Электролитическийводородпроизводственная установка включает в себя полный комплект электролиза водыводородпроизводственное оборудование, в состав основного оборудования которого входят:
1. Электролитическая ячейка
2. Устройство разделения газа и жидкости.
3. Система сушки и очистки.
4. Электрическая часть включает в себя: трансформатор, шкаф выпрямителя, шкаф управления ПЛК, приборный шкаф, распределительный шкаф, верхний компьютер и т. д.
5. Вспомогательная система в основном включает в себя: резервуар для раствора щелочи, резервуар для исходной воды, насос подпиточной воды, баллон с азотом/шину и т. д. 6. Общая вспомогательная система оборудования включает в себя: машину для очистки воды, охладительную башню, охладитель, воздушный компрессор и т. д.
водородные и кислородные охладители, а вода собирается каплеуловителем перед отправкой под контроль системы управления; Электролит проходит черезводороди кислородно-щелочные фильтры, водородные и кислородно-щелочные охладители соответственно под действием циркуляционного насоса, а затем возвращаются в электролизер для дальнейшего электролиза.
Давление в системе регулируется системой контроля давления и системой контроля перепада давления для удовлетворения требований последующих процессов и хранения.
Водород, полученный электролизом воды, обладает преимуществами высокой чистоты и низкого содержания примесей. Обычно примесями в газообразном водороде, полученном электролизом воды, являются только кислород и вода без каких-либо других компонентов (что позволяет избежать отравления некоторых катализаторов). Это обеспечивает удобство производства газообразного водорода высокой чистоты, а очищенный газ может соответствовать стандартам промышленных газов электронного класса.
Водород, производимый установкой по производству водорода, проходит через буферный резервуар для стабилизации рабочего давления системы и дальнейшего удаления свободной воды из водорода.
После входа в устройство очистки водорода водород, полученный электролизом воды, подвергается дальнейшей очистке с использованием принципов каталитической реакции и адсорбции на молекулярных ситах для удаления кислорода, воды и других примесей из водорода.
Оборудование может настроить автоматическую систему 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 на ПЛК для сравнения с исходным заданным значением, а после обратного преобразования и расчета ПИД-регулятора выводит сигнал 20–4 мА в шкаф выпрямителя для регулировки размера. ток электролиза, тем самым достигая цели автоматической регулировки производства водорода в соответствии с изменениями водородной нагрузки.
Единственной реакцией в процессе производства водорода электролизом воды является вода (H2O), которую необходимо непрерывно подавать с сырой водой через насос подпитки воды. Точка пополнения расположена на сепараторе водорода или кислорода. Кроме того, водород и кислород должны забирать небольшое количество воды при выходе из системы. Оборудование с низким потреблением воды может потреблять 1 л/Нм 3 H2, тогда как более крупное оборудование может снизить его до 0,9 л/Нм 3 H2. Система постоянно пополняет сырую воду, что позволяет поддерживать стабильность уровня и концентрации щелочной жидкости. Он также может своевременно пополнять прореагировавшую воду для поддержания концентрации щелочного раствора.
- Трансформаторная выпрямительная система
Эта система в основном состоит из двух устройств: трансформатора и шкафа выпрямителя. Его основная функция заключается в преобразовании мощности переменного тока 10/35 кВ, обеспечиваемой владельцем внешнего оборудования, в мощность постоянного тока, необходимую для электролитической ячейки, и подаче энергии постоянного тока в электролизер. Часть подаваемой мощности используется для непосредственного разложения молекул воды на водород и кислород, а другая часть генерирует тепло, которое отводится щелочным охладителем через охлаждающую воду.
Большинство трансформаторов масляного типа. При размещении в помещении или внутри контейнера можно использовать трансформаторы сухого типа. Трансформаторы, используемые в оборудовании для электролитического производства водорода в воде, представляют собой специальные трансформаторы, которые необходимо подбирать в соответствии с данными каждого электролизера, поэтому они представляют собой оборудование, изготовленное по индивидуальному заказу.
В настоящее время наиболее часто используемым выпрямительным шкафом является тиристорный тип, который поддерживается производителями оборудования из-за длительного срока службы, высокой стабильности и низкой цены. Однако из-за необходимости адаптации крупногабаритного оборудования к использованию возобновляемых источников энергии эффективность преобразования шкафов тиристорных выпрямителей относительно низка. В настоящее время различные производители шкафов выпрямителей стремятся внедрить новые шкафы выпрямителей IGBT. IGBT уже очень распространен в других отраслях, таких как ветроэнергетика, и считается, что шкафы выпрямителей IGBT получат значительное развитие в будущем.
- Система распределительных шкафов
Распределительный шкаф в основном используется для подачи питания на различные компоненты с двигателями в системе разделения и очистки водорода и кислорода, расположенной за оборудованием для электролитического производства водорода, включая оборудование на 400 В или обычно называемое оборудованием на 380 В. В состав оборудования входят циркуляционный насос щелочи в системе разделения водорода и кислорода и насос подпиточной воды во вспомогательной системе; Источник питания для нагревательных проводов в системе сушки и очистки, а также вспомогательных систем, необходимых для всей системы, таких как машины для очистки воды, охладители, воздушные компрессоры, градирни, а также вспомогательные водородные компрессоры, машины для гидрирования и т. д. ., также включает в себя электропитание освещения, мониторинга и других систем всей станции.
- Cвступлениел система
Система управления реализует автоматическое управление ПЛК. ПЛК обычно использует Siemens 1200 или 1500 и оснащен сенсорным экраном с интерфейсом человеко-машинного взаимодействия. Работа и отображение параметров каждой системы оборудования, а также отображение логики управления реализованы на сенсорном экране.
5. Система циркуляции раствора щелочи.
Эта система в основном включает в себя следующее основное оборудование:
Сепаратор кислорода и водорода – Циркуляционный насос раствора щелочи – Клапан – Фильтр раствора щелочи – Электролитическая ячейка
Основной процесс заключается в следующем: щелочной раствор, смешанный с водородом и кислородом, в водородо-кислородном сепараторе отделяется газожидкостным сепаратором и возвращается обратно в циркуляционный насос щелочного раствора. Здесь подключаются сепаратор водорода и сепаратор кислорода, а циркуляционный насос щелочного раствора циркулирует рециркулирующий щелочной раствор к клапану и фильтру щелочного раствора на задней стороне. После того, как фильтр отфильтровывает крупные примеси, щелочной раствор циркулирует внутрь электролизера.
6. Водородная система
Газообразный водород генерируется со стороны катодного электрода и поступает в сепаратор вместе с системой циркуляции щелочного раствора. Внутри сепаратора газообразный водород относительно легкий и естественным образом отделяется от щелочного раствора, достигая верхней части сепаратора. Затем он проходит через трубопроводы для дальнейшего разделения, охлаждается охлаждающей водой и собирается каплеуловителем для достижения чистоты около 99%, прежде чем попасть в заднюю систему сушки и очистки.
Вакуумирование: Вакуумирование газообразного водорода в основном используется в периоды запуска и остановки, ненормальной работы или когда чистота не соответствует стандартам, а также для устранения неполадок.
7. Кислородная система
Путь кислорода аналогичен пути водорода, за исключением того, что он осуществляется в разных сепараторах.
Опорожнение: В настоящее время в большинстве проектов используется метод опорожнения кислорода.
Использование: Коэффициент использования кислорода имеет значение только в специальных проектах, таких как приложения, которые могут использовать как водород, так и кислород высокой чистоты, например, производители оптоволокна. Есть также несколько крупных проектов, в которых зарезервировано место для использования кислорода. Сценарии внутреннего применения предназначены для производства жидкого кислорода после сушки и очистки или для медицинского кислорода с помощью дисперсионных систем. Однако точность этих сценариев использования все еще нуждается в дальнейшем подтверждении.
8. Система охлаждающей воды
Процесс электролиза воды является эндотермической реакцией, и процесс получения водорода необходимо снабжать электрической энергией. Однако электрическая энергия, потребляемая в процессе электролиза воды, превышает теоретическое поглощение тепла реакцией электролиза воды. Другими словами, часть электроэнергии, используемой в электролизере, преобразуется в тепло, которое в основном используется для нагрева системы циркуляции щелочного раствора вначале, поднимая температуру щелочного раствора до необходимого температурного диапазона 90±5°С. ℃ для оборудования. Если электролизер продолжает работать после достижения номинальной температуры, то выделяемое тепло необходимо отводить охлаждающей водой для поддержания нормальной температуры зоны реакции электролиза. Высокая температура в зоне реакции электролиза позволяет снизить энергопотребление, но если температура слишком высока, диафрагма электролизной камеры будет повреждена, что также будет пагубно сказываться на длительной работе оборудования.
Оптимальную рабочую температуру для данного устройства требуется поддерживать на уровне не более 95 ℃. Кроме того, образующиеся водород и кислород также необходимо охлаждать и осушать, а тиристорное выпрямительное устройство с водяным охлаждением также оснащено необходимыми охлаждающими трубопроводами.
Корпус насоса крупного оборудования также требует участия охлаждающей воды.
- Система наполнения и продувки азотом
Перед отладкой и эксплуатацией устройства следует провести проверку системы на герметичность азотом. Перед обычным запуском также необходимо продуть газовую фазу системы азотом, чтобы гарантировать, что газ в газовом пространстве по обе стороны от водорода и кислорода находится далеко от взрывоопасной зоны.
После остановки оборудования система управления будет автоматически поддерживать давление и сохранять внутри системы определенное количество водорода и кислорода. Если давление все еще присутствует во время запуска, нет необходимости выполнять продувку. Однако если давление полностью сброшено, необходимо снова выполнить продувку азотом.
- Система осушки (очистки) водорода (опция)
Газообразный водород, полученный электролизом воды, осушается в параллельной сушилке и, наконец, очищается с помощью трубчатого фильтра из спеченного никеля для получения сухого газообразного водорода. В соответствии с требованиями пользователя к образующемуся водороду в систему может быть добавлено устройство очистки, в котором для очистки используется биметаллическое биметаллическое палладий-платина дезоксигенирование.
Водород, вырабатываемый установкой получения водорода электролизом воды, через буферный резервуар направляется в установку очистки водорода.
Газообразный водород сначала проходит через колонну деоксигенации, и под действием катализатора кислород в газообразном водороде реагирует с газообразным водородом с образованием воды.
Формула реакции: 2H2+O2 · 2H2O.
Затем газообразный водород проходит через конденсатор водорода (который охлаждает газ для конденсации водяного пара в воду, которая автоматически выводится за пределы системы через коллектор) и поступает в адсорбционную башню.
Время публикации: 03 декабря 2024 г.
