Установка электролизного производства водорода включает в себя полный комплект оборудования для получения водорода методом электролиза воды. Основное оборудование:
1. Электролизер
2. Устройство разделения газа и жидкости
3. Система сушки и очистки
4. Электрическая часть включает в себя: трансформатор, шкаф выпрямителя, шкаф управления программой ПЛК, шкаф приборов, шкаф распределения питания, главный компьютер и т. д.
5. Вспомогательная система в основном включает в себя: щелочной бак, резервуар для исходной воды, насос подачи воды, баллон с азотом/шину и т. д.
6. Общая вспомогательная система оборудования включает в себя: машину очистки воды, градирню, чиллер, воздушный компрессор и т. д.
В установке электролитического получения водорода вода разлагается на одну часть водорода и 1/2 часть кислорода в электролизере под действием постоянного тока. Образовавшиеся водород и кислород вместе с электролитом направляются в газожидкостный сепаратор для разделения. Водород и кислород охлаждаются водородным и кислородным охладителями, а каплеуловитель улавливает и удаляет воду, а затем отправляется под контролем системы управления; электролит под действием циркуляционного насоса проходит через водородный, кислородно-щелочной фильтр, водородный, кислородно-щелочной фильтр и т. д. жидкостный охладитель и затем возвращается в электролизер для продолжения электролиза.
Давление в системе регулируется с помощью системы контроля давления и системы контроля перепада давления для соответствия требованиям последующих процессов и хранения.
Водород, полученный электролизом воды, имеет преимущества высокой чистоты и небольшого количества примесей. Обычно примесями в водороде, полученном электролизом воды, являются только кислород и вода, и никаких других компонентов (что позволяет избежать отравления некоторых катализаторов), что обеспечивает удобство получения водорода высокой чистоты. После очистки полученный газ может достичь показателей промышленного газа электронного качества.
Водород, вырабатываемый установкой для производства водорода, проходит через буферный резервуар для стабилизации рабочего давления системы и дальнейшего удаления свободной воды из водорода.
После того, как водород поступает в устройство очистки водорода, водород, полученный путем электролиза воды, подвергается дальнейшей очистке, а кислород, вода и другие примеси в водороде удаляются с использованием принципов каталитической реакции и адсорбции молекулярным ситом.
Оборудование может настроить систему автоматической регулировки для производства водорода в соответствии с фактической ситуацией. Изменения в газовой нагрузке вызовут колебания давления в резервуаре для хранения водорода. Датчик давления, установленный на резервуаре для хранения, выдаст сигнал 4-20 мА и отправит его в ПЛК, а после сравнения исходного заданного значения и выполнения обратного преобразования и расчета ПИД выводится сигнал 20~4 мА и отправляется в шкаф выпрямителя для регулировки величины тока электролиза, тем самым достигая цели автоматической регулировки производства водорода в соответствии с изменениями в нагрузке водорода.
Оборудование для производства водорода методом электролиза щелочной воды в основном включает в себя следующие системы:
(1)Система подачи воды для сырья
Единственное, что реагирует в процессе производства водорода электролизом воды, это вода (H2O), которую необходимо непрерывно пополнять сырой водой через насос пополнения воды. Положение пополнения воды находится на сепараторе водорода или кислорода. Кроме того, небольшое количество водорода и кислорода должно быть удалено при выходе из системы. влаги. Расход воды небольшим оборудованием составляет 1 л/Нм³H2, а расход большого оборудования можно снизить до 0,9 л/Нм³H2. Система непрерывно пополняет сырую воду. Благодаря пополнению воды можно поддерживать стабильность уровня щелочной жидкости и концентрации щелочи, а реакционный раствор можно вовремя пополнять. воды для поддержания концентрации щелока.
2) Трансформаторно-выпрямительная система
Эта система в основном состоит из двух устройств: трансформатора и выпрямительного шкафа. Его основная функция заключается в преобразовании мощности переменного тока 10/35 кВ, предоставляемой владельцем фронтенда, в мощность постоянного тока, необходимую для электролизера, и подачи мощности постоянного тока на электролизер. Часть подаваемой мощности используется для непосредственного разложения воды. Молекулы представляют собой водород и кислород, а другая часть генерирует тепло, которое отводится охладителем щелочи через охлаждающую воду.
Большинство трансформаторов масляного типа. При размещении в помещении или внутри контейнера можно использовать сухие трансформаторы. Трансформаторы, используемые в оборудовании для производства водорода методом электролиза воды, являются специальными трансформаторами и должны быть подобраны в соответствии с данными каждого электролизера, поэтому они являются индивидуальным оборудованием.
(3) система распределительного шкафа питания
Шкаф распределения питания в основном используется для подачи 400 В или обычно называемого 380 В оборудования к различным компонентам с двигателями в системах разделения и очистки водорода и кислорода за оборудованием для производства водорода электролитической водой. Оборудование включает в себя циркуляцию щелочи в каркасе разделения водорода и кислорода. Насосы, насосы пополнения воды во вспомогательных системах; нагревательные провода в системах сушки и очистки и вспомогательные системы, необходимые для всей системы, такие как машины чистой воды, охладители, воздушные компрессоры, градирни и внутренние водородные компрессоры, машины для гидрирования и другое оборудование. Электроснабжение также включает в себя электроснабжение для освещения, мониторинга и других систем всей станции.
(4) система управления
Система управления реализует автоматическое управление PLC. PLC обычно использует Siemens 1200 или 1500. Он оснащен сенсорным экраном интерфейса взаимодействия человек-компьютер, а отображение работы и параметров каждой системы оборудования и отображение логики управления реализованы на сенсорном экране.
5)Система циркуляции щелочи
Данная система в основном включает в себя следующее основное оборудование:
Сепаратор водорода и кислорода - циркуляционный насос щелочи - клапан - щелочной фильтр - электролизер
Основной процесс: щелочная жидкость, смешанная с водородом и кислородом в сепараторе водорода и кислорода, разделяется газожидкостным сепаратором, а затем возвращается в циркуляционный насос щелочной жидкости. Здесь водородный сепаратор и кислородный сепаратор соединены, а циркуляционный насос щелочной жидкости будет осуществлять обратный поток. Щелочная жидкость циркулирует к клапану и фильтру щелочной жидкости на заднем конце. После того, как фильтр отфильтровывает крупные примеси, щелочная жидкость циркулирует во внутреннюю часть электролизера.
(6)Водородная система
Водород образуется со стороны катодного электрода и достигает сепаратора вместе с системой циркуляции щелочной жидкости. В сепараторе, поскольку сам водород относительно легкий, он естественным образом отделяется от щелочной жидкости и достигает верхней части сепаратора, а затем проходит по трубопроводу для дальнейшего разделения и охлаждения. После охлаждения водой каплеуловитель улавливает капли и достигает чистоты около 99%, которая достигает системы сушки и очистки на заднем конце.
Вакуумирование: Вакуумирование водорода в основном используется для вакуумирования при запуске и останове, при нештатной работе или нарушении чистоты, а также при устранении неисправностей.
(7) Кислородная система
Путь кислорода аналогичен пути водорода, но в другом сепараторе.
Эвакуация: В настоящее время большинство кислородных проектов обрабатываются методом эвакуации.
Использование: Значение использования кислорода имеет смысл только в специальных проектах, таких как некоторые сценарии применения, которые могут использовать как водород, так и кислород высокой чистоты, например, производители оптического волокна. Существуют также некоторые крупные проекты, которые зарезервировали место для использования кислорода. Сценарии применения на заднем плане — это производство жидкого кислорода после сушки и очистки или использование медицинского кислорода через систему дисперсии. Однако уточнение этих сценариев использования еще предстоит определить. Дальнейшее подтверждение.
(8)система охлаждающей воды
Процесс электролиза воды является эндотермической реакцией. Процесс производства водорода должен снабжаться электрической энергией. Однако электрическая энергия, потребляемая процессом электролиза воды, превышает теоретическое поглощение тепла реакцией электролиза воды. То есть часть электроэнергии, используемой электролизером, преобразуется в тепло. Эта часть тепла в основном используется для нагрева системы циркуляции щелочи в начале, так что температура щелочного раствора повышается до требуемого оборудованием диапазона температур 90±5°C. Если электролизер продолжает работать после достижения номинальной температуры, выделяемое тепло необходимо использовать. Охлаждающая вода выводится для поддержания нормальной температуры зоны реакции электролиза. Высокая температура в зоне реакции электролиза может снизить потребление энергии, но если температура слишком высока, мембрана электролизной камеры будет разрушена, что также будет пагубно сказываться на долгосрочной работе оборудования.
Для этого устройства требуется поддерживать рабочую температуру не более 95°C. Кроме того, вырабатываемые водород и кислород также должны охлаждаться и осушаться, а водоохлаждаемое кремниевое управляемое выпрямительное устройство также оснащено необходимыми охлаждающими трубопроводами.
Корпус насоса крупного оборудования также требует участия охлаждающей воды.
(9) Система наполнения и продувки азотом
Перед отладкой и эксплуатацией устройства необходимо заполнить систему азотом для проверки герметичности. Перед нормальным запуском газовую фазу системы также необходимо продуть азотом, чтобы гарантировать, что газ в пространстве газовой фазы по обе стороны от водорода и кислорода находится вдали от диапазона воспламеняемости и взрывоопасности.
После выключения оборудования система управления автоматически поддерживает давление и удерживает определенное количество водорода и кислорода внутри системы. Если при включении оборудования давление все еще сохраняется, то нет необходимости выполнять продувку. Однако если все давление будет снято, то его нужно будет продуть снова. Действие продувки азотом.
(10) Система осушки (очистки) водорода (опционально)
Водород, полученный в результате электролиза воды, осушается параллельным осушителем и, наконец, очищается от пыли с помощью спеченного никелевого трубчатого фильтра для получения сухого водорода. (В соответствии с требованиями пользователя к получаемому водороду, система может быть дополнена очистным устройством, а очистка использует биметаллическое каталитическое раскисление палладием-платиной).
Водород, полученный в установке по производству водорода методом электролиза воды, через буферную емкость направляется в установку очистки водорода.
Водород сначала проходит через башню дезоксигенации. Под действием катализатора кислород в водороде реагирует с водородом, образуя воду.
Формула реакции: 2H2+O2 2H2O.
Затем водород проходит через конденсатор водорода (который охлаждает газ, конденсируя содержащийся в нем водяной пар и образуя воду, а сконденсированная вода автоматически выводится из системы через сборник жидкости) и поступает в адсорбционную башню.
Время публикации: 14 мая 2024 г.
