Η μονάδα παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης περιλαμβάνει ένα πλήρες σετ εξοπλισμού παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης νερού. Ο κύριος εξοπλισμός είναι:
1. Ηλεκτρολυτής
2. Συσκευή διαχωρισμού αερίου-υγρού
3. Σύστημα ξήρανσης και καθαρισμού
4. Το ηλεκτρικό μέρος περιλαμβάνει: μετασχηματιστή, ντουλάπι ανορθωτή, πίνακα ελέγχου προγράμματος PLC, ντουλάπι οργάνων, ντουλάπι διανομής ρεύματος, κεντρικό υπολογιστή κ.λπ.
5. Το βοηθητικό σύστημα περιλαμβάνει κυρίως: δεξαμενή αλκαλίων, δεξαμενή νερού πρώτης ύλης, αντλία παροχής νερού, μπάρα αζώτου/μπάρα λεωφορείων κ.λπ.
6. Το συνολικό βοηθητικό σύστημα του εξοπλισμού περιλαμβάνει: μηχάνημα καθαρού νερού, πύργο νερού ψύξης, ψύκτη, αεροσυμπιεστή κ.λπ.
Στη μονάδα παραγωγής ηλεκτρολυτικού υδρογόνου, το νερό αποσυντίθεται σε ένα μέρος υδρογόνου και 1/2 μέρος οξυγόνου στον ηλεκτρολύτη υπό τη δράση συνεχούς ρεύματος. Το παραγόμενο υδρογόνο και οξυγόνο αποστέλλονται στον διαχωριστή αερίου-υγρού μαζί με τον ηλεκτρολύτη για διαχωρισμό. Το υδρογόνο και Το οξυγόνο ψύχεται από τους ψύκτες υδρογόνου και οξυγόνου, και ο συλλέκτης σταγόνων συλλαμβάνει και αφαιρεί νερό και στη συνέχεια αποστέλλεται υπό τον έλεγχο του συστήματος ελέγχου. ο ηλεκτρολύτης διέρχεται μέσω του υδρογόνου, του φίλτρου αλκαλίου οξυγόνου, του υδρογόνου, του φίλτρου αλκαλίου οξυγόνου κ.λπ. υπό τη δράση της αντλίας κυκλοφορίας. ψυγείο υγρού και μετά επιστρέψτε στον ηλεκτρόλυση για να συνεχίσετε την ηλεκτρόλυση.
Η πίεση του συστήματος ρυθμίζεται μέσω του συστήματος ελέγχου πίεσης και του συστήματος ελέγχου διαφορικής πίεσης για να καλύψει τις απαιτήσεις των επόμενων διεργασιών και αποθήκευσης.
Το υδρογόνο που παράγεται με ηλεκτρόλυση νερού έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής καθαρότητας και των λίγων ακαθαρσιών. Συνήθως, οι ακαθαρσίες στο υδρογόνο που παράγονται από την ηλεκτρόλυση του νερού είναι μόνο οξυγόνο και νερό, και κανένα άλλο συστατικό (που μπορεί να αποφύγει τη δηλητηρίαση ορισμένων καταλυτών), γεγονός που παρέχει ευκολία για την παραγωγή υδρογόνου υψηλής καθαρότητας. , μετά τον καθαρισμό, το παραγόμενο αέριο μπορεί να φτάσει τους δείκτες βιομηχανικού αερίου ηλεκτρονικής ποιότητας.
Το υδρογόνο που παράγεται από τη συσκευή παραγωγής υδρογόνου περνά μέσα από μια ρυθμιστική δεξαμενή για να σταθεροποιήσει την πίεση λειτουργίας του συστήματος και να απομακρύνει περαιτέρω το ελεύθερο νερό στο υδρογόνο.
Αφού το υδρογόνο εισέλθει στη συσκευή καθαρισμού υδρογόνου, το υδρογόνο που παράγεται με ηλεκτρόλυση νερού καθαρίζεται περαιτέρω και το οξυγόνο, το νερό και άλλες ακαθαρσίες στο υδρογόνο απομακρύνονται χρησιμοποιώντας τις αρχές της καταλυτικής αντίδρασης και της προσρόφησης μοριακού κόσκινου.
Ο εξοπλισμός μπορεί να δημιουργήσει ένα αυτόματο σύστημα ρύθμισης για την παραγωγή υδρογόνου σύμφωνα με την πραγματική κατάσταση. Αλλαγές στο φορτίο αερίου θα προκαλέσουν διακυμάνσεις στην πίεση της δεξαμενής αποθήκευσης υδρογόνου. Ο πομπός πίεσης που είναι εγκατεστημένος στη δεξαμενή αποθήκευσης θα εξάγει ένα σήμα 4-20 mA και θα το στείλει στο PLC και αφού συγκρίνει την αρχική τιμή ρύθμισης και εκτελέσει τον αντίστροφο μετασχηματισμό και τον υπολογισμό PID, ένα σήμα 20~4 mA εξέρχεται και αποστέλλεται στον πίνακα ανορθωτή για ρυθμίστε το μέγεθος του ρεύματος ηλεκτρόλυσης, επιτυγχάνοντας έτσι τον σκοπό της αυτόματης ρύθμισης της παραγωγής υδρογόνου σύμφωνα με τις αλλαγές στο φορτίο υδρογόνου.
Ο εξοπλισμός παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση αλκαλικού νερού περιλαμβάνει κυρίως τα ακόλουθα συστήματα:
(1) Σύστημα νερού πρώτων υλών
Το μόνο πράγμα που αντιδρά στη διαδικασία παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρόλυση νερού είναι το νερό (H2O), το οποίο πρέπει να αναπληρώνεται συνεχώς με ακατέργαστο νερό μέσω μιας αντλίας αναπλήρωσης νερού. Η θέση αναπλήρωσης νερού βρίσκεται στον διαχωριστή υδρογόνου ή οξυγόνου. Επιπλέον, μια μικρή ποσότητα υδρογόνου και οξυγόνου πρέπει να αφαιρεθεί κατά την έξοδο από το σύστημα. της υγρασίας. Η κατανάλωση νερού μικρού εξοπλισμού είναι 1L/Nm³H2 και αυτή του μεγάλου εξοπλισμού μπορεί να μειωθεί σε 0,9L/Nm³H2. Το σύστημα αναπληρώνει συνεχώς ακατέργαστο νερό. Μέσω της αναπλήρωσης νερού, η σταθερότητα του επιπέδου του αλκαλικού υγρού και της συγκέντρωσης αλκαλίου μπορεί να διατηρηθεί και το διάλυμα αντίδρασης μπορεί να αναπληρωθεί εγκαίρως. νερού για τη διατήρηση της συγκέντρωσης της αλυσίβας.
2) Σύστημα ανορθωτή μετασχηματιστή
Αυτό το σύστημα αποτελείται κυρίως από δύο συσκευές: έναν μετασχηματιστή και έναν ανορθωτή. Η κύρια λειτουργία του είναι να μετατρέπει την ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος 10/35 KV που παρέχεται από τον ιδιοκτήτη του μπροστινού τμήματος στην ισχύ συνεχούς ρεύματος που απαιτείται από τον ηλεκτρολύτη και να παρέχει ισχύ συνεχούς ρεύματος στον ηλεκτρολύτη. Μέρος της παρεχόμενης ισχύος χρησιμοποιείται για την άμεση αποσύνθεση του νερού. Τα μόρια είναι υδρογόνο και οξυγόνο και το άλλο μέρος παράγει θερμότητα, η οποία αφαιρείται από τον ψύκτη αλυσίβας μέσω του νερού ψύξης.
Οι περισσότεροι μετασχηματιστές είναι τύπου λαδιού. Εάν τοποθετηθούν σε εσωτερικούς χώρους ή μέσα σε δοχείο, μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετασχηματιστές ξηρού τύπου. Οι μετασχηματιστές που χρησιμοποιούνται στον εξοπλισμό παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρολυτικό νερό είναι ειδικοί μετασχηματιστές και πρέπει να αντιστοιχιστούν σύμφωνα με τα δεδομένα κάθε ηλεκτρολύτη, επομένως είναι προσαρμοσμένος εξοπλισμός.
(3) σύστημα ντουλαπιού διανομής ισχύος
Ο θάλαμος διανομής ισχύος χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή εξοπλισμού 400V ή κοινώς γνωστό ως 380V σε διάφορα εξαρτήματα με κινητήρες στα συστήματα διαχωρισμού και καθαρισμού υδρογόνου και οξυγόνου πίσω από τον εξοπλισμό παραγωγής υδρογόνου με ηλεκτρολυτικό νερό. Ο εξοπλισμός περιλαμβάνει την κυκλοφορία αλκαλίων στο πλαίσιο διαχωρισμού υδρογόνου και οξυγόνου. Αντλίες, αντλίες αναπλήρωσης νερού σε βοηθητικά συστήματα. καλώδια θέρμανσης σε συστήματα ξήρανσης και καθαρισμού και βοηθητικά συστήματα που απαιτούνται από ολόκληρο το σύστημα, όπως μηχανές καθαρού νερού, ψύκτες, αεροσυμπιεστές, πύργοι ψύξης και συμπιεστές υδρογόνου, μηχανές υδρογόνωσης και άλλος εξοπλισμός Η παροχή ρεύματος περιλαμβάνει επίσης τροφοδοσία για φωτισμού, παρακολούθησης και άλλων συστημάτων ολόκληρου του σταθμού.
(4) σύστημα ελέγχου
Το σύστημα ελέγχου εφαρμόζει αυτόματο έλεγχο PLC. Το PLC χρησιμοποιεί γενικά Siemens 1200 ή 1500. Είναι εξοπλισμένο με οθόνη αφής αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και η λειτουργία και η προβολή παραμέτρων κάθε συστήματος του εξοπλισμού και η απεικόνιση της λογικής ελέγχου πραγματοποιούνται στην οθόνη αφής.
5)Σύστημα κυκλοφορίας αλκαλίων
Αυτό το σύστημα περιλαμβάνει κυρίως τον ακόλουθο κύριο εξοπλισμό:
Διαχωριστής υδρογόνου και οξυγόνου - αντλία κυκλοφορίας αλκαλίων - βαλβίδα - αλκαλικό φίλτρο - ηλεκτρολύτης
Η κύρια διαδικασία είναι: το αλκαλικό υγρό αναμεμειγμένο με υδρογόνο και οξυγόνο στον διαχωριστή υδρογόνου και οξυγόνου διαχωρίζεται από τον διαχωριστή αερίου-υγρού και στη συνέχεια ρέει πίσω στην αντλία κυκλοφορίας αλκαλικού υγρού. Εδώ ο διαχωριστής υδρογόνου και ο διαχωριστής οξυγόνου συνδέονται και η αντλία κυκλοφορίας αλκαλικού υγρού θα αναρροή. Το αλκαλικό υγρό κυκλοφορεί στη βαλβίδα και το φίλτρο αλκαλικού υγρού στο πίσω άκρο. Αφού το φίλτρο φιλτράρει μεγάλες ακαθαρσίες, το αλκαλικό υγρό κυκλοφορεί στο εσωτερικό του ηλεκτρολύτη.
(6)Σύστημα υδρογόνου
Το υδρογόνο παράγεται από την πλευρά του ηλεκτροδίου της καθόδου και φτάνει στον διαχωριστή μαζί με το σύστημα κυκλοφορίας του αλκαλικού υγρού. Στον διαχωριστή, επειδή το ίδιο το υδρογόνο είναι σχετικά ελαφρύ, θα διαχωριστεί φυσικά από το αλκαλικό υγρό και θα φτάσει στο πάνω μέρος του διαχωριστή και στη συνέχεια θα περάσει μέσω του αγωγού για περαιτέρω διαχωρισμό και ψύξη. Μετά την ψύξη με νερό, ο συλλέκτης σταγόνων πιάνει τις σταγόνες και φθάνει σε καθαρότητα περίπου 99%, η οποία φτάνει στο σύστημα στεγνώματος και καθαρισμού πίσω άκρου.
Εκκένωση: Η εκκένωση υδρογόνου χρησιμοποιείται κυρίως για την εκκένωση κατά την εκκίνηση και τη διακοπή λειτουργίας, την ασυνήθιστη λειτουργία ή την αστοχία καθαρότητας και την εκκένωση σφάλματος.
(7) Σύστημα οξυγόνου
Η διαδρομή για το οξυγόνο είναι παρόμοια με αυτή για το υδρογόνο, αλλά σε διαφορετικό διαχωριστή.
Εκκένωση: Επί του παρόντος, τα περισσότερα από τα έργα οξυγόνου αντιμετωπίζονται με εκκένωση.
Χρήση: Η τιμή χρήσης του οξυγόνου έχει νόημα μόνο σε ειδικά έργα, όπως ορισμένα σενάρια εφαρμογών που μπορούν να χρησιμοποιούν υδρογόνο και οξυγόνο υψηλής καθαρότητας, όπως κατασκευαστές οπτικών ινών. Υπάρχουν επίσης κάποια μεγάλα έργα που έχουν κρατήσει χώρο για την αξιοποίηση του οξυγόνου. Τα σενάρια εφαρμογής back-end είναι η παραγωγή υγρού οξυγόνου μετά την ξήρανση και τον καθαρισμό ή η χρήση ιατρικού οξυγόνου μέσω ενός συστήματος διασποράς. Ωστόσο, η βελτίωση αυτών των σεναρίων αξιοποίησης δεν έχει ακόμη καθοριστεί. Περαιτέρω επιβεβαίωση.
(8)σύστημα νερού ψύξης
Η διαδικασία ηλεκτρόλυσης του νερού είναι μια ενδόθερμη αντίδραση. Η διαδικασία παραγωγής υδρογόνου πρέπει να τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται από τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης νερού υπερβαίνει τη θεωρητική απορρόφηση θερμότητας της αντίδρασης ηλεκτρόλυσης νερού. Δηλαδή, μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιεί ο ηλεκτρολύτης μετατρέπεται σε θερμότητα. Αυτό το μέρος Η θερμότητα χρησιμοποιείται κυρίως για τη θέρμανση του συστήματος κυκλοφορίας αλκαλίων στην αρχή, έτσι ώστε η θερμοκρασία του αλκαλικού διαλύματος να ανέλθει στο εύρος θερμοκρασίας 90±5°C που απαιτείται από τον εξοπλισμό. Εάν ο ηλεκτρολύτης συνεχίσει να λειτουργεί μετά την επίτευξη της ονομαστικής θερμοκρασίας, πρέπει να χρησιμοποιηθεί η παραγόμενη θερμότητα. Το νερό ψύξης εξάγεται για να διατηρηθεί η κανονική θερμοκρασία της ζώνης αντίδρασης ηλεκτρόλυσης. Η υψηλή θερμοκρασία στη ζώνη αντίδρασης ηλεκτρόλυσης μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας, αλλά εάν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, η μεμβράνη του θαλάμου ηλεκτρόλυσης θα καταστραφεί, κάτι που θα είναι επίσης επιζήμιο για τη μακροχρόνια λειτουργία του εξοπλισμού.
Αυτή η συσκευή απαιτεί τη διατήρηση της θερμοκρασίας λειτουργίας σε όχι μεγαλύτερη από 95°C. Επιπλέον, το παραγόμενο υδρογόνο και οξυγόνο πρέπει επίσης να ψυχθούν και να αφυγρανθούν, και η υδρόψυκτη συσκευή ανορθωτή ελεγχόμενης πυριτίου είναι επίσης εξοπλισμένη με τους απαραίτητους αγωγούς ψύξης.
Το σώμα της αντλίας μεγάλου εξοπλισμού απαιτεί επίσης τη συμμετοχή νερού ψύξης.
(9) Σύστημα πλήρωσης και καθαρισμού αζώτου
Πριν από τον εντοπισμό σφαλμάτων και τη λειτουργία της συσκευής, το σύστημα πρέπει να γεμίσει με άζωτο για έλεγχο αεροστεγανότητας. Πριν από την κανονική εκκίνηση, η αέρια φάση του συστήματος απαιτείται επίσης να καθαριστεί με άζωτο για να διασφαλιστεί ότι το αέριο στον χώρο της αέριας φάσης και στις δύο πλευρές του υδρογόνου και του οξυγόνου είναι μακριά από την εύφλεκτη και εκρηκτική περιοχή.
Μετά την απενεργοποίηση του εξοπλισμού, το σύστημα ελέγχου θα διατηρήσει αυτόματα την πίεση και θα διατηρήσει μια ορισμένη ποσότητα υδρογόνου και οξυγόνου μέσα στο σύστημα. Εάν η πίεση εξακολουθεί να βρίσκεται όταν ο εξοπλισμός είναι ενεργοποιημένος, δεν χρειάζεται να πραγματοποιήσετε καθαρισμό. Ωστόσο, εάν αφαιρεθεί όλη η πίεση, θα χρειαστεί να καθαριστεί ξανά. Δράση καθαρισμού αζώτου.
(10) Σύστημα ξήρανσης (καθαρισμού) υδρογόνου (προαιρετικό)
Το υδρογόνο που παράγεται από την ηλεκτρόλυση του νερού αφυγραίνεται με παράλληλο στεγνωτήριο και τελικά ξεσκονίζεται με φίλτρο σωλήνων από πυροσυσσωματωμένο νικέλιο για να ληφθεί ξηρό υδρογόνο. (Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του χρήστη για το υδρογόνο του προϊόντος, το σύστημα μπορεί να προσθέσει μια συσκευή καθαρισμού και ο καθαρισμός χρησιμοποιεί διμεταλλική καταλυτική αποξείδωση παλλαδίου-πλατίνας).
Το υδρογόνο που παράγεται από τη συσκευή παραγωγής υδρογόνου ηλεκτρόλυσης νερού αποστέλλεται στη συσκευή καθαρισμού υδρογόνου μέσω της ρυθμιστικής δεξαμενής.
Το υδρογόνο περνά πρώτα από τον πύργο αποοξυγόνωσης. Υπό τη δράση του καταλύτη, το οξυγόνο στο υδρογόνο αντιδρά με το υδρογόνο για να δημιουργήσει νερό.
Τύπος αντίδρασης: 2H2+O2 2H2O.
Στη συνέχεια, το υδρογόνο διέρχεται από τον συμπυκνωτή υδρογόνου (ο οποίος ψύχει το αέριο για να συμπυκνώσει τους υδρατμούς στο αέριο για να δημιουργήσει νερό και το συμπυκνωμένο νερό αποβάλλεται αυτόματα από το σύστημα μέσω του συλλέκτη υγρού) και εισέρχεται στον πύργο προσρόφησης.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Μαΐου 2024
