be used in the aforementioned analysis. .
この解析結果に基づいて、特定気圧、特定温度、および特定時間の値が設定される。例えば、運転時間が長い場合は、特定時間も長くなることが想定される。なお、容器2および配管3の水素原子の吸蔵量は、その構造または材質に応じた最大値(限界値)がある。そのため、特定時間の長さにも最大値がある。つまり、水素取扱装置1の運転時間が一定時間以上である場合には、その最大値まで水素原子が吸蔵されるので、いずれの運転時間であっても特定時間が一定の値となる。 Based on the analysis result, values of a specific pressure, a specific temperature, and a specific time are set. For example, when the operation time is long, it is assumed that the specific time also becomes long. The storage amount of hydrogen atoms in the container 2 and the pipe 3 has a maximum value (limit value) according to the structure or the material. Therefore, there is also a maximum value for the length of specific time. That is, when the operation time of the hydrogen handling apparatus 1 is equal to or longer than a predetermined time, hydrogen atoms are stored up to the maximum value, and therefore the specific time is a constant value regardless of which operation time.
本実施形態では、容器2および配管3の水素吸蔵量を予め解析しているので、脱水素処理を過剰な時間に亘って継続したり、脱水素処理の時間が足りなくなったりすることがない。 In the present embodiment, since the hydrogen storage amount of the container 2 and the pipe 3 is analyzed in advance, the dehydrogenation treatment is not continued for an excessive time or the dehydrogenation treatment time is not insufficient.
なお、特定気圧、特定温度、および特定時間の値は、事前の解析結果に基づいて固定的に定まる値であっても良い。また、定格運転の条件が複数存在する場合に、各条件に対応する特定気圧、特定温度、および特定時間の値を別個に設定し、これらの値を所定のデータベースに保持しておいても良い。そして、実際に実行される定格運転の条件に応じて、特定気圧、特定温度、および特定時間の値を適宜設定しても良い。 The values of the specific atmospheric pressure, the specific temperature, and the specific time may be fixedly determined based on the analysis result in advance. In addition, when there are a plurality of conditions of rated operation, the values of specific atmospheric pressure, specific temperature, and specific time corresponding to each condition may be set separately, and these values may be held in a predetermined database. . And according to the conditions of the rating operation actually performed, you may set the value of a specific atmospheric pressure, a specific temperature, and a specific time suitably.
第1実施形態では、脱水素処理の実行中に、容器2および配管3の温度が余熱により180℃以上に維持される。ここで、容器2および配管3の内部空間Nに水素放出用ガスR(空気)が導入されることにより、その温度が下がってゆく。 In the first embodiment, the temperatures of the container 2 and the pipe 3 are maintained at 180 ° C. or higher by the residual heat during the dehydrogenation treatment. Here, as the hydrogen releasing gas R (air) is introduced into the internal space N of the container 2 and the pipe 3, the temperature thereof is lowered.
例えば、容器2および配管3の温度が300℃で定格運転を行っている場合に、脱水素処理が開始されて、その温度が180℃まで下がるまでの余熱時間が30分であるとする。容器2および配管3の吸蔵量が少ない場合には、この30分の余熱時間を特定時間として設定しても、充分に水素原子を容器2または配管3から放出させることができる。 For example, when the rated operation is performed at a temperature of 300 ° C. for the container 2 and the pipe 3, it is assumed that the remaining heat time for the temperature to drop to 180 ° C. is 30 minutes after the dehydrogenation treatment is started. When the storage amount of the container 2 and the pipe 3 is small, hydrogen atoms can be sufficiently released from the container 2 or the pipe 3 even if the remaining heat time of 30 minutes is set as a specific time.
しかし、容器2および配管3の吸蔵量が多い場合には、特定時間を60分として設定する必要がある。その場合には、余熱時間を延長する制御を行う。例えば、脱水素処理の開始時に、ガス加熱部8の出力を一時的に上げることにより、プロセスガスPを昇温させる。そして、容器2および配管3の温度を400℃まで昇温させる。この昇温により余熱時間を60分まで延長する。この延長により、60分の特定時間に亘って容器2および配管3の温度を180℃以上に維持することができる。
However, when the storage amount of the container 2 and the pipe 3 is large, it is necessary to set the specific time as 60 minutes. In that case, control is performed to extend the remaining heat time. For example, the temperature of the process gas P is raised by temporarily raising the output of the
第1実施形態において余熱時間を確保するために、容器2および配管3の外面に保温材を設けても良い。水素取扱装置1の製造時において、特定温度および特定時間の値を固定的に設定する場合には、設定された特定温度および特定時間基づいて、保温材の量を変更しても良い。 A heat insulating material may be provided on the outer surface of the container 2 and the pipe 3 in order to secure the remaining heat time in the first embodiment. When the values of the specific temperature and the specific time are fixedly set at the time of manufacturing the hydrogen handling apparatus 1, the amount of the heat insulating material may be changed based on the set specific temperature and the specific time.
次に、制御装置18のシステム構成を図2に示すブロック図を参照して説明する。なお、容器2および配管3の構造・材質を示すデータと、容器2および配管3の水素原子の固溶度・拡散係数を示すデータとを特定情報と称する。また、定格運転中のプロセスガスPの水素ガスの濃度と、定格運転中の内部空間Nの気圧と、定格運転中の容器2および配管3の温度と、定格運転時間とを運転情報と称する。
Next, the system configuration of the
図2に示すように、制御装置18は、特定情報が外部から入力され、この特定情報を記憶する特定情報記憶部21と、運転情報が外部から入力され、この運転情報を記憶する運転情報記憶部22とを備える。これらの情報は、定格運転の開始前に、特定情報記憶部21と運転情報記憶部22に入力される。特定情報は、安全裕度等を考慮して設定されたデータによって代替されても良い。また、水素取扱装置1の製造時に入力されても良い。
As shown in FIG. 2, in the
なお、容器2および配管3の水素原子の固溶度・拡散係数を示すデータは、関係式または数表の形式で入力される。また、特定情報記憶部21は、予め様々な種類の構造・材質に対応する金属材の水素原子の固溶度・拡散係数を示すデータを、関係式または数表の形式で記憶しておいても良い。そして、入力された構造・材質を示すデータに応じて、容器2および配管3の水素原子の固溶度・拡散係数を特定しても良い。
Data indicating the solid solution degree and diffusion coefficient of hydrogen atoms of the container 2 and the pipe 3 is input in the form of a relational expression or a numerical table. In addition, the specific
制御装置18は、特定情報記憶部21に記憶された特定情報および運転情報記憶部22に記憶された運転情報に基づいて、定格運転中に、容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量を解析する解析部23を備える。この解析部23は、容器2および配管3の水素原子の吸蔵量を解析する吸蔵量解析部24と、容器2および配管3の水素原子の吸蔵量の最大値を解析する吸蔵最大値解析部25と、容器2および配管3の水素原子の濃度分布を解析する水素分布解析部26とから成る。
The
この解析部23において解析された結果に基づいて、特定気圧、特定温度、および特定時間の値が決定される。なお、脱水素処理後に容器2および配管3の水素吸蔵量がゼロになる必要は無く、所定の目標値まで低下すれば良い。この目標値は、水素脆化を防ぐことができる値である。また、容器2および配管3の構造、材質、応力状態、安全率などを考慮して、目標値の設定がなされる。
Based on the result analyzed in the
一般的に使用可能な目標値の目安として、限界水素量が挙げられる。限界水素量は、金属材が遅れ破壊を起こさない上限の拡散性水素量である。この限界水素量は、予め金属材の試験片を用いて実験を行うことで取得される。例えば、試験片に加える荷重(応力)を一定とし、拡散性水素量を変えた場合の破断時間の変化に基づいて、限界水素量を定義することができる。 As a measure of the target value that can generally be used, the limit hydrogen amount can be mentioned. The critical hydrogen content is the upper limit of the diffusible hydrogen content at which the metal material does not cause delayed destruction. This limit hydrogen amount is obtained by conducting an experiment in advance using a test piece of a metal material. For example, the limit hydrogen amount can be defined based on the change in rupture time when the load (stress) applied to the test piece is fixed and the diffusible hydrogen amount is changed.
解析部23では、脱水素処理後の容器2および配管3の水素吸蔵量の低下の目標値が設定される。そして、脱水素処理の実行によって、容器2および配管3の水素吸蔵量が目標値になるように、特定気圧、特定温度、および特定時間の値が決定される。
In the
第1実施形態では、特定時間が運転計画において許容される範囲内となるように特定温度が決定される。なお、第1実施形態では、容器2および配管3の温度が余熱により維持されるので、特定温度の値は、脱水素処理開始時に最も高く、特定時間の経過に応じて下がってゆく値となっている。また、特定時間を短くすることで、水素取扱装置1の効率的な運用を測ることができる。 In the first embodiment, the specific temperature is determined such that the specific time is within the allowable range in the operation plan. In the first embodiment, since the temperatures of the container 2 and the pipe 3 are maintained by the residual heat, the value of the specific temperature is the highest at the start of the dehydrogenation treatment, and decreases as the specific time passes. ing. Moreover, efficient operation of the hydrogen handling apparatus 1 can be measured by shortening the specific time.
また、解析部23では、拡散方程式の解を求める方法、拡散方程式の数値解析解を求める方法、または有限要素解析解を用いて予測する方法などが用いられて、特定時間が算出される。また、前述の解析を予め実施し、これを基に導いた関係式、数表、または固定値によって代替しても良い。これらの方法を、適宜選択して用いることにより、必要となる精度の水素濃度分布予測を最小の時間で得ることができる。その結果、特定時間の決定を効率的に実施できる。
Further, in the
また、制御装置18は、解析部23にて解析された結果を記憶するとともに、決定された特定気圧、特定温度、および特定時間の値が記憶される脱水素処理データベース27を備える。
In addition, the
さらに、制御装置18は、水素取扱装置1の使用者が操作して定格運転に係る指示を行う操作部28と、この操作部28に入力された指示に基づいて、定格運転を行う運転制御部29と、定格運転を終了するときに脱水素処理を実行する脱水素制御部30と、脱水素処理後に容器2および配管3の降温を行う降温制御部31とを備える。
Furthermore, the
脱水素制御部30には、脱水素処理データベース27に記憶された特定気圧、特定温度、および特定時間の値(パラメータ)が入力される。つまり、脱水素制御部30は、特定気圧が設定される特定気圧設定部32と、特定温度が設定される特定温度設定部33と、特定時間が設定される特定時間設定部34とを備える。これらの設定に基づいて、脱水素処理が実行される。
The specific pressure, specific temperature, and specific time value (parameter) stored in the
また、脱水素制御部30には、脱水素処理中に温度センサ9と圧力センサ10と水素センサ11とから出力される各種検出信号が入力される。また、脱水素制御部30は、脱水素処理中に特定時間をカウントする時計部35を備える。
The
本実施形態の制御装置18は、プロセッサおよびメモリなどのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の水素取扱装置1の運転方法は、プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。
The
次に、制御装置18が実行する運転処理について図3のフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示すブロック図を適宜参照する。以下のフローチャートの各ステップの説明にて、例えば「ステップS11」と記載する箇所を「S11」と略記する。
Next, the driving process performed by the
図3に示すように、まず、定格運転前において、容器2および配管3の構造・材質を示すデータと、容器2および配管3の水素原子の固溶度・拡散係数を示すデータとを含む特定情報が制御装置18に入力される(S11)。次に、入力された特定情報が特定情報記憶部21に記憶される(S12)。 As shown in FIG. 3, first, before the rated operation, identification including data indicating the structure and material of the container 2 and the pipe 3 and data indicating the solid solubility and diffusion coefficient of hydrogen atoms of the container 2 and the pipe 3 Information is input to the control device 18 (S11). Next, the input specific information is stored in the specific information storage unit 21 (S12).
次に、定格運転前において、想定される定格運転中のプロセスガスPの水素ガスの濃度と、想定される定格運転中の内部空間Nの気圧と、想定される定格運転中の容器2および配管3の温度と、想定される定格運転時間とを含む運転情報が制御装置18に入力される(S13)。次に、入力された運転情報が運転情報記憶部22に記憶される(S14)。 Next, before the rated operation, the concentration of hydrogen gas of the process gas P in the assumed rated operation, the pressure in the inner space N in the assumed rated operation, and the container 2 and piping in the assumed rated operation Operation information including the temperature of 3 and the estimated rated operation time is input to the control device 18 (S13). Next, the input driving information is stored in the driving information storage unit 22 (S14).
次に、解析部23の吸蔵量解析部24は、定格運転中に容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量を解析する(S15)。次に、解析部23の吸蔵最大値解析部25は、定格運転中に容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量の最大値を解析する(S16)。水素原子の吸蔵量の最大値は、水素原子の固溶度、または固溶度から安全裕度等を考慮して設定された数値によって代替しても良い。次に、解析部23の水素分布解析部26は、定格運転中に容器2および配管3に吸蔵される水素原子の濃度分布を解析する(S17)。
Next, the storage
なお、解析部23は、吸蔵量解析部24、吸蔵最大値解析部25、水素分布解析部26の全部を備える必要は無く、一部、もしくは全部を選定して用いれば良い。これに対応し、吸蔵される水素原子の吸蔵量の解析(S15)、吸蔵される水素原子の吸蔵量の最大値の解析(S16)、吸蔵される水素原子の濃度分布の解析(S17)の全部の処理を実施する必要は無く、一部、もしくは全部を選定して実施すれば良い。
Note that the
定格運転前において、解析部23が、特定情報を取得することで、容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量の解析を容易に行うことができる。また、解析部23が、運転情報を取得することで、運転中の状態に応じて吸蔵量が解析され、この解析に基づいて、運転を終了するときの脱水素処理を行うことができる。この解析部23では、特定気圧、特定温度、および特定時間の値が決定される。
The
次に、解析部23にて解析された結果、および、決定された特定気圧、特定温度、および特定時間の値が脱水素処理データベース27に記憶される(S18)。本実施形態では、容器2および配管3に吸蔵される水素原子の吸蔵量を予め解析し、この解析に基づいて、容器2または配管3に吸蔵された水素原子を放出するための脱水素処理を設定することができる。
Next, the
次に、脱水素処理データベース27に記憶された特定気圧が脱水素制御部30の特定気圧設定部32に設定される(S19)。次に、脱水素処理データベース27に記憶された特定温度が脱水素制御部30の特定温度設定部33に設定される(S20)。次に、脱水素処理データベース27に記憶された特定時間が脱水素制御部30の特定時間設定部34に設定される(S21)。
Next, the specific atmospheric pressure stored in the
次に、使用者が操作部28を操作して定格運転に係る指示を行うことで、運転制御部29が定格運転を開始する(S22)。次に、運転制御部29は、ガス加熱部8の駆動を開始する(S23)。次に、運転制御部29は、上流側のガス流通ライン5にプロセスガスPを導入する(S24)。このプロセスガスPがガス加熱部8で180℃以上に昇温される。
Next, the
次に、運転制御部29が第1入口弁12および第1出口弁13を開放することで、容器2および配管3に高温のプロセスガスPが導入される。これにより内部空間Nの気圧が上昇される(S25)。なお、プロセスガスPは、上流側のガス流通ライン5から容器2および配管3を通過して、下流側のガス流通ライン7に流れる。
Next, the
次に、容器2および配管3の内面に高温のプロセスガスPが接することで、容器2および配管3の温度が180℃以上に昇温される(S26)。この状態で定格運転が継続される。 Next, the high temperature process gas P contacts the inner surfaces of the container 2 and the pipe 3 to raise the temperature of the container 2 and the pipe 3 to 180 ° C. or more (S26). The rated operation is continued in this state.
所定時間に亘って定格運転が継続され、その後、定格運転を終了するときに、脱水素制御部30は、後述する脱水素処理を実行する(S27)。次に、降温制御部31は、所定の制御を行い、容器2および配管3の温度を180℃未満に下げる(S28)。そして、定格運転を終了する(S29)。
The rated operation is continued for a predetermined time, and thereafter, when the rated operation is ended, the
なお、第1実施形態では、容器2および配管3の内部空間Nに空気が導入されるので、脱水素処理後に、空気の温度(常温)まで容器2および配管3の温度が下がる。また、降温制御部31は、脱水素処理後に、図示しない空冷ファンを駆動させて容器2および配管3を降温させても良い。または、導入ライン14から多量の冷えた空気を送り込んで容器2および配管3を降温させても良い。
In the first embodiment, since air is introduced into the internal space N of the container 2 and the pipe 3, the temperature of the container 2 and the pipe 3 decreases to the temperature of the air (normal temperature) after the dehydrogenation treatment. Further, the temperature
次に、制御装置18が実行する脱水素処理について図4のフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示すブロック図を適宜参照する。
Next, the dehydrogenation process performed by the
図4に示すように、定格運転を終了するときに、脱水素制御部30は、温度センサ9が検出した容器2および配管3の温度と前述の特定情報とに基づいて、プロセスガスPの導入を停止したときに容器2および配管3の温度を180℃以上に保てる余熱時間を予測する。そして、この予測される余熱時間が特定時間設定部34に設定された特定時間よりも長いか否かを判定する(S31)。
As shown in FIG. 4, when the rated operation is finished, the
ここで、予測される余熱時間が特定時間よりも長い場合(S31がYES)は、後述のS33に進む。一方、予測される余熱時間が特定時間よりも短い場合(S31がNO)は、S32に進む。 Here, if the predicted remaining heat time is longer than the specific time (YES in S31), the process proceeds to S33 described later. On the other hand, if the predicted remaining heat time is shorter than the specific time (S31 is NO), the process proceeds to S32.
S32にて脱水素制御部30は、ガス加熱部8の出力を一時的に上げることにより、プロセスガスPを昇温させる。そして、容器2および配管3の温度を昇温させる。この昇温により余熱時間が延長される。なお、昇温させるときの温度は、特定温度設定部33に設定された特定温度に基づいて決定される。
In S32, the
次に、脱水素制御部30は、ガス加熱部8を停止する(S33)。次に、脱水素制御部30は、第1入口弁12および第1出口弁13を閉鎖する(S34)。これにより内部空間Nに対するプロセスガスPの供給が停止される。次に、脱水素制御部30は、第2入口弁16および第2出口弁17を開放する(S35)。
Next, the
次に、導入ライン14を通じて水素放出用ガスR(空気)が容器2および配管3の内部空間Nに継続的に供給される(S36)。なお、この水素放出用ガスRは、排出ライン15を通って継続的に排出される。次に、内部空間Nの気圧が大気圧まで低下する(S37)。
Next, the hydrogen release gas R (air) is continuously supplied to the internal space N of the container 2 and the pipe 3 through the introduction line 14 (S36). The hydrogen release gas R is continuously discharged through the
なお、内部空間Nの気圧が大気圧まで下げる必要はなく、少なくとも運転気圧よりも低い気圧になれば良い。例えば、第2出口弁17の開度を調整することで、内部空間Nの気圧を所定の気圧に維持しても良い。この内部空間Nの気圧は、特定気圧設定部32に設定された特定気圧に基づいて決定される。
Note that the pressure in the internal space N does not have to be reduced to the atmospheric pressure, and may be at least a pressure lower than the operating pressure. For example, the pressure of the internal space N may be maintained at a predetermined pressure by adjusting the opening degree of the
次に、脱水素制御部30は、時計部35を用いて特定時間のカウントを開始する(S38)。次に、容器2および配管3の温度が余熱により180℃以上に維持される(S39)。この余熱時間中に、容器2および配管3から水素原子が放出される。そして、放出された水素原子(水素ガス)が水素放出用ガスRとともに排出ライン15から外部に排出される。
Next, the
次に、脱水素制御部30は、圧力センサ10を用いて内部空間Nの気圧を検出する(S40)。次に、脱水素制御部30は、温度センサ9を用いて容器2および配管3の温度を検出する(S41)。このように脱水素処理中の内部空間Nの気圧、および容器2および配管3の温度を監視することで、適切に脱水素処理が実行されたことを把握することができる。
Next, the
次に、脱水素制御部30は、水素センサ11を用いて内部空間Nの水素濃度を検出する(S42)。このように脱水素処理中の内部空間Nの水素濃度を監視することで、内部空間Nの水素濃度の変化により、容器2および配管3から充分に水素原子が放出されたか否かを把握することができる。
Next, the
なお、脱水素処理中の内部空間Nの気圧、容器2および配管3の温度、および内部空間Nの水素濃度の変化を、脱水素処理の処理結果として記憶しても良い。そして、脱水素処理の処理結果の履歴に基づいて、容器2および配管3の劣化度を予測しても良い。 Note that changes in the pressure of the inner space N during the dehydrogenation treatment, the temperatures of the container 2 and the pipe 3, and the hydrogen concentration in the inner space N may be stored as the treatment result of the dehydrogenation treatment. Then, the deterioration degree of the container 2 and the pipe 3 may be predicted based on the history of the processing result of the dehydrogenation treatment.
次に、脱水素制御部30は、特定時間が経過したか否かを判定する(S43)。ここで、特定時間が経過していない場合(S43がNO)は、前述のS39に戻る。一方、特定時間が経過した場合(S43がYES)は、脱水素処理を終了する。
Next, the
なお、実際の脱水素処理の処理結果を解析部23にフィードバックしても良い。例えば、容器2および配管3から放出された水素の量を、水素センサ11を用いて測定し、この水素の放出状態に関する情報を解析部23にフィードバックするようにしても良い。そして、次に実行される脱水素処理にフィードバックの結果を反映させても良い。
In addition, the processing result of the actual dehydrogenation processing may be fed back to the
また、排出ライン15に吸気ポンプを設けるようにし、内部空間NのプロセスガスPまたは水素放出用ガスRを吸い出すようにしても良い。
Further, an intake pump may be provided in the
また、現在実行中の脱水素処理において取得された処理結果を解析部23にリアルタイムでフィードバックし、この現在実行中の脱水素処理において用いられている特定気圧、特定温度、および特定時間の値を適宜変更しても良い。例えば、容器2および配管3から放出された水素の量を、水素センサ11を用いて測定し、この水素の放出量が既に目標としている量になった場合に、現在実行中の脱水素処理を終了しても良い。また、水素の放出量の変化に応じて、水素の放出量が目標としている量に到達する時刻を予測し、この時刻を脱水素処理の終了時刻として設定しても良い。
Also, the processing result acquired in the currently executing dehydrogenation process is fed back to the
本実施形態では、解析された吸蔵量に基づいて、定格運転を終了するときの容器2および配管3の特定温度を設定することで、水素原子の吸蔵量に応じた特定温度を設定することができ、容器2および配管3から充分に水素原子を放出させることができる。 In the present embodiment, by setting the specific temperature of the container 2 and the pipe 3 at the end of the rated operation based on the analyzed storage amount, it is possible to set the specific temperature according to the storage amount of hydrogen atoms. As a result, hydrogen atoms can be sufficiently released from the container 2 and the pipe 3.
本実施形態では、解析された吸蔵量に基づいて、定格運転を終了するときに水素分圧が低い状態および180℃以上の温度を維持する特定時間を設定することで、水素原子の吸蔵量に応じた特定時間を設定することができ、容器2および配管3から充分に水素原子を放出させることができる。 In the present embodiment, the storage amount of hydrogen atoms is set by setting a specific time for maintaining a low hydrogen partial pressure and a temperature of 180 ° C. or higher when ending the rated operation based on the analyzed storage amount. The specific time according to it can be set, and hydrogen atoms can be sufficiently released from the container 2 and the piping 3.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の水素取扱装置1Aの運転方法について図5から図6を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。Second Embodiment
Next, an operation method of the
図5に示すように、第2実施形態の水素取扱装置1Aは、水素放出用ガスRを収容するガスボンベ36を備える。このガスボンベ36は、導入ライン14に接続される。なお、ガスボンベ36には、脱水素処理中に容器2および配管3の内部空間Nに継続的に供給できる量の水素放出用ガスRが充填される。
As shown in FIG. 5, the hydrogen handling apparatus 1 </ b> A of the second embodiment includes a
また、上流側のガス流通ライン5において、第1入口弁12の下流側にコネクタ部37が設けられる。このコネクタ部37に導入ライン14が接続される。さらに、このコネクタ部37の下流側にガス加熱部8が設けられる。つまり、ガス加熱部8は、上流側のガス流通ライン5において、第1入口弁12よりも下流側に設けられる。
Further, in the gas flow line 5 on the upstream side, the
第2実施形態では、脱水素処理中に、ガス加熱部8を用いて水素放出用ガスRの温度を180℃以上に昇温する。そして、高温の水素放出用ガスRが容器2および配管3の内部空間Nに供給される。つまり、脱水素処理中に、水素放出用ガスRにより容器2および配管3を加熱し、容器2および配管3の温度を180℃以上に維持する。
In the second embodiment, the temperature of the hydrogen release gas R is raised to 180 ° C. or more using the
なお、容器2および配管3の温度を180℃以上に維持するために、水素放出用ガスRの温度を容器2および配管3の温度よりも高くして供給しても良い。例えば、200℃以上の水素放出用ガスRを供給しても良い。 In order to maintain the temperature of the container 2 and the pipe 3 at 180 ° C. or higher, the temperature of the hydrogen release gas R may be supplied higher than the temperature of the container 2 and the pipe 3. For example, the hydrogen release gas R at 200 ° C. or higher may be supplied.
第2実施形態の水素放出用ガスRは、酸素含有率が空気よりも低い不活性ガスである。なお、水素放出用ガスRは、酸素濃度が0体積%以上、20体積%以下であれば良い。このようにすれば、水素放出用ガスRにより容器2および配管3が酸化することがない。そのため、大気を用いるときよりも少ない酸化ダメージで脱水素処理を実施できる。容器2および配管3の短寿命化を防止することができる。また、容器2および配管3の内部空間Nに残った水素ガスと水素放出用ガスRが反応することがない。 The hydrogen release gas R of the second embodiment is an inert gas having an oxygen content lower than that of air. The hydrogen release gas R may have an oxygen concentration of 0% by volume or more and 20% by volume or less. In this way, the container 2 and the pipe 3 are not oxidized by the hydrogen release gas R. Therefore, dehydrogenation can be performed with less oxidative damage than when using the air. The shortening of the life of the container 2 and the pipe 3 can be prevented. Further, the hydrogen gas remaining in the internal space N of the container 2 and the pipe 3 does not react with the hydrogen release gas R.
また、水素放出用ガスRが、ヘリウムガスと窒素ガスとアルゴンガスの少なくともいずれか1つのガスを含む。また、これらのガスを混合したガスを用いても良い。このようにすれば、水素放出用ガスRにより容器2および配管3を劣化させることがない。また、容器2および配管3の内部空間Nに残った水素ガスと水素放出用ガスRが反応することがない。 Further, the hydrogen release gas R contains at least one of helium gas, nitrogen gas and argon gas. Alternatively, a mixture of these gases may be used. In this way, the container 2 and the pipe 3 are not deteriorated by the hydrogen release gas R. Further, the hydrogen gas remaining in the internal space N of the container 2 and the pipe 3 does not react with the hydrogen release gas R.
次に、制御装置18が実行する脱水素処理について図6のフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示すブロック図を適宜参照する。
Next, the dehydrogenation process performed by the
図6に示すように、定格運転を終了するときに、脱水素制御部30は、第1入口弁12および第1出口弁13を閉鎖する(S51)。これにより内部空間Nに対するプロセスガスPの供給が停止される。次に、脱水素制御部30は、第2入口弁16および第2出口弁17を開放する(S52)。
As shown in FIG. 6, when the rated operation is finished, the
次に、ガスボンベ36に収容された水素放出用ガスR(不活性ガス)が、導入ライン14を通じて上流側のガス流通ライン5に供給される。そして、この水素放出用ガスRが容器2および配管3の内部空間Nに継続的に供給される(S53)。なお、この水素放出用ガスRは、排出ライン15を通って継続的に排出される。また、水素放出用ガスRは、運転気圧よりも低い気圧で供給される。
Next, the hydrogen release gas R (inert gas) contained in the
次に、内部空間Nの気圧が運転気圧よりも低い気圧に低下する(S54)。このようにすれば、容器2および配管3の内部空間Nを運転中よりも水素分圧が低い状態にすることができる。そのため、容器2および配管3からの水素原子の放出を促進することができる。 Next, the pressure in the internal space N is reduced to a pressure lower than the operating pressure (S54). In this way, the hydrogen partial pressure can be made lower than during operation of the internal space N of the container 2 and the pipe 3. Therefore, the release of hydrogen atoms from the container 2 and the pipe 3 can be promoted.
この内部空間Nの気圧は、ガスボンベ36から供給される水素放出用ガスRの圧力により決定される。また、第2入口弁16の開度を調整することで、内部空間Nの気圧を所定の気圧に維持しても良い。この内部空間Nの気圧は、特定気圧設定部32に設定された特定気圧に基づいて決定される。
The pressure of the internal space N is determined by the pressure of the hydrogen release gas R supplied from the
次に、脱水素制御部30は、時計部35を用いて特定時間のカウントを開始する(S55)。次に、高温の水素放出用ガスR(不活性ガス)が内部空間Nに導入されることで、容器2および配管3の温度が180℃以上に維持される(S56)。
Next, the
なお、維持される温度は、特定温度設定部33に設定された特定温度に基づいて決定される。この温度の維持中に、容器2および配管3から水素原子が放出される。そして、放出された水素原子(水素ガス)が水素放出用ガスRとともに排出ライン15から外部に排出される。
The temperature to be maintained is determined based on the specific temperature set in the specific
次に、脱水素制御部30は、圧力センサ10を用いて内部空間Nの気圧を検出する(S57)。次に、脱水素制御部30は、温度センサ9を用いて容器2および配管3の温度を検出する(S58)。次に、脱水素制御部30は、水素センサ11を用いて内部空間Nの水素濃度を検出する(S59)。
Next, the
次に、脱水素制御部30は、特定時間が経過したか否かを判定する(S60)。ここで、特定時間が経過していない場合(S60がNO)は、前述のS56に戻る。一方、特定時間が経過した場合(S60がYES)は、S61に進む。
Next, the
S61にて脱水素制御部30は、脱水素条件を満たすか否かを判定する。この脱水素制御部30は、脱水素処理中の内部空間Nの気圧、容器2および配管3の温度、および内部空間Nの水素濃度を監視することで得られた情報を解析し、これらの情報の値が、正常に脱水素を完了したことを示す脱水素条件を満たすものであるか否かを判定する。ここで、脱水素条件を満たさない場合(S61がNO)は、前述のS56に戻る。一方、脱水素条件を満たす場合(S61がYES)は、S62に進む。
At S61, the
S62にて脱水素制御部30は、ガス加熱部8を停止する。次に、脱水素制御部30は、第2入口弁16を閉鎖する(S63)。これにより水素放出用ガスRの内部空間Nへの供給が停止される。そして、脱水素処理を終了する。
At S62, the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の水素取扱装置1Bの運転方法について図7から図8を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。Third Embodiment
Next, an operation method of the hydrogen handling apparatus 1B of the third embodiment will be described using FIGS. 7 to 8. The same reference numerals are given to the same components as the components shown in the above-described embodiment, and the redundant description will be omitted.
図7に示すように、第3実施形態の水素取扱装置1Bは、容器2および配管3の外面にそれぞれ取り付けられたヒータ38を備える。第3実施形態では、脱水素処理中に、これらのヒータ38を用いて容器2および配管3を加熱して180℃以上に維持することができる。
As shown in FIG. 7, the hydrogen handling apparatus 1 </ b> B of the third embodiment includes
なお、第3実施形態の水素取扱装置1Bには、前述の導入ライン14(図1)が設けられておらず、脱水素処理中に水素放出用ガスRが容器2および配管3の内部空間Nに供給されない。 The hydrogen handling system 1B of the third embodiment is not provided with the above-mentioned introduction line 14 (FIG. 1), and the hydrogen release gas R is contained in the internal space N of the container 2 and the pipe 3 during the dehydrogenation treatment. Not supplied to
第3実施形態の水素取扱装置1Bは、排出ライン15において、第2出口弁17の下流側に設けられたガス流量計39と、このガス流量計39の下流側に設けられた真空ポンプ40と、この真空ポンプ40の下流側に設けられた水素除外装置41とを備える。
The hydrogen handling system 1B of the third embodiment includes a
ガス流量計39は、脱水素処理中に排出ライン15を通過するガスの流量を検出する。このガス流量計39を用いて、脱水素処理中に内部空間Nに存在するガスが適切に排出されたか否かを把握することができる。なお、このガス流量計39の値を、脱水素条件を満たすものであるか否かの判定条件として用いる。
The
また、脱水素処理中に真空ポンプ40が駆動されることで、容器2および配管3の内部空間Nに残ったプロセスガスPが排出される。また、脱水素処理中に容器2および配管3から放出された水素ガス(水素原子)も真空ポンプ40によって排出される。つまり、脱水素処理中に継続的に真空ポンプ40が駆動される。
Further, by driving the
さらに、水素除外装置41は、排出ライン15を通じて排出されるガス中から水素を除外する。この水素除外装置41は、水素ガスが排出ライン15を通じて排出されてきた場合に、水素ガスを酸素ガスと結合させて水として排水する。そのため、濃度の高い水素ガスが排出ライン15を通じて排出されても、水素ガスが水素除外装置41で除害されるので、水素取扱装置1Bの周囲に水素ガスが拡散されることがない。
Furthermore, the
なお、ヒータ38と真空ポンプ40と水素除外装置41は、脱水素制御部30(図2)により制御される。また、ヒータ38は、自動制御されるが、その他の制御方法を用いても良い。例えば、手動制御でも良い。また、入/切を含む離散値制御、連続値制御のいずれでも良い。
The
さらに、脱水素処理中に、ヒータ38の出力が容器2および配管3の温度に応じて制御されることで、容器2および配管3を加熱して180℃以上に維持することができる。なお、ヒータ38の出力を、容器2および配管3の温度と無関係に制御しても良い。つまり、シーケンス制御によりヒータ38を制御しても良い。
Furthermore, the container 2 and the pipe 3 can be heated and maintained at 180 ° C. or more by controlling the output of the
次に、制御装置18が実行する脱水素処理について図8のフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示すブロック図を適宜参照する。
Next, the dehydrogenation process performed by the
図8に示すように、定格運転を終了するときに、脱水素制御部30は、ヒータ38の駆動を開始する(S71)。次に、脱水素制御部30は、ガス加熱部8を停止する(S72)。次に、脱水素制御部30は、第1入口弁12および第1出口弁13を閉鎖する(S73)。これにより内部空間Nに対するプロセスガスPの供給が停止される。次に、脱水素制御部30は、第2出口弁17を開放する(S74)。
As shown in FIG. 8, when ending the rated operation, the
次に、脱水素制御部30は、真空ポンプ40の駆動を開始する(S75)。この真空ポンプ40を駆動させることによって、容器2および配管3の内部空間Nに残ったプロセスガスPが排出される。そして、容器2および配管3の内部空間Nの気圧が低下する(S76)。なお、脱水素処理中の内部空間Nの気圧は、10−1Pa以上、大気圧未満であれば良い。Next, the
この内部空間Nの気圧は、真空ポンプ40の駆動力により決定される。また、第2入口弁16または第2出口弁17の開度を調整することで、内部空間Nの気圧を所定の気圧に維持しても良い。この内部空間Nの気圧は、特定気圧設定部32に設定された特定気圧に基づいて決定される。
The pressure of the internal space N is determined by the driving force of the
次に、脱水素制御部30は、時計部35を用いて特定時間のカウントを開始する(S77)。次に、ヒータ38の加熱により容器2および配管3の温度が180℃以上に維持される(S78)。
Next, the
なお、ヒータ38の温度は、特定温度設定部33に設定された特定温度に基づいて決定される。このヒータ38を用いた温度の維持中に、容器2および配管3から水素原子が放出される。そして、放出された水素原子(水素ガス)が真空ポンプ40を用いて水素除外装置41に送られる。なお、水素除外装置41で水素ガスが酸素ガスと結合されて水として排水される。また、真空ポンプ40で内部空間Nから吸い出された他のガスは、空気中に排気される。
The temperature of the
次に、脱水素制御部30は、圧力センサ10を用いて内部空間Nの気圧を検出する(S79)。次に、脱水素制御部30は、温度センサ9を用いて容器2および配管3の温度を検出する(S80)。次に、脱水素制御部30は、水素センサ11を用いて内部空間Nの水素濃度を検出する(S81)。次に、脱水素制御部30は、ガス流量計39を用いて排出ライン15のガスの流量を検出する(S82)。
Next, the
次に、脱水素制御部30は、特定時間が経過したか否かを判定する(S83)。ここで、特定時間が経過していない場合(S83がNO)は、前述のS78に戻る。一方、特定時間が経過した場合(S83がYES)は、S84に進む。
Next, the
S84にて脱水素制御部30は、脱水素条件を満たすか否かを判定する。この脱水素制御部30は、脱水素処理中の内部空間Nの気圧、容器2および配管3の温度、内部空間Nの水素濃度、および排出ライン15のガスの流量を監視することで得られた情報を解析し、これらの情報の値が、正常に脱水素を完了したことを示す脱水素条件を満たすものであるか否かを判定する。ここで、脱水素条件を満たさない場合(S84がNO)は、前述のS78に戻る。一方、脱水素条件を満たす場合(S84がYES)は、S85に進む。
In S84, the
S85にて脱水素制御部30は、ヒータ38を停止する。次に、脱水素制御部30は、真空ポンプ40を停止する(S86)。そして、脱水素処理を終了する。
At S85, the
なお、第3実施形態では、定格運転中にガス加熱部8を用いてプロセスガスPを加熱するようにしているが、定格運転中にヒータ38を用いてプロセスガスPを加熱しても良い。つまり、脱水素処理中に容器2および配管3の温度を維持する部品と、定格運転中にプロセスガスPを加熱する部品とを兼用させても良い。
In the third embodiment, the process gas P is heated using the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の水素取扱装置1Cの運転方法について図9から図10を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。Fourth Embodiment
Next, an operation method of the hydrogen handling apparatus 1C of the fourth embodiment will be described using FIG. 9 to FIG. The same reference numerals are given to the same components as the components shown in the above-described embodiment, and the redundant description will be omitted.
図9に示すように、第4実施形態の水素取扱装置1Cは、容器2および配管3の外面にそれぞれ取り付けられたヒータ38を備える。第4実施形態では、脱水素処理中に、これらのヒータ38を用いて容器2および配管3を加熱して180℃以上に維持することができる。
As shown in FIG. 9, the hydrogen handling apparatus 1 </ b> C of the fourth embodiment includes
第4実施形態の水素取扱装置1Cは、水素放出用ガスRを収容するガスボンベ36を備える。このガスボンベ36は、導入ライン14に接続される。なお、導入ライン14は、入口側コネクタ部4に接続されている。
The hydrogen handling apparatus 1C of the fourth embodiment includes a
また、ガスボンベ36には、脱水素処理中に容器2および配管3の内部空間Nに継続的に供給できる量の水素放出用ガスRが充填される。この水素放出用ガスRは、酸素濃度が0体積%以上、20体積%以下の酸素含有率が空気よりも低い不活性ガスである。また、水素放出用ガスRが、ヘリウムガスと窒素ガスとアルゴンガスの少なくともいずれか1つのガスを含む。また、これらのガスを混合したガスを用いても良い。また、この水素放出用ガスRが、脱水素処理の開始時に内部空間Nに残っているプロセスガスPを排出させるパージ用ガスとなっている。
In addition, the
第4実施形態の水素取扱装置1Cは、排出ライン15において、第2出口弁17の下流側に設けられたガス流量計39と、このガス流量計39の下流側に設けられた真空ポンプ40と、この真空ポンプ40の下流側に設けられた水素除外装置41とを備える。
The hydrogen handling apparatus 1C of the fourth embodiment includes a
次に、制御装置18が実行する脱水素処理について図10のフローチャートを用いて説明する。なお、図2に示すブロック図を適宜参照する。
Next, the dehydrogenation process performed by the
図10に示すように、定格運転を終了するときに、脱水素制御部30は、ヒータ38の駆動を開始する(S91)。次に、脱水素制御部30は、ガス加熱部8を停止する(S92)。次に、脱水素制御部30は、第1入口弁12および第1出口弁13を閉鎖する(S93)。これにより内部空間Nに対するプロセスガスPの供給が停止される。次に、脱水素制御部30は、第2入口弁16および第2出口弁17を開放する(S94)。
As shown in FIG. 10, when the rated operation is finished, the
次に、ガスボンベ36に収容された水素放出用ガスR(不活性ガス)が、導入ライン14を通じて容器2および配管3に供給される。そして、この水素放出用ガスRが容器2および配管3の内部空間Nに継続的に供給される(S95)。
Next, the hydrogen release gas R (inert gas) contained in the
次に、脱水素制御部30は、真空ポンプ40の駆動を開始する(S96)。この真空ポンプ40を駆動させることによって、容器2および配管3の内部空間Nに残ったプロセスガスPが水素放出用ガスRとともに排出される。そして、容器2および配管3の内部空間Nの気圧が低下する(S97)。なお、脱水素処理中の内部空間Nの気圧は、10−1Pa以上、大気圧未満であれば良い。Next, the
この内部空間Nの気圧は、真空ポンプ40の駆動力により決定される。また、第2入口弁16または第2出口弁17の開度を調整することで、内部空間Nの気圧を所定の気圧に維持しても良い。この内部空間Nの気圧は、特定気圧設定部32に設定された特定気圧に基づいて決定される。
The pressure of the internal space N is determined by the driving force of the
次に、脱水素制御部30は、時計部35を用いて特定時間のカウントを開始する(S98)。次に、脱水素制御部30は、第2入口弁16を閉鎖する(S99)。これにより容器2および配管3の内部空間Nへの水素放出用ガスRの供給が停止される。そのため、内部空間Nを高真空の状態にすることができる。
Next, the
次に、ヒータ38の加熱により容器2および配管3の温度が180℃以上に維持される(S100)。 Next, the temperatures of the container 2 and the pipe 3 are maintained at 180 ° C. or higher by the heating of the heater 38 (S100).
なお、ヒータ38の温度は、特定温度設定部33に設定された特定温度に基づいて決定される。このヒータ38を用いた温度の維持中に、容器2および配管3から水素原子が放出される。そして、放出された水素原子(水素ガス)が真空ポンプ40を用いて水素除外装置41に送られる。なお、水素除外装置41で水素ガスが酸素ガスと結合されて水として排水される。また、真空ポンプ40で内部空間Nから吸い出された他のガスは、空気中に排気される。
The temperature of the
次に、脱水素制御部30は、圧力センサ10を用いて内部空間Nの気圧を検出する(S101)。次に、脱水素制御部30は、温度センサ9を用いて容器2および配管3の温度を検出する(S102)。次に、脱水素制御部30は、水素センサ11を用いて内部空間Nの水素濃度を検出する(S103)。次に、脱水素制御部30は、ガス流量計39を用いて排出ライン15のガスの流量を検出する(S104)。
Next, the
次に、脱水素制御部30は、特定時間が経過したか否かを判定する(S105)。ここで、特定時間が経過していない場合(S105がNO)は、前述のS100に戻る。一方、特定時間が経過した場合(S105がYES)は、S106に進む。
Next, the
S106にて脱水素制御部30は、脱水素条件を満たすか否かを判定する。この脱水素制御部30は、脱水素処理中の内部空間Nの気圧、容器2および配管3の温度、内部空間Nの水素濃度、および排出ライン15のガスの流量を監視することで得られた情報を解析し、これらの情報の値が、正常に脱水素を完了したことを示す脱水素条件を満たすものであるか否かを判定する。ここで、脱水素条件を満たさない場合(S106がNO)は、前述のS100に戻る。一方、脱水素条件を満たす場合(S106がYES)は、S107に進む。
In S106, the
S107にて脱水素制御部30は、ヒータ38を停止する。次に、脱水素制御部30は、真空ポンプ40を停止する(S108)。そして、脱水素処理を終了する。
In S107, the
なお、第4実施形態では、脱水素処理中に容器2および配管3に供給される水素放出用ガスRの温度は、180℃未満であっても良い。例えば、ヒータ38の加熱により容器2および配管3の温度が300℃に維持される場合に、水素放出用ガスRの温度が50℃であっても良い。つまり、容器2および配管3の温度が180℃以上に維持されれば、水素放出用ガスRの温度が低くても良い。
In the fourth embodiment, the temperature of the hydrogen release gas R supplied to the container 2 and the pipe 3 during the dehydrogenation treatment may be less than 180 ° C. For example, when the temperature of the container 2 and the pipe 3 is maintained at 300 ° C. by the heating of the
本実施形態に係る水素取扱装置の運転方法を第1実施形態から第4実施形態に基づいて説明したが、いずれか1の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。例えば、第1実施形態において、脱水素処理中に活性ガスを内部空間Nに導入しても良い。また、第2および第4実施形態において、脱水素処理中に空気を内部空間Nに導入しても良い。 The operation method of the hydrogen handling apparatus according to the present embodiment has been described based on the first to fourth embodiments, but the configuration applied in any one of the embodiments may be applied to the other embodiments. Also, the configurations applied in each embodiment may be combined. For example, in the first embodiment, an active gas may be introduced into the internal space N during the dehydrogenation treatment. In the second and fourth embodiments, air may be introduced into the internal space N during the dehydrogenation treatment.
なお、本実施形態の所定の値と判定値(特定時間)との判定は、「判定値以上か否か」の判定でも良いし、「判定値を超えているか否か」の判定でも良いし、「判定値以下か否か」の判定でも良いし、「判定値未満か否か」の判定でも良い。また、判定値に幅を持たせても良く、一定の範囲に収まる数値を判定値としても良い。 Note that the determination of the predetermined value and the determination value (specific time) in the present embodiment may be a determination of "whether or not the determination value is greater than or equal to" or a determination of "whether or not the determination value is exceeded". The determination may be “whether or not the determination value is less than or equal to”, or the “whether or not the determination value is less than the determination value”. Further, the determination value may have a width, and a numerical value falling within a certain range may be used as the determination value.
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 In the flowchart of this embodiment, although the form in which each step is executed in series is illustrated, the anteroposterior relation of each step is not necessarily fixed, and the anteroposterior relation of some steps may be interchanged. good. Also, some steps may be performed in parallel with other steps.
本実施形態の制御装置18は、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信I/Fとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
The
なお、本実施形態の制御装置18で実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、CD−R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。
The program executed by the
また、制御装置18で実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、この制御装置18は、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
Further, the program executed by the
なお、本実施形態では、容器2および配管3の両方の部品を脱水素処理の対象としているが、容器2または配管3のいずれか一方の部品の水素原子の吸蔵量を解析し、この一方の部品のみを脱水素処理の対象としても良い。 In the present embodiment, although the parts of both the container 2 and the pipe 3 are targeted for the dehydrogenation treatment, the storage amount of hydrogen atoms of either one of the part of the container 2 or the pipe 3 is analyzed. Only parts may be subjected to the dehydrogenation treatment.
なお、本実施形態では、制御装置18が脱水素処理を実行しているが、使用者が手動で各入口弁および各出口弁を操作することで脱水素処理を実行しても良い。なお、特定時間の解析結果を制御装置18が出力し、この出力された特定時間に基づいて、使用者が手動で各入口弁および各出口弁を操作しても良い。また、制御装置18は、水素取扱装置1の本体と一体的に設けられた装置でなくても良く、解析のみを行う装置であっても良い。つまり、制御装置18は、水素取扱装置1の本体とは別に設けられたコンピュータで構成されても良い。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、容器2および配管3の外面に温度センサ9が取り付けられている。また、容器2および配管3の内面に温度センサ9を取り付けるようにしても良い。この内面が水素原子を最も吸蔵し易い部分となっているので、その温度を温度センサ9で検出することで、吸蔵量の解析または放出量の予測を正確に行うことができる。 In the present embodiment, the temperature sensor 9 is attached to the outer surface of the container 2 and the pipe 3. Further, the temperature sensor 9 may be attached to the inner surface of the container 2 and the pipe 3. Since this inner surface is a portion where hydrogen atoms are most easily stored, it is possible to accurately analyze the storage amount or predict the release amount by detecting the temperature with the temperature sensor 9.
なお、本実施形態では、脱水素処理中の容器2および配管3の温度を180℃以上に維持するようにしているが、その他の温度以上であっても良い。例えば、200℃以上であっても良いし、400℃以上でもあっても良いし、600℃以上であっても良い。 In the present embodiment, the temperatures of the container 2 and the pipe 3 during the dehydrogenation treatment are maintained at 180 ° C. or higher, but may be other temperatures or higher. For example, the temperature may be 200 ° C. or higher, 400 ° C. or higher, or 600 ° C. or higher.
なお、本実施形態では、ガスボンベ36に不活性ガスを収容して脱水素処理中に内部空間Nに供給するようにしているが、その他の態様で不活性ガスを供給しても良い。例えば、空気中から酸素を取り除く酸素除去装置を設けるようにし、この酸素除去装置で酸素を除去された空気(不活性ガス)を脱水素処理中に内部空間Nに供給するようにしても良い。
In the present embodiment, the inert gas is contained in the
以上説明した実施形態によれば、運転を終了するときに容器または配管の内部空間を運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、容器または配管の温度を180℃以上に維持することにより、容器または配管の水素脆化を防止または抑制することができる。 According to the embodiment described above, when the operation is finished, the internal pressure of the container or the pipe is made lower than that during the operation, and the temperature of the container or the pipe is maintained at 180 ° C. or higher. , Hydrogen embrittlement of the container or piping can be prevented or suppressed.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
1(1A,1B,1C)…水素取扱装置、2…容器、3…配管、4…入口側コネクタ部、5…ガス流通ライン、6…出口側コネクタ部、7…ガス流通ライン、8…ガス加熱部、9…温度センサ、10…圧力センサ、11…水素センサ、12…第1入口弁、13…第1出口弁、14…導入ライン、15…排出ライン、16…第2入口弁、17…第2出口弁、18…制御装置、19…吸気口、20…排気口、21…特定情報記憶部、22…運転情報記憶部、23…解析部、24…吸蔵量解析部、25…吸蔵最大値解析部、26…水素分布解析部、27…脱水素処理データベース、28…操作部、29…運転制御部、30…脱水素制御部、31…降温制御部、32…特定気圧設定部、33…特定温度設定部、34…特定時間設定部、35…時計部、36…ガスボンベ、37…コネクタ部、38…ヒータ、39…ガス流量計、40…真空ポンプ、41…水素除外装置、N…内部空間、P…プロセスガス、R…水素放出用ガス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (1A, 1B, 1C) ... hydrogen handling apparatus, 2 ... container, 3 ... piping, 4 ... inlet side connector part, 5 ... gas distribution line, 6 ... outlet side connector part, 7 ... gas distribution line, 8 ... gas Heating part 9
Claims (15)
前記運転を終了するときに前記容器または前記配管の内部空間を前記運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持するステップと、
前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持した後に前記容器または前記配管の温度を180℃未満に下げるステップと、
を含む水素取扱装置の運転方法。While the process gas containing hydrogen gas is in contact with the inner surface of the metal container or pipe during operation, the temperature of the container or the pipe is raised to 180 ° C. or higher;
And setting the internal pressure of the vessel or the pipe at a lower hydrogen partial pressure than that during the operation when the operation is finished, and maintaining the temperature of the vessel or the pipe at 180 ° C. or higher.
Lowering the temperature of the vessel or the piping below 180 ° C. after maintaining the temperature of the vessel or the piping at 180 ° C. or higher;
Operating method of hydrogen handling equipment including:
前記取得した特定情報に基づいて、前記吸蔵量を解析する請求項2に記載の水素取扱装置の運転方法。Obtaining specific information indicating the solid solution degree and diffusion coefficient of hydrogen atoms of the container or the pipe before the operation;
The operating method of the hydrogen handling device according to claim 2, wherein the storage amount is analyzed based on the acquired specific information.
前記運転中の前記容器または前記配管の温度を示す運転情報と、
前記運転中に前記水素ガスが前記容器または前記配管の内面に接する時間を示す運転情報の
少なくともいずれか1つの運転情報を前記運転前に取得するステップを含み、
前記取得した運転情報に基づいて、前記吸蔵量を解析する請求項2に記載の水素取扱装置の運転方法。Operation information indicating the concentration of the hydrogen gas during the operation;
Operation information indicating the temperature of the vessel or the pipe during the operation;
Acquiring at least one operation information of operation information indicating a time during which the hydrogen gas contacts the inner surface of the container or the pipe during the operation, before the operation;
The method according to claim 2, wherein the storage amount is analyzed based on the acquired operation information.
前記運転を終了するときに前記容器または前記配管の内部空間を前記運転中よりも水素分圧が低い状態にするとともに、前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持する制御を行う脱水素制御部と、
前記容器または前記配管の温度を180℃以上に維持した後に前記容器または前記配管の温度を180℃未満に下げる制御を行う降温制御部と、
を備える水素取扱装置。An operation control unit that performs control to raise the temperature of the container or the pipe to 180 ° C. or higher while the process gas containing hydrogen gas is in contact with the inner surface of the metal container or the pipe during operation;
Dehydrogenation is performed to make the partial pressure of hydrogen lower than that during the operation and to maintain the temperature of the container or the pipe at 180 ° C. or higher when the operation is ended. A control unit,
A temperature control unit that performs control to lower the temperature of the container or the pipe to less than 180 ° C. after maintaining the temperature of the container or the pipe at 180 ° C. or higher;
Hydrogen handling equipment equipped with
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2017/011462 WO2018173155A1 (en) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | Method for operating hydrogen handling device, and hydrogen handling device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018173155A1 true JPWO2018173155A1 (en) | 2019-06-27 |
JP6790229B2 JP6790229B2 (en) | 2020-11-25 |
Family
ID=63585064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019506797A Active JP6790229B2 (en) | 2017-03-22 | 2017-03-22 | Operation method of hydrogen handling equipment and hydrogen handling equipment |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6790229B2 (en) |
WO (1) | WO2018173155A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5297417A (en) * | 1976-02-12 | 1977-08-16 | Babcock Hitachi Kk | Operating method of pressure vessel using hydrogen having high tempera ture and pressure |
JPH0883774A (en) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Toshiba Corp | Thin film forming device and its operation stop method |
JP2004181412A (en) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Nok Corp | Post-treatment method after hydrogen gas separation |
JP2005179083A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Nippon Oil Corp | Hydrogen producing apparatus, fuel cell system, and its operatin method |
-
2017
- 2017-03-22 JP JP2019506797A patent/JP6790229B2/en active Active
- 2017-03-22 WO PCT/JP2017/011462 patent/WO2018173155A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5297417A (en) * | 1976-02-12 | 1977-08-16 | Babcock Hitachi Kk | Operating method of pressure vessel using hydrogen having high tempera ture and pressure |
JPH0883774A (en) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Toshiba Corp | Thin film forming device and its operation stop method |
JP2004181412A (en) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Nok Corp | Post-treatment method after hydrogen gas separation |
JP2005179083A (en) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Nippon Oil Corp | Hydrogen producing apparatus, fuel cell system, and its operatin method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018173155A1 (en) | 2018-09-27 |
JP6790229B2 (en) | 2020-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5960957B2 (en) | System, method and apparatus for monitoring corrosion or corrosive contaminants associated with liquid fuels | |
Gustafsson et al. | Modelling of high temperature fatigue crack growth in Inconel 718 under hold time conditions | |
US20200182239A1 (en) | Detection apparatus, detection method, and non-transitory computer readable storage medium | |
Polverino et al. | On-line experimental validation of a model-based diagnostic algorithm dedicated to a solid oxide fuel cell system | |
JP4867199B2 (en) | Fuel cell system | |
Douzian et al. | Assessment of modelling methodologies for prediction of high-temperature creep-fatigue behaviour of Alloy 617 | |
JP6790229B2 (en) | Operation method of hydrogen handling equipment and hydrogen handling equipment | |
Deodath et al. | Direct methanol fuel cell system reliability analysis | |
JP5483385B2 (en) | Nuclear plant management method | |
JP2005147797A (en) | Method of estimating damage ratio of boiler heat transfer piping material and method of determining time for chemical cleaning | |
Xu et al. | Investigation of damage mechanisms in thermomechanical fatigue of nickel-based single-crystal alloys | |
CN108350752A (en) | Turbine analytical equipment, turbine analysis method and program | |
Robb et al. | Facility to Alleviate Salt Technology Risks (FASTR): Design Report | |
KR20190075983A (en) | Device state estimation device, device state estimation method and program | |
Pezzini et al. | Real-Time Simulation of an Experimental Rig With Pressurized SOFC | |
JP2003248081A (en) | Method for predicting operating state of plant and system for predicting operating state of nuclear power plant | |
JP2018154530A (en) | Hydrogen generator and fuel cell system with the same | |
Cabet et al. | Creep-Fatigue of High Temperature Materials for VHTR: Effect of Cyclic Loading and Environment | |
Fuller et al. | Fatigue life predictions for irradiated stainless steels considering void swellings effects | |
JP6647949B2 (en) | Reactor operating limit range setting method | |
Sun et al. | Low cycle fatigue life prediction of a 300MW steam turbine rotor using a new nonlinear accumulation approach | |
JP6854470B2 (en) | Monitoring device and monitoring system | |
JP4568799B2 (en) | Non-condensable gas accumulation monitoring and evaluation method | |
CN116666707A (en) | Fuel cell power station control method and system | |
JP4358692B2 (en) | Heavy oil reformer and control method thereof, gas turbine power generation system and method of using reformed oil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190308 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200218 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200415 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201006 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201104 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6790229 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |