Jednostka do produkcji wodoru metodą elektrolizy obejmuje kompletny zestaw urządzeń do produkcji wodoru poprzez elektrolizę wody. Głównym wyposażeniem jest:
1. Elektrolizer
2. Urządzenie do separacji gazu i cieczy
3. System suszenia i oczyszczania
4. Część elektryczna obejmuje: transformator, szafkę prostownika, szafę sterowniczą programu PLC, szafkę przyrządową, szafkę rozdzielczą zasilania, komputer główny itp.
5. System pomocniczy obejmuje głównie: zbiornik alkaliczny, zbiornik wody na surowiec, pompę doprowadzającą wodę, butlę z azotem / szynę zbiorczą itp.
6. Ogólny system pomocniczy urządzenia obejmuje: maszynę czystej wody, wieżę wody chłodzącej, agregat chłodniczy, sprężarkę powietrza itp.
W elektrolizerze do wytwarzania wodoru woda pod wpływem prądu stałego rozkłada się w elektrolizerze na jedną część wodoru i 1/2 części tlenu. Wytworzony wodór i tlen przesyłane są wraz z elektrolitem do separatora gaz-ciecz w celu separacji. Wodór i tlen są schładzane przez chłodnice wodoru i tlenu, a łapacz kropli wychwytuje i usuwa wodę, a następnie jest wysyłany pod kontrolą układu sterowania; elektrolit przechodzi przez wodór, alkaliczny filtr tlenowy, wodór, alkaliczny filtr tlenowy itp. pod działaniem pompy obiegowej. chłodnicę cieczy, a następnie powrócić do elektrolizera, aby kontynuować elektrolizę.
Ciśnienie w układzie jest regulowane poprzez układ kontroli ciśnienia i układ kontroli różnicy ciśnień, aby spełnić wymagania kolejnych procesów i magazynowania.
Wodór wytwarzany w procesie elektrolizy wody ma zalety wysokiej czystości i niewielkiej ilości zanieczyszczeń. Zwykle zanieczyszczeniami wodoru wytwarzanymi w wyniku elektrolizy wody są tylko tlen i woda, a nie inne składniki (co pozwala uniknąć zatrucia niektórych katalizatorów), co zapewnia wygodę wytwarzania wodoru o wysokiej czystości. po oczyszczeniu wytworzony gaz może osiągnąć wskaźniki gazu przemysłowego klasy elektronicznej.
Wodór wytwarzany przez urządzenie do produkcji wodoru przechodzi przez zbiornik buforowy w celu ustabilizowania ciśnienia roboczego układu i dalszego usunięcia wolnej wody zawartej w wodorze.
Po wejściu wodoru do urządzenia do oczyszczania wodoru, wodór wytwarzany w wyniku elektrolizy wody jest dalej oczyszczany, a tlen, woda i inne zanieczyszczenia z wodoru są usuwane zgodnie z zasadami reakcji katalitycznej i adsorpcji na sicie molekularnym.
Urządzenie może skonfigurować system automatycznej regulacji produkcji wodoru w zależności od aktualnej sytuacji. Zmiany w obciążeniu gazem powodują wahania ciśnienia w zbiorniku wodoru. Przetwornik ciśnienia zainstalowany na zbiorniku będzie wysyłał sygnał 4-20 mA do sterownika PLC. Po porównaniu pierwotnie ustawionej wartości i wykonaniu transformacji odwrotnej oraz obliczeniu PID, sygnał 20 ~ 4 mA zostanie wysłany do szafy prostownika do dostosować wielkość prądu elektrolizy, osiągając w ten sposób cel automatycznej regulacji produkcji wodoru w zależności od zmian w ładunku wodoru.
Sprzęt do produkcji wodoru w procesie elektrolizy wody alkalicznej obejmuje głównie następujące systemy:
(1) System wody surowcowej
Jedyną rzeczą, która reaguje w procesie produkcji wodoru poprzez elektrolizę wody, jest woda (H2O), którą należy stale uzupełniać wodą surową za pomocą pompy uzupełniania wody. Miejsce uzupełniania wody znajduje się na separatorze wodoru lub tlenu. Dodatkowo przy opuszczaniu układu należy odprowadzić niewielką ilość wodoru i tlenu. wilgotnościowy. Zużycie wody przez mały sprzęt wynosi 1 l/Nm3H2, a przez duży sprzęt można zmniejszyć do 0,9 l/Nm3H2. System w sposób ciągły uzupełnia surową wodę. Poprzez uzupełnianie wody można utrzymać stabilność poziomu cieczy alkalicznej i stężenia alkaliów, a roztwór reakcyjny można uzupełnić na czas. wody, aby utrzymać stężenie ługu.
2) Układ prostownika transformatorowego
System ten składa się głównie z dwóch urządzeń: transformatora i szafy prostowniczej. Jego główną funkcją jest konwersja prądu przemiennego 10/35 KV dostarczonego przez właściciela frontonu na moc prądu stałego wymaganą przez elektrolizer i dostarczanie prądu stałego do elektrolizera. Część dostarczanej energii jest wykorzystywana do bezpośredniego rozkładu wody. Cząsteczkami są wodór i tlen, a druga część wytwarza ciepło, które jest odbierane przez chłodnicę ługu poprzez wodę chłodzącą.
Większość transformatorów jest typu olejowego. W przypadku umieszczenia w pomieszczeniu lub w pojemniku można zastosować transformatory suche. Transformatory stosowane w urządzeniach do produkcji wodoru w wodzie elektrolitycznej są transformatorami specjalnymi i muszą być dopasowane zgodnie z danymi każdego elektrolizera, aby były urządzeniami dostosowanymi do indywidualnych potrzeb.
(3) system szaf rozdzielczych zasilania
Szafa rozdzielcza zasilania służy głównie do zasilania sprzętu o napięciu 400 V lub powszechnie znanego jako 380 V do różnych komponentów z silnikami w systemach separacji i oczyszczania wodoru i tlenu za urządzeniami do produkcji wodoru z wodą elektrolityczną. Sprzęt obejmuje obieg alkaliów w ramach separacji wodoru i tlenu. Pompy, pompy do uzupełniania wody w układach pomocniczych; przewody grzejne w systemach suszenia i oczyszczania oraz systemy pomocnicze wymagane przez cały system, takie jak maszyny czystej wody, agregaty chłodnicze, sprężarki powietrza, wieże chłodnicze i końcowe sprężarki wodoru, maszyny do uwodornienia i inny sprzęt Zasilanie obejmuje również zasilanie dla oświetlenie, monitoring i inne systemy całego dworca.
(4) system sterowania
System sterowania realizuje automatyczne sterowanie PLC. Sterownik PLC zazwyczaj wykorzystuje Siemens 1200 lub 1500. Jest wyposażony w ekran dotykowy interfejsu interakcji człowiek-komputer, a obsługa i wyświetlanie parametrów każdego systemu urządzenia oraz wyświetlanie logiki sterowania są realizowane na ekranie dotykowym.
5) System cyrkulacji alkaliów
System ten obejmuje głównie następujące wyposażenie główne:
Separator wodoru i tlenu – pompa obiegowa alkaliów – zawór – filtr alkaliczny – elektrolizer
Główny proces polega na tym, że ciecz alkaliczna zmieszana z wodorem i tlenem w separatorze wodoru i tlenu jest oddzielana w separatorze gaz-ciecz, a następnie przepływa z powrotem do pompy obiegowej cieczy alkalicznej. Tutaj podłączony jest separator wodoru i separator tlenu, a pompa obiegowa cieczy alkalicznej będzie refluksować. Ciecz alkaliczna krąży do zaworu i filtra cieczy alkalicznej z tyłu. Po odfiltrowaniu przez filtr dużych zanieczyszczeń, ciecz alkaliczna krąży do wnętrza elektrolizera.
(6) Układ wodorowy
Wodór wytwarzany jest od strony elektrody katodowej i dociera do separatora wraz z układem cyrkulacji cieczy alkalicznej. W separatorze, ponieważ sam wodór jest stosunkowo lekki, w naturalny sposób oddzieli się od cieczy alkalicznej i dotrze do górnej części separatora, a następnie przejdzie rurociągiem w celu dalszej separacji i chłodzenia. Po schłodzeniu wodą łapacz kropli wychwytuje krople i osiąga czystość około 99%, która dociera do końcowego systemu suszenia i oczyszczania.
Opróżnianie: Odprowadzanie wodoru stosuje się głównie do ewakuacji podczas uruchamiania i wyłączania, nieprawidłowej pracy lub utraty czystości oraz usuwania usterek.
(7) Układ tlenowy
Droga dla tlenu jest podobna jak dla wodoru, ale w innym separatorze.
Ewakuacja: Obecnie większość projektów tlenowych realizowana jest metodą ewakuacji.
Wykorzystanie: Wartość wykorzystania tlenu ma znaczenie tylko w specjalnych projektach, takich jak niektóre scenariusze zastosowań, w których można wykorzystywać zarówno wodór, jak i tlen o wysokiej czystości, np. Producenci włókien optycznych. Istnieją również duże projekty, w których zarezerwowano przestrzeń na wykorzystanie tlenu. Scenariusze zastosowań końcowych obejmują produkcję ciekłego tlenu po suszeniu i oczyszczeniu lub wykorzystanie tlenu medycznego w systemie dyspersyjnym. Jednak udoskonalenie tych scenariuszy wykorzystania nie zostało jeszcze określone. Dalsze potwierdzenie.
(8)układ wody chłodzącej
Proces elektrolizy wody jest reakcją endotermiczną. Proces produkcji wodoru musi być zasilany energią elektryczną. Jednakże energia elektryczna zużywana w procesie elektrolizy wody przekracza teoretyczną absorpcję ciepła w reakcji elektrolizy wody. Oznacza to, że część energii elektrycznej zużywanej przez elektrolizer jest przekształcana w ciepło. Ta część Ciepło jest wykorzystywane głównie do ogrzewania układu cyrkulacji alkaliów na początku, tak że temperatura roztworu alkalicznego wzrasta do zakresu temperatur 90 ± 5°C wymaganego przez sprzęt. Jeśli elektrolizer po osiągnięciu temperatury znamionowej nadal pracuje, należy wykorzystać wytworzone ciepło. Woda chłodząca jest odprowadzana w celu utrzymania normalnej temperatury strefy reakcji elektrolizy. Wysoka temperatura w strefie reakcji elektrolizy może zmniejszyć zużycie energii, jednak jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, membrana komory elektrolizy ulegnie zniszczeniu, co również będzie miało niekorzystny wpływ na długoterminową pracę urządzenia.
To urządzenie wymaga utrzymywania temperatury roboczej nie wyższej niż 95°C. Ponadto wytworzony wodór i tlen muszą być również chłodzone i osuszane, a chłodzone wodą urządzenie prostownicze sterowane krzemem jest również wyposażone w niezbędne rurociągi chłodzące.
Korpus pompy dużego sprzętu wymaga również udziału wody chłodzącej.
(9) Układ napełniania azotem i usuwania azotu
Przed debugowaniem i uruchomieniem urządzenia należy napełnić system azotem w celu sprawdzenia szczelności. Przed normalnym uruchomieniem fazę gazową układu należy również przepłukać azotem, aby zapewnić, że gaz w przestrzeni fazy gazowej po obu stronach wodoru i tlenu znajduje się poza obszarem łatwopalnym i wybuchowym.
Po wyłączeniu urządzenia układ sterowania automatycznie utrzyma ciśnienie i zatrzyma pewną ilość wodoru i tlenu w układzie. Jeśli ciśnienie nadal występuje po włączeniu urządzenia, nie ma potrzeby wykonywania płukania. Jeśli jednak całe ciśnienie zostanie usunięte, konieczne będzie ponowne oczyszczenie. Akcja usuwania azotu.
(10) System suszenia (oczyszczania) wodoru (opcjonalnie)
Wodór powstały w wyniku elektrolizy wody jest osuszany w równoległej suszarce, a na koniec opylany przez filtr rurowy ze spiekanego niklu w celu uzyskania suchego wodoru. (Zgodnie z wymaganiami użytkownika dotyczącymi wodoru produktowego, do układu można dodać urządzenie oczyszczające, a do oczyszczania wykorzystuje się bimetaliczne odtlenianie katalityczne palladowo-platynowy).
Wodór wytwarzany przez urządzenie do produkcji wodoru poprzez elektrolizę wody jest przesyłany do urządzenia do oczyszczania wodoru poprzez zbiornik buforowy.
Wodór najpierw przechodzi przez wieżę odtleniającą. Pod działaniem katalizatora tlen zawarty w wodorze reaguje z wodorem, tworząc wodę.
Wzór reakcji: 2H2+O2 2H2O.
Następnie wodór przechodzi przez skraplacz wodoru (który chłodzi gaz w celu skroplenia pary wodnej w gazie i wytworzenia wody, a skroplona woda jest automatycznie odprowadzana z układu przez kolektor cieczy) i wchodzi do wieży adsorpcyjnej.
Czas publikacji: 14 maja 2024 r
