Unitatea de producere a hidrogenului de electroliză include un set complet de echipamente de producere a hidrogenului de electroliză a apei. Echipamentul principal este:
1. Electrolizor
2. Dispozitiv de separare gaz-lichid
3. Sistem de uscare si purificare
4. Partea electrică include: transformator, dulap redresor, dulap de control al programului PLC, dulap de instrumente, dulap de distribuție a energiei, computer gazdă etc.
5. Sistemul auxiliar include în principal: rezervor alcalin, rezervor de apă pentru materii prime, pompă de alimentare cu apă, sticlă de azot/bară autobuz etc.
6. Sistemul auxiliar general al echipamentului include: mașină de apă pură, turn de apă de răcire, răcitor, compresor de aer etc.
În unitatea de producere a hidrogenului electrolitic, apa este descompusă într-o parte de hidrogen și 1/2 parte de oxigen în electrolizor sub acțiunea curentului continuu. Hidrogenul și oxigenul generate sunt trimise la separatorul gaz-lichid împreună cu electrolitul pentru separare. Hidrogenul și oxigenul este răcit de răcitoarele cu hidrogen și oxigen, iar colectorul de picături prinde și elimină apa, apoi este trimis sub controlul sistemului de control; electrolitul trece prin hidrogen, filtru de oxigen alcalin, hidrogen, filtru de oxigen alcalin, etc sub acțiunea pompei de circulație. răcitor de lichid și apoi reveniți la electrolizor pentru a continua electroliza.
Presiunea sistemului este ajustată prin sistemul de control al presiunii și sistemul de control al presiunii diferențiale pentru a îndeplini cerințele proceselor și stocării ulterioare.
Hidrogenul produs prin electroliza apei are avantajele purității ridicate și puține impurități. De obicei, impuritățile din hidrogen produse prin electroliza apei sunt doar oxigen și apă și nu alte componente (care pot evita otrăvirea unor catalizatori), ceea ce oferă confort pentru producerea hidrogenului de înaltă puritate. , după purificare, gazul produs poate atinge indicatorii de gaz industrial de calitate electronică.
Hidrogenul produs de dispozitivul de producere a hidrogenului trece printr-un rezervor tampon pentru a stabiliza presiunea de lucru a sistemului și pentru a elimina în continuare apa liberă din hidrogen.
După ce hidrogenul intră în dispozitivul de purificare a hidrogenului, hidrogenul produs prin electroliza apei este purificat în continuare, iar oxigenul, apa și alte impurități din hidrogen sunt îndepărtate folosind principiile reacției catalitice și adsorbției prin sită moleculară.
Echipamentul poate configura un sistem de reglare automată pentru producția de hidrogen în funcție de situația actuală. Modificările în sarcina de gaz vor cauza fluctuații ale presiunii rezervorului de stocare a hidrogenului. Transmițătorul de presiune instalat pe rezervorul de stocare va scoate un semnal de 4-20 mA și îl va trimite către PLC și, după compararea valorii setate inițiale și efectuarea transformării inverse și calculului PID, este scos un semnal de 20 ~ 4 mA și trimis către dulapul redresorului către reglați dimensiunea curentului de electroliză, realizând astfel scopul ajustării automate a producției de hidrogen în funcție de modificările încărcăturii de hidrogen.
Echipamentul de producere a hidrogenului prin electroliză al apei alcaline include în principal următoarele sisteme:
(1) Sistem de apă cu materie primă
Singurul lucru care reacționează în procesul de producere a hidrogenului prin electroliza apei este apa (H2O), care trebuie completată în mod continuu cu apă brută printr-o pompă de completare cu apă. Poziția de completare cu apă este pe separatorul de hidrogen sau oxigen. În plus, o cantitate mică de hidrogen și oxigen trebuie luată la părăsirea sistemului. de umiditate. Consumul de apă al echipamentelor mici este de 1L/Nm³H2, iar cel al echipamentelor mari poate fi redus la 0,9L/Nm³H2. Sistemul completează continuu cu apă brută. Prin completarea cu apă, stabilitatea nivelului de lichid alcalin și concentrația de alcali pot fi menținute, iar soluția de reacție poate fi completată în timp. de apă pentru a menține concentrația de leșie.
2) Sistem redresor transformator
Acest sistem constă în principal din două dispozitive: un transformator și un dulap redresor. Funcția sa principală este de a converti puterea de 10/35KV AC furnizată de proprietarul front-end în puterea de curent continuu cerută de electrolizor și de a furniza curent continuu electrolizorului. O parte din puterea furnizată este utilizată pentru a descompune direct apa. Moleculele sunt hidrogen și oxigen, iar cealaltă parte generează căldură, care este extrasă de răcitorul de leșie prin apă de răcire.
Majoritatea transformatoarelor sunt de tip ulei. Dacă sunt plasate în interior sau în interiorul unui container, pot fi utilizate transformatoare de tip uscat. Transformatoarele utilizate în echipamentele de producere a hidrogenului cu apă electrolitică sunt transformatoare speciale și trebuie asortate în funcție de datele fiecărui electrolizor, deci sunt echipamente personalizate.
(3) sistem de dulap de distribuție a energiei
Dulapul de distribuție a energiei este utilizat în principal pentru a furniza echipamente de 400V sau cunoscute în mod obișnuit ca 380V diferitelor componente cu motoare în sistemele de separare și purificare a hidrogenului și oxigenului din spatele echipamentului de producere a hidrogenului de apă electrolitică. Echipamentul include circulația alcaline în cadrul de separare a hidrogenului și oxigenului. Pompe, pompe de completare a apei în sisteme auxiliare; fire de încălzire în sistemele de uscare și purificare și sisteme auxiliare necesare întregului sistem, cum ar fi mașini cu apă pură, răcitoare, compresoare de aer, turnuri de răcire și compresoare back-end cu hidrogen, mașini de hidrogenare și alte echipamente Sursa de alimentare include și sursa de alimentare pentru iluminat, monitorizare și alte sisteme ale întregii stații.
(4) sistem de control
Sistemul de control implementează control automat PLC. PLC-ul folosește în general Siemens 1200 sau 1500. Este echipat cu un ecran tactil cu interfață de interacțiune om-calculator, iar funcționarea și afișarea parametrilor fiecărui sistem al echipamentului și afișarea logicii de control sunt realizate pe ecranul tactil.
5) Sistem de circulație alcalină
Acest sistem include în principal următoarele echipamente principale:
Separator de hidrogen si oxigen - pompa de circulatie alcalina - supapa - filtru alcalin - electrolizor
Procesul principal este: lichidul alcalin amestecat cu hidrogen și oxigen în separatorul de hidrogen și oxigen este separat de separatorul gaz-lichid și apoi curge înapoi în pompa de circulație a lichidului alcalin. Aici sunt conectate separatorul de hidrogen și separatorul de oxigen, iar pompa de circulație a lichidului alcalin va reflux. Lichidul alcalin circulă către supapă și filtrul de lichid alcalin la capătul din spate. După ce filtrul filtrează impuritățile mari, lichidul alcalin circulă în interiorul electrolizatorului.
(6) Sistemul cu hidrogen
Hidrogenul este generat din partea electrodului catodului și ajunge la separator împreună cu sistemul de circulație al lichidului alcalin. În separator, deoarece hidrogenul în sine este relativ ușor, se va separa în mod natural de lichidul alcalin și va ajunge în partea superioară a separatorului, apoi va trece prin conductă pentru separare și răcire ulterioară. După răcirea cu apă, colectorul de picături prinde picăturile și atinge o puritate de aproximativ 99%, care ajunge la sistemul de uscare și purificare back-end.
Evacuare: Evacuarea hidrogenului este utilizată în principal pentru evacuare în timpul pornirii și opririi, funcționarea anormală sau defecțiunea purității și evacuarea defecțiunii.
(7) Sistem de oxigen
Calea pentru oxigen este similară cu cea pentru hidrogen, dar într-un separator diferit.
Evacuare: În prezent, majoritatea proiectelor de oxigen sunt tratate prin evacuare.
Utilizare: Valoarea de utilizare a oxigenului este semnificativă doar în proiecte speciale, cum ar fi unele scenarii de aplicare care pot folosi atât hidrogen, cât și oxigen de înaltă puritate, cum ar fi producătorii de fibre optice. Există, de asemenea, unele proiecte mari care au rezervat spațiu pentru utilizarea oxigenului. Scenariile de aplicare back-end sunt producerea de oxigen lichid după uscare și purificare sau utilizarea oxigenului medical printr-un sistem de dispersie. Cu toate acestea, rafinarea acestor scenarii de utilizare nu a fost încă determinată. Confirmare suplimentară.
(8) sistem de răcire cu apă
Procesul de electroliză al apei este o reacție endotermă. Procesul de producere a hidrogenului trebuie alimentat cu energie electrică. Cu toate acestea, energia electrică consumată de procesul de electroliză a apei depășește absorbția de căldură teoretică a reacției de electroliză a apei. Adică, o parte din electricitatea utilizată de electrolizor este transformată în căldură. Această parte Căldura este utilizată în principal pentru a încălzi sistemul de circulație alcalină la început, astfel încât temperatura soluției alcaline să se ridice la intervalul de temperatură de 90±5°C cerut de echipament. Dacă electrolizorul continuă să funcționeze după atingerea temperaturii nominale, căldura generată trebuie utilizată Apa de răcire este scoasă pentru a menține temperatura normală a zonei de reacție de electroliză. Temperatura ridicată din zona de reacție la electroliză poate reduce consumul de energie, dar dacă temperatura este prea mare, membrana camerei de electroliză va fi distrusă, ceea ce va fi, de asemenea, în detrimentul funcționării pe termen lung a echipamentului.
Acest dispozitiv necesită ca temperatura de funcționare să fie menținută la cel mult 95°C. În plus, hidrogenul și oxigenul generate trebuie, de asemenea, răcite și dezumidificate, iar dispozitivul de redresor controlat cu siliciu răcit cu apă este, de asemenea, echipat cu conductele de răcire necesare.
Corpul pompei echipamentelor mari necesită, de asemenea, participarea apei de răcire.
(9) Sistem de umplere cu azot și purjare cu azot
Înainte de depanarea și operarea dispozitivului, sistemul trebuie umplut cu azot pentru testarea etanșeității la aer. Înainte de pornirea normală, faza gazoasă a sistemului trebuie, de asemenea, să fie purjată cu azot pentru a se asigura că gazul din spațiul fazei gazoase de pe ambele părți ale hidrogenului și oxigenului este departe de domeniul inflamabil și exploziv.
După ce echipamentul este oprit, sistemul de control va menține automat presiunea și va reține o anumită cantitate de hidrogen și oxigen în interiorul sistemului. Dacă presiunea este încă găsită când echipamentul este pornit, nu este nevoie să efectuați purjarea. Cu toate acestea, dacă toată presiunea este îndepărtată, va trebui să fie purjată din nou. Acțiune de purjare cu azot.
(10) Sistem de uscare (purificare) cu hidrogen (opțional)
Hidrogenul produs din electroliza apei este dezumidificat printr-un uscător paralel și, în cele din urmă, prafuit de un filtru cu tub de nichel sinterizat pentru a obține hidrogen uscat. (În conformitate cu cerințele utilizatorului pentru hidrogenul produsului, sistemul poate adăuga un dispozitiv de purificare, iar purificarea utilizează dezoxidarea catalitică bimetatică paladiu-platină).
Hidrogenul produs de dispozitivul de producere a hidrogenului prin electroliza apei este trimis către dispozitivul de purificare a hidrogenului prin rezervorul tampon.
Hidrogenul trece mai întâi prin turnul de deoxigenare. Sub acțiunea catalizatorului, oxigenul din hidrogen reacţionează cu hidrogenul pentru a genera apă.
Formula reacției: 2H2+O2 2H2O.
Apoi, hidrogenul trece prin condensatorul de hidrogen (care răcește gazul pentru a condensa vaporii de apă din gaz pentru a genera apă, iar apa condensată este evacuată automat din sistem prin colectorul de lichid) și intră în turnul de adsorbție.
Ora postării: 14-mai-2024
