Jednostka produkcji wodoru elektrolizy obejmuje kompletny zestaw urządzeń do produkcji wodoru elektrolizy wody. Głównym wyposażeniem jest:
1. Elektrolizer
2. Urządzenie do rozdzielania gazu i cieczy
3. System suszenia i oczyszczania
4. Część elektryczna obejmuje: transformator, szafę prostownika, szafę sterowania programem PLC, szafę przyrządów, szafę rozdzielczą zasilania, komputer hosta itp.
5. Układ pomocniczy obejmuje głównie: zbiornik z alkaliami, zbiornik z wodą surową, pompę doprowadzającą wodę, butlę z azotem/szynę zbiorczą itp.
6. Całkowity układ pomocniczy urządzenia obejmuje: maszynę do czystej wody, wieżę chłodniczą, agregat chłodniczy, sprężarkę powietrza itp.
W jednostce elektrolitycznej produkcji wodoru, woda rozkłada się na jedną część wodoru i 1/2 części tlenu w elektrolizerze pod działaniem prądu stałego. Wytworzony wodór i tlen są przesyłane do separatora gaz-ciecz razem z elektrolitem w celu oddzielenia. Wodór i tlen są chłodzone przez chłodnice wodoru i tlenu, a wyłapywacz kropli wychwytuje i usuwa wodę, a następnie jest przesyłany pod kontrolą układu sterowania; elektrolit przechodzi przez filtr wodoru, tlenu alkalicznego, wodoru, tlenu alkalicznego filtra itp. pod działaniem pompy cyrkulacyjnej. chłodnicy cieczy, a następnie wraca do elektrolizera w celu kontynuowania elektrolizy.
Ciśnienie w układzie jest regulowane za pomocą układu sterowania ciśnieniem i układu sterowania różnicą ciśnień w celu spełnienia wymagań kolejnych procesów i magazynowania.
Wodór wytwarzany przez elektrolizę wody ma zalety wysokiej czystości i niewielkiej ilości zanieczyszczeń. Zazwyczaj zanieczyszczenia w wodorze wytwarzanym przez elektrolizę wody to tylko tlen i woda, a nie inne składniki (co może zapobiec zatruciu niektórych katalizatorów), co zapewnia wygodę produkcji wodoru o wysokiej czystości. Po oczyszczeniu wytworzony gaz może osiągnąć wskaźniki gazu przemysłowego klasy elektronicznej.
Wodór wytwarzany przez urządzenie do produkcji wodoru przepływa przez zbiornik buforowy w celu ustabilizowania ciśnienia roboczego układu oraz dalszego usunięcia wolnej wody z wodoru.
Po dotarciu wodoru do urządzenia oczyszczającego wodór, powstały w procesie elektrolizy wody wodór jest dalej oczyszczany, a tlen, woda i inne zanieczyszczenia w wodorze są usuwane z niego przy wykorzystaniu zasad reakcji katalitycznej i adsorpcji na sicie molekularnym.
Sprzęt może skonfigurować automatyczny system regulacji produkcji wodoru zgodnie z rzeczywistą sytuacją. Zmiany obciążenia gazem spowodują wahania ciśnienia w zbiorniku magazynowym wodoru. Nadajnik ciśnienia zainstalowany w zbiorniku magazynowym wyprowadzi sygnał 4-20 mA i wyśle go do PLC. Po porównaniu oryginalnej wartości zadanej i wykonaniu odwrotnej transformacji oraz obliczeń PID, wyprowadzony zostanie sygnał 20~4 mA, który zostanie wysłany do szafy prostownika w celu dostosowania wielkości prądu elektrolizy, osiągając w ten sposób cel automatycznej regulacji produkcji wodoru zgodnie ze zmianami obciążenia wodorem.
Urządzenia do produkcji wodoru metodą elektrolizy wody alkalicznej obejmują głównie następujące systemy:
(1)System wody surowcowej
Jedyną rzeczą, która reaguje w procesie produkcji wodoru przez elektrolizę wody, jest woda (H2O), którą należy stale uzupełniać surową wodą za pomocą pompy uzupełniającej wodę. Pozycja uzupełniania wody znajduje się na separatorze wodoru lub tlenu. Ponadto, niewielka ilość wodoru i tlenu musi zostać pobrana przy opuszczaniu systemu. wilgoci. Zużycie wody przez mały sprzęt wynosi 1L/Nm³H2, a w przypadku dużego sprzętu można je zmniejszyć do 0,9L/Nm³H2. System stale uzupełnia surową wodę. Poprzez uzupełnianie wody można utrzymać stabilność poziomu cieczy alkalicznej i stężenie alkaliów, a roztwór reakcyjny można uzupełniać w czasie. wody, aby utrzymać stężenie ługu.
2) Układ transformatorowo-prostowniczy
Ten system składa się głównie z dwóch urządzeń: transformatora i szafy prostownika. Jego główną funkcją jest konwersja prądu przemiennego 10/35 kV dostarczanego przez właściciela front-end na prąd stały wymagany przez elektrolizer i dostarczanie prądu stałego do elektrolizera. Część dostarczonej mocy jest wykorzystywana do bezpośredniego rozkładu wody. Cząsteczkami są wodór i tlen, a druga część generuje ciepło, które jest odprowadzane przez chłodnicę ługu poprzez wodę chłodzącą.
Większość transformatorów jest typu olejowego. Jeśli są umieszczone w pomieszczeniu lub w kontenerze, można użyć transformatorów typu suchego. Transformatory używane w urządzeniach do produkcji wodoru z wody elektrolitycznej są specjalnymi transformatorami i muszą być dopasowane do danych każdego elektrolizera, więc są to urządzenia dostosowane do indywidualnych potrzeb.
(3) system szaf rozdzielczych zasilania
Szafa rozdzielcza zasilania jest głównie używana do zasilania urządzeń 400 V lub powszechnie znanych jako 380 V do różnych komponentów z silnikami w systemach separacji i oczyszczania wodoru i tlenu za urządzeniami do produkcji wodoru z elektrolityczną wodą. Sprzęt obejmuje obieg alkaliów w systemie separacji wodoru i tlenu. Pompy, pompy do uzupełniania wody w systemach pomocniczych; przewody grzewcze w systemach suszenia i oczyszczania oraz systemy pomocnicze wymagane przez cały system, takie jak maszyny do czystej wody, agregaty chłodnicze, sprężarki powietrza, chłodnie kominowe i sprężarki wodoru typu back-end, maszyny do uwodornienia i inny sprzęt. Zasilanie obejmuje również zasilanie oświetlenia, monitoringu i innych systemów całej stacji.
(4) układ sterowania
System sterowania implementuje automatyczne sterowanie PLC. PLC zazwyczaj używa Siemens 1200 lub 1500. Jest wyposażony w interfejs interakcji człowiek-komputer ekran dotykowy, a obsługa i wyświetlanie parametrów każdego systemu sprzętu oraz wyświetlanie logiki sterowania są realizowane na ekranie dotykowym.
5)System cyrkulacji alkalicznej
W skład tego systemu wchodzą następujące główne urządzenia:
Separator wodoru i tlenu - pompa cyrkulacyjna alkaliów - zawór - filtr alkaliów - elektrolizer
Główny proces jest następujący: ciecz alkaliczna zmieszana z wodorem i tlenem w separatorze wodoru i tlenu jest oddzielana przez separator gaz-ciecz, a następnie przepływa z powrotem do pompy cyrkulacyjnej cieczy alkalicznej. Tutaj separator wodoru i separator tlenu są połączone, a pompa cyrkulacyjna cieczy alkalicznej będzie się cofać. Ciecz alkaliczna krąży do zaworu i filtra cieczy alkalicznej na tylnym końcu. Po odfiltrowaniu przez filtr dużych zanieczyszczeń, ciecz alkaliczna krąży do wnętrza elektrolizera.
(6)Układ wodorowy
Wodór jest generowany od strony elektrody katodowej i dociera do separatora wraz z systemem cyrkulacji cieczy alkalicznej. W separatorze, ponieważ sam wodór jest stosunkowo lekki, naturalnie oddzieli się od cieczy alkalicznej i dotrze do górnej części separatora, a następnie przejdzie przez rurociąg w celu dalszego oddzielenia i schłodzenia. Po schłodzeniu wodą, łapacz kropli wychwytuje krople i osiąga czystość około 99%, która dociera do tylnego systemu suszenia i oczyszczania.
Ewakuacja: Ewakuację wodoru stosuje się głównie podczas rozruchu i wyłączania, w przypadku nieprawidłowej pracy lub spadku czystości, a także w przypadku awarii.
(7) Układ tlenowy
Ścieżka tlenu jest podobna do ścieżki wodoru, ale przebiega w innym separatorze.
Ewakuacja: Obecnie większość projektów tlenowych jest realizowana poprzez ewakuację.
Wykorzystanie: Wartość wykorzystania tlenu ma znaczenie tylko w specjalnych projektach, takich jak niektóre scenariusze zastosowań, które mogą wykorzystywać zarówno wodór, jak i tlen o wysokiej czystości, takie jak producenci światłowodów. Istnieją również duże projekty, które zarezerwowały przestrzeń na wykorzystanie tlenu. Scenariusze zastosowań back-end to produkcja ciekłego tlenu po wysuszeniu i oczyszczeniu lub wykorzystanie tlenu medycznego za pośrednictwem systemu dyspersyjnego. Jednak udoskonalenie tych scenariuszy wykorzystania nie zostało jeszcze określone. Dalsze potwierdzenie.
(8) układ chłodzenia wodnego
Proces elektrolizy wody jest reakcją endotermiczną. Proces produkcji wodoru musi być zasilany energią elektryczną. Jednak energia elektryczna zużywana przez proces elektrolizy wody przekracza teoretyczną absorpcję ciepła reakcji elektrolizy wody. Oznacza to, że część energii elektrycznej zużywanej przez elektrolizer jest zamieniana na ciepło. Ta część Ciepło jest głównie wykorzystywane do ogrzewania układu cyrkulacji alkalicznej na początku, tak aby temperatura roztworu alkalicznego wzrosła do zakresu temperatur 90 ± 5 ° C wymaganego przez sprzęt. Jeśli elektrolizer nadal pracuje po osiągnięciu znamionowej temperatury, wytworzone ciepło musi zostać wykorzystane Woda chłodząca jest odprowadzana w celu utrzymania normalnej temperatury strefy reakcji elektrolizy. Wysoka temperatura w strefie reakcji elektrolizy może zmniejszyć zużycie energii, ale jeśli temperatura jest zbyt wysoka, membrana komory elektrolizy zostanie zniszczona, co również będzie szkodliwe dla długoterminowej pracy sprzętu.
Urządzenie to wymaga, aby temperatura robocza utrzymywała się na poziomie nie wyższym niż 95°C. Ponadto wytworzony wodór i tlen muszą być również chłodzone i osuszane, a chłodzone wodą urządzenie prostownika sterowanego krzemem jest również wyposażone w niezbędne rurociągi chłodzące.
Korpus pompy dużego sprzętu wymaga również udziału wody chłodzącej.
(9) Układ napełniania azotem i oczyszczania azotem
Przed debugowaniem i uruchomieniem urządzenia system musi zostać napełniony azotem w celu przeprowadzenia testu szczelności. Przed normalnym uruchomieniem faza gazowa systemu musi zostać również przedmuchana azotem, aby upewnić się, że gaz w przestrzeni fazy gazowej po obu stronach wodoru i tlenu znajduje się z dala od zakresu palności i wybuchowości.
Po wyłączeniu urządzenia system sterowania automatycznie utrzyma ciśnienie i zatrzyma pewną ilość wodoru i tlenu wewnątrz systemu. Jeśli ciśnienie nadal występuje po włączeniu urządzenia, nie ma potrzeby przeprowadzania oczyszczania. Jeśli jednak całe ciśnienie zostanie usunięte, konieczne będzie ponowne oczyszczenie. Działanie oczyszczania azotem.
(10) System suszenia (oczyszczania) wodoru (opcjonalnie)
Wodór wytwarzany w procesie elektrolizy wody jest osuszany przez równoległą suszarkę, a na koniec rozpylany przez filtr rurowy ze spiekanego niklu, aby uzyskać suchy wodór. (Zgodnie z wymaganiami użytkownika dotyczącymi wodoru produktowego, system może dodać urządzenie oczyszczające, a oczyszczanie wykorzystuje katalityczne odtlenianie bimetaliczne palladu i platyny).
Wodór wytworzony w urządzeniu do produkcji wodoru metodą elektrolizy wody jest przesyłany do urządzenia oczyszczającego wodór poprzez zbiornik buforowy.
Wodór najpierw przechodzi przez wieżę deoksygenacyjną. Pod wpływem katalizatora tlen zawarty w wodorze reaguje z wodorem, tworząc wodę.
Wzór reakcji: 2H2+O2 2H2O.
Następnie wodór przepływa przez skraplacz wodoru (który chłodzi gaz, aby skroplić parę wodną w gazie i wytworzyć wodę; skroplona woda jest automatycznie odprowadzana z układu przez kolektor cieczy) i wchodzi do wieży adsorpcyjnej.
Czas publikacji: 14-05-2024
