Electroliticulhidrogenunitatea de producție include un set complet de electroliză a apeihidrogenechipamente de producție, cu echipamentele principale care includ:
1. Celulă electrolitică
2. Dispozitiv de separare gaz lichid
3. Sistem de uscare si purificare
4. Partea electrică include: transformator, dulap redresor, dulap de control PLC, dulap de instrumente, dulap de distribuție, computer superior etc.
5. Sistemul auxiliar include în principal: rezervor de soluție alcalină, rezervor de apă pentru materii prime, pompă de apă de completare, cilindru de azot/bară colectoare, etc/ 6. Sistemul auxiliar general al echipamentului include: mașină de apă pură, turn de răcire, chiller, compresor de aer etc
răcitoare cu hidrogen și oxigen, iar apa este colectată de o capcană de picurare înainte de a fi trimisă sub controlul sistemului de control; Electrolitul trece prinhidrogenși filtre alcaline de oxigen, răcitoare de hidrogen și, respectiv, alcaline de oxigen sub acțiunea pompei de circulație, și apoi se întoarce la celula electrolitică pentru electroliză ulterioară.
Presiunea sistemului este reglată de sistemul de control al presiunii și sistemul de control al presiunii diferențiale pentru a îndeplini cerințele proceselor și stocării din aval.
Hidrogenul produs prin electroliza apei are avantajele purității ridicate și impurităților scăzute. De obicei, impuritățile din hidrogenul gazos produs prin electroliza apei sunt doar oxigen și apă, fără alte componente (care pot evita otrăvirea anumitor catalizatori). Acest lucru oferă confort pentru producerea de hidrogen gazos de înaltă puritate, iar gazul purificat poate îndeplini standardele gazelor industriale de calitate electronică.
Hidrogenul produs de unitatea 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 intrarea în dispozitivul de purificare a hidrogenului, hidrogenul produs prin electroliza apei este purificat în continuare, utilizând principiile reacției catalitice și adsorbției prin sită moleculară pentru a îndepărta oxigenul, apa și alte impurități din hidrogen.
Echipamentul poate configura un sistem automat de reglare a producției 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 emite un semnal de 4-20mA către PLC pentru comparare cu valoarea setată inițială și, după transformarea inversă și calculul PID, va emite un semnal de 20-4mA către dulapul redresorului pentru a regla dimensiunea curent de electroliză, realizând astfel scopul ajustării automate a producției de hidrogen în funcție de modificările încărcăturii de hidrogen.
Singura reacție în procesul de producere a hidrogenului prin electroliza apei este apa (H2O), care trebuie alimentată continuu cu apă brută printr-o pompă de completare cu apă. Poziția de completare este situată pe separatorul de hidrogen sau oxigen. În plus, hidrogenul și oxigenul trebuie să ia o cantitate mică de apă atunci când părăsesc sistemul. Echipamentele cu un consum redus de apă pot consuma 1L/Nm³ H2, în timp ce echipamentele mai mari îl pot reduce la 0,9L/Nm³ H2. Sistemul completează în mod continuu apa brută, ceea ce poate menține stabilitatea nivelului și concentrației lichidului alcalin. De asemenea, poate completa apa reacționată în timp util pentru a menține concentrația soluției alcaline.
- Sistem redresor cu 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 celula electrolitică și de a furniza energie de curent continuu celulei electrolitice. O parte din puterea furnizată este utilizată pentru a descompune direct moleculele de apă în hidrogen și oxigen, iar cealaltă parte generează căldură, care este realizată de răcitorul alcalin 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 pentru echipamentele de producere a hidrogenului de apă electrolitică sunt transformatoare speciale care trebuie potrivite în funcție de datele fiecărei celule electrolitice, deci sunt echipamente personalizate.
În prezent, cel mai frecvent utilizat cabinet de redresor este tipul tiristor, care este susținut de producătorii de echipamente datorită timpului lung de utilizare, stabilității ridicate și prețului scăzut. Cu toate acestea, din cauza necesității de a adapta echipamente la scară largă la energia regenerabilă frontală, eficiența de conversie a dulapurilor redresoare cu tiristoare este relativ scăzută. În prezent, diverși producători de dulapuri redresoare se străduiesc să adopte noi dulapuri redresoare IGBT. IGBT este deja foarte comun în alte industrii, cum ar fi energia eoliană, și se crede că dulapurile redresoare IGBT vor avea o dezvoltare semnificativă în viitor.
- Sistem de dulapuri de distributie
Dulapul de distribuție este utilizat în principal pentru a furniza energie diferitelor componente cu motoare în sistemul de separare și purificare a oxigenului hidrogen din spatele echipamentului de producere a hidrogenului cu apă electrolitică, inclusiv 400V sau denumit în mod obișnuit echipament de 380V. Echipamentul include pompa de circulatie alcalina in cadrul de separare a hidrogen-oxigenului si pompa de apa de completare in sistemul auxiliar; Sursa de alimentare pentru firele de încălzire din sistemul de uscare și purificare, precum și sistemele auxiliare necesare întregului sistem, cum ar fi mașini de apă pură, răcitoare, compresoare de aer, turnuri de răcire și compresoare back-end cu hidrogen, mașini de hidrogenare etc. ., include și sursa de alimentare pentru iluminarea, monitorizarea și alte sisteme ale întregii stații.
- Control sistem
Sistemul de control implementează control automat PLC. PLC-ul adoptă în general Siemens 1200 sau 1500 și este echipat cu un ecran tactil cu interfață de interacțiune om-mașină. Funcționarea și afișarea parametrilor fiecărui sistem al echipamentului precum și afișarea logicii de control sunt realizate pe ecranul tactil.
5. Sistem de circulație a soluției alcaline
Acest sistem include în principal următoarele echipamente principale:
Separator hidrogen oxigen – Pompa de circulatie solutie alcalina – Supapa – Filtru solutie alcalina – Celula electrolitica
Procesul principal este următorul: soluția alcalină amestecată cu hidrogen și oxigen în separatorul de hidrogen oxigen este separată de separatorul gaz-lichid și refluxată la pompa de circulație a soluției alcaline. Separatorul de hidrogen și separatorul de oxigen sunt conectate aici, iar pompa de circulație a soluției alcaline circulă soluția alcalină refluxată la supapă și filtrul de soluție alcalină la capătul din spate. După ce filtrul filtrează impuritățile mari, soluția alcalină este circulată în interiorul celulei electrolitice.
6.Sistem cu hidrogen
Hidrogenul gazos este generat din partea electrodului catodic și ajunge la separator împreună cu sistemul de circulație al soluției alcaline. În interiorul separatorului, hidrogenul gazos este relativ ușor și separat în mod natural de soluția alcalină, ajungând în partea superioară a separatorului. Apoi, trece prin conducte pentru o separare ulterioară, răcit prin apă de răcire și colectat de un colector de picurare pentru a obține o puritate de aproximativ 99% înainte de a ajunge la sistemul de uscare și purificare din spate.
Evacuare: Evacuarea hidrogenului gazos este utilizată în principal în perioadele de pornire și oprire, operațiuni anormale sau când puritatea nu respectă standardele, precum și pentru depanare.
7. Sistem de oxigen
Calea oxigenului este similară cu cea a hidrogenului, cu excepția faptului că este efectuată în separatoare diferite.
Golirea: în prezent, majoritatea proiectelor folosesc metoda de golire a oxigenului.
Utilizare: Valoarea de utilizare a oxigenului este semnificativă doar în proiecte speciale, cum ar fi aplicațiile care pot folosi atât hidrogen, cât și oxigen de înaltă puritate, cum ar fi producătorii de fibră optică. Există, de asemenea, unele proiecte mari care au rezervat spațiu pentru utilizarea oxigenului. Scenariile de aplicare backend sunt pentru producerea de oxigen lichid după uscare și purificare sau pentru oxigen medical prin sisteme de dispersie. Cu toate acestea, precizia acestor scenarii de utilizare necesită încă o confirmare suplimentară.
8. Sistem de răcire cu apă
Procesul de electroliză a apei este o reacție endotermă, iar procesul de producere a hidrogenului trebuie alimentat cu energie electrică. Cu toate acestea, energia electrică consumată în procesul de electroliză a apei depășește absorbția de căldură teoretică a reacției de electroliză a apei. Cu alte cuvinte, o parte din electricitatea utilizată în celula de electroliză este convertită în căldură, care este utilizată în principal pentru a încălzi sistemul de circulație a soluției alcaline la început, ridicând temperatura soluției alcaline la intervalul de temperatură necesar de 90 ± 5 ℃ pentru echipament. Dacă celula de electroliză continuă să funcționeze după atingerea temperaturii nominale, căldura generată trebuie efectuată prin apă de răcire 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, diafragma camerei de electroliză va fi deteriorată, ceea ce va fi, de asemenea, în detrimentul funcționării pe termen lung a echipamentului.
Temperatura optimă de funcționare pentru acest dispozitiv trebuie să fie menținută la cel mult 95 ℃. În plus, hidrogenul și oxigenul generat trebuie, de asemenea, răcite și dezumidificate, iar dispozitivul de redresor cu tiristoare răcit cu apă este, de asemenea, echipat cu conductele de răcire necesare.
Corpul pompei echipamentelor mari necesită, de asemenea, participarea apei de răcire.
- Sistem de umplere cu azot și purjare cu azot
Înainte de depanarea și operarea dispozitivului, trebuie efectuat un test de etanșeitate la azot pe sistem. Înainte de pornirea normală, este, de asemenea, necesar să purjați faza gazoasă a sistemului cu azot pentru a vă 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 prezentă în timpul pornirii, nu este nevoie să efectuați o acțiune de purjare. Cu toate acestea, dacă presiunea este complet eliberată, o acțiune de purjare cu azot trebuie efectuată din nou.
- Sistem de uscare (purificare) cu hidrogen (opțional)
Hidrogenul gazos preparat din electroliza apei este dezumidificat cu un uscător paralel și, în final, purificat printr-un filtru cu tub de nichel sinterizat pentru a obține hidrogen gazos uscat. În conformitate cu cerințele utilizatorului pentru hidrogenul produsului, sistemul poate adăuga un dispozitiv de purificare, care utilizează deoxigenarea catalitică bimetalică de paladiu platină pentru purificare.
Hidrogenul produs de unitatea de producere a hidrogenului prin electroliza apei este trimis la unitatea de purificare a hidrogenului printr-un rezervor tampon.
Hidrogenul gazos trece mai întâi printr-un turn de deoxigenare, iar sub acțiunea unui catalizator, oxigenul din hidrogenul gazos reacţionează cu hidrogenul gazos pentru a produce apă.
Formula reacției: 2H2+O2 2H2O.
Apoi, hidrogenul gazos trece printr-un condensator de hidrogen (care răcește gazul pentru a condensa vaporii de apă în apă, care este evacuat automat în exteriorul sistemului printr-un colector) și intră în turnul de adsorbție.
Ora postării: Dec-03-2024
