Установка электролизного производства водорода включает в себя полный комплект оборудования для производства водорода электролизом воды. Основное оборудование это:
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, приборный шкаф, шкаф распределения питания, главный компьютер и т. д.
5. Вспомогательная система в основном включает в себя: резервуар для щелочи, резервуар для воды для сырья, насос подачи воды, баллон с азотом/шину и т. д.
6. Общая вспомогательная система оборудования включает в себя: машину для очистки воды, градирню, охладитель, воздушный компрессор и т. д.
В установке электролитического производства водорода вода разлагается в электролизере на одну часть водорода и 1/2 часть кислорода под действием постоянного тока. Образовавшиеся водород и кислород вместе с электролитом направляются в газожидкостный сепаратор на разделение. Водород и кислород охлаждаются охладителями водорода и кислорода, а каплеуловитель улавливает и удаляет воду, а затем отправляет ее под контроль системы управления; электролит проходит через водородный, кислородно-щелочной фильтр, водородный, кислородно-щелочной фильтр и т.д. под действием циркуляционного насоса. жидкостный охладитель, а затем вернуться в электролизер для продолжения электролиза.
Давление в системе регулируется с помощью системы контроля давления и системы контроля перепада давления в соответствии с требованиями 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 получаемый газ может достигать показателей промышленного газа электронного класса.
Водород, вырабатываемый устройством 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 электролизом воды, подвергается дальнейшей очистке, а кислород, вода и другие примеси в водороде удаляются с использованием принципов каталитической реакции и адсорбции на молекулярных ситах.
Оборудование может настроить систему автоматической регулировки производства водорода в соответствии с реальной ситуацией. Изменения газовой нагрузки вызовут колебания давления в резервуаре для хранения водорода. Датчик давления, установленный на резервуаре для хранения, выдает сигнал 4–20 мА и отправляет его в ПЛК. После сравнения исходного заданного значения, выполнения обратного преобразования и расчета ПИД выводится сигнал 20–4 мА, который отправляется в шкаф выпрямителя для регулировать величину тока электролиза, тем самым достигая цели автоматической регулировки производства водорода в соответствии с изменениями водородной нагрузки.
Оборудование для производства водорода электролизом щелочной воды в основном включает в себя следующие системы:
(1)Система водоснабжения сырья
Единственное, что вступает в реакцию в процессе производства водорода электролизом воды, — это вода (H2O), которую необходимо постоянно пополнять сырой водой через насос для подпитки воды. Точка пополнения воды находится на сепараторе водорода или кислорода. Кроме того, при выходе из системы необходимо отводить небольшое количество водорода и кислорода. влаги. Потребление воды небольшим оборудованием составляет 1 л/Нм³H2, а потребление воды большим оборудованием может быть снижено до 0,9 л/Нм³H2. Система постоянно пополняет сырую воду. За счет пополнения воды можно поддерживать стабильность уровня щелочной жидкости и концентрации щелочи, а также своевременно пополнять реакционный раствор. воды для поддержания концентрации щелочи.
2) Система трансформаторного выпрямления
Эта система в основном состоит из двух устройств: трансформатора и шкафа выпрямителя. Его основная функция состоит в том, чтобы преобразовать мощность переменного тока 10/35 кВ, обеспечиваемую владельцем внешнего оборудования, в мощность постоянного тока, необходимую для электролизера, и подавать мощность постоянного тока на электролизер. Часть подаваемой энергии используется для непосредственного разложения воды. Молекулы состоят из водорода и кислорода, а другая часть генерирует тепло, которое отводится охладителем щелочи через охлаждающую воду.
Большинство трансформаторов масляные. При размещении в помещении или внутри контейнера можно использовать трансформаторы сухого типа. Трансформаторы, используемые в оборудовании для электролитического производства водорода в воде, являются специальными трансформаторами и должны быть подобраны в соответствии с данными каждого электролизера, поэтому они представляют собой оборудование, изготовленное по индивидуальному заказу.
(3) система шкафов распределения электроэнергии
Шкаф распределения питания в основном используется для подачи напряжения 400 В или широко известного как оборудование на 380 В к различным компонентам с двигателями в системах разделения и очистки водорода и кислорода, расположенных за оборудованием для электролитического производства водорода. Оборудование включает циркуляцию щелочи в системе разделения водорода и кислорода. Насосы, насосы подпитки воды во вспомогательных системах; нагревательные провода в системах сушки и очистки, а также вспомогательные системы, необходимые для всей системы, такие как машины для очистки воды, охладители, воздушные компрессоры, градирни и вспомогательные водородные компрессоры, машины для гидрирования и другое оборудование. Источник питания также включает источник питания для освещение, мониторинг и другие системы всей станции.
(4) система управления
Система управления реализует автоматическое управление ПЛК. В ПЛК обычно используется Siemens 1200 или 1500. Он оснащен сенсорным экраном с интерфейсом взаимодействия человека и компьютера, а работа и отображение параметров каждой системы оборудования, а также отображение логики управления реализуются на сенсорном экране.
5)Система циркуляции щелочи
Эта 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, отделяется газожидкостным сепаратором и затем возвращается в циркуляционный насос щелочной жидкости. Здесь сепаратор водорода и сепаратор кислорода соединены, и циркуляционный насос щелочной жидкости будет рециркулировать. Щелочная жидкость циркулирует к клапану и фильтру щелочной жидкости на задней стороне. После того, как фильтр отфильтровывает крупные примеси, щелочная жидкость циркулирует внутрь электролизера.
(6) Водородная система
Водород генерируется со стороны катодного электрода и поступает в сепаратор 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 через трубопровод для дальнейшего разделения и охлаждения. После водяного охлаждения каплеуловитель улавливает капли и достигает чистоты около 99%, которые попадают в заднюю систему сушки и очистки.
Эвакуация: Эвакуация водорода в основном используется для эвакуации во время запуска и остановки, аномальной работы или нарушения чистоты, а также эвакуации при неисправности.
(7) Кислородная система
Путь кислорода аналогичен пути водорода, но в другом сепараторе.
Эвакуация: В настоящее время большинство кислородных проектов лечатся эвакуацией.
Использование: Коэффициент использования кислорода имеет значение только в специальных проектах, например, в некоторых сценариях применения, в которых может использоваться как водород, так и кислород высокой чистоты, например, у производителей оптического волокна. Есть также несколько крупных проектов, в которых зарезервировано место для использования кислорода. Сценарии конечного применения — это производство жидкого кислорода после сушки и очистки или использование медицинского кислорода через систему диспергирования. Однако уточнение этих сценариев использования еще предстоит определить. Дальнейшее подтверждение.
(8)система охлаждающей воды
Процесс электролиза воды является эндотермической реакцией. Процесс производства водорода должен обеспечиваться электрической энергией. Однако электрическая энергия, потребляемая в процессе электролиза воды, превышает теоретическое поглощение тепла реакцией электролиза воды. То есть часть электроэнергии, используемой электролизером, преобразуется в тепло. Эта часть. Тепло в основном используется для нагрева системы циркуляции щелочи вначале, так что температура раствора щелочи повышается до температурного диапазона 90±5°C, необходимого для оборудования. Если электролизер продолжает работать после достижения номинальной температуры, необходимо использовать выделяемое тепло. Охлаждающая вода выводится наружу для поддержания нормальной температуры зоны реакции электролиза. Высокая температура в зоне реакции электролиза позволяет снизить энергопотребление, но если температура слишком высокая, мембрана электролизной камеры будет разрушена, что также будет пагубно сказываться на длительной работе оборудования.
Данное устройство требует поддержания рабочей температуры не выше 95°C. Кроме того, генерируемые водород и кислород также необходимо охлаждать и осушать, а кремниевый выпрямитель с водяным охлаждением также оснащен необходимыми охлаждающими трубопроводами.
Корпус насоса крупного оборудования также требует участия охлаждающей воды.
(9) Система заполнения азотом и система продувки азотом.
Перед наладкой и эксплуатацией устройства систему необходимо заполнить азотом для проверки герметичности. Перед нормальным запуском газовую фазу системы также необходимо продуть азотом, чтобы гарантировать, что газ в газовом пространстве по обе стороны от водорода и кислорода находится вдали от огнеопасной и взрывоопасной зоны.
После остановки оборудования система управления будет автоматически поддерживать давление и сохранять внутри системы определенное количество водорода и кислорода. Если при включении оборудования давление все еще обнаруживается, необходимости в выполнении продувки нет. Однако если все давление снято, его необходимо будет продуть снова. Продувка азотом.
(10) Система осушки (очистки) водорода (опция)
Водород, полученный в результате электролиза воды, осушается параллельной сушилкой и, наконец, очищается фильтром из спеченной никелевой трубки для получения сухого водорода. (В соответствии с требованиями пользователя к получаемому водороду, в систему может быть добавлено устройство очистки, при очистке используется биметаллическое каталитическое раскисление палладий-платина).
Водород, произведенный устройством для производства водорода электролизом воды, направляется в устройство очистки водорода через буферный резервуар.
Водород сначала проходит через башню деоксигенации. Под действием катализатора кислород в водороде реагирует с водородом с образованием воды.
Формула реакции: 2H2+O2 · 2H2O.
Затем водород проходит через конденсатор водорода (который охлаждает газ для конденсации водяного пара в газе для образования воды, а сконденсированная вода автоматически выводится из системы через коллектор жидкости) и поступает в адсорбционную башню.
Время публикации: 14 мая 2024 г.
