Az elektrolitikushidrogénA termelési egység a víz elektrolízis teljes készletét tartalmazzahidrogéngyártóberendezések, a fő berendezésekkel, beleértve:
1. Elektrolitikus cella
2. Gázfolyadék-leválasztó berendezés
3. Szárító és tisztító rendszer
4. Az elektromos rész a következőket tartalmazza: transzformátor, egyenirányító szekrény, PLC vezérlőszekrény, műszerszekrény, elosztó szekrény, felső számítógép stb.
5. A segédrendszer főként a következőket tartalmazza: lúgoldat-tartály, nyersanyag-víztartály, pótvíz-szivattyú, nitrogénpalack/gyűjtősín stb./ 6. A berendezés általános segédrendszere a következőket tartalmazza: tisztavizes gép, hűtőtorony, hűtő, légkompresszor stb
hidrogén és oxigén hűtők, és a vizet egy cseppfogó gyűjti össze, mielőtt a vezérlőrendszer irányítása alatt kiküldené; Az elektrolit áthaladhidrogénés oxigén alkáli szűrők, hidrogén és oxigén alkáli hűtők rendre a keringtető szivattyú hatására, majd visszakerül az elektrolitikus cellába további elektrolízisre.
A rendszer nyomását a nyomásszabályozó rendszer és a nyomáskülönbség-szabályozó rendszer szabályozza, hogy megfeleljen a downstream folyamatok és a tárolás követelményeinek.
A víz elektrolízissel előállított hidrogén előnye a nagy tisztaság és az alacsony szennyeződés. A víz elektrolízisével előállított hidrogéngáz szennyeződései általában csak oxigén és víz, más komponensek nélkül (amelyek elkerülhetik bizonyos katalizátorok mérgezését). Ez kényelmessé teszi a nagy tisztaságú hidrogéngáz előállítását, és a tisztított gáz megfelel az elektronikus minőségű ipari gázok szabványainak.
A hidrogéngyártó egység által termelt hidrogén egy puffertartályon halad át, hogy stabilizálja a rendszer üzemi nyomását, és tovább távolítsa el a szabad vizet a hidrogénből.
A hidrogéntisztító berendezésbe való belépés után a vízelektrolízissel előállított hidrogént tovább tisztítják, a katalitikus reakció és a molekulaszita adszorpció elve alapján eltávolítják az oxigént, vizet és egyéb szennyeződéseket a hidrogénből.
A berendezés az aktuális helyzetnek megfelelően automatikus hidrogéntermelés-beállító rendszert tud felállítani. A gázterhelés változása a hidrogéntároló tartály nyomásának ingadozását okozza. A tárolótartályra szerelt nyomástávadó egy 4-20mA-es jelet ad ki a PLC-nek az eredeti beállított értékkel való összehasonlításhoz, majd inverz transzformáció és PID-számítás után 20-4mA-es jelet ad ki az egyenirányító szekrénybe, hogy beállítsa az egyenirányító méretét. elektrolízis áramot, ezzel elérve a hidrogéntermelés automatikus beállítását a hidrogénterhelés változásai szerint.
A víz elektrolízissel történő hidrogéntermelés folyamatában az egyetlen reakció a víz (H2O), amelyet egy vízutántöltő szivattyún keresztül folyamatosan nyersvízzel kell ellátni. Az utántöltési pozíció a hidrogén- vagy oxigénleválasztón található. Ezenkívül a hidrogénnek és az oxigénnek kis mennyiségű vizet kell elvennie, amikor elhagyja a rendszert. Az alacsony vízfogyasztású berendezések 1L/Nm³ H2-t fogyaszthatnak, míg a nagyobb berendezések 0,9L/Nm³ H2-re csökkentik. A rendszer folyamatosan pótolja a nyersvizet, ami megőrzi a lúgos folyadékszint és koncentráció stabilitását. A lúgos oldat koncentrációjának fenntartása érdekében a reagált vizet is képes időben pótolni.
- Transzformátor egyenirányító rendszer
Ez a rendszer alapvetően két eszközből áll, egy transzformátorból és egy egyenirányító szekrényből. Fő feladata, hogy a front-end tulajdonos által biztosított 10/35KV váltóáramot az elektrolitikus cella által igényelt egyenárammá alakítsa, és egyenárammal látja el az elektrolitikus cellát. A betáplált teljesítmény egy részét a vízmolekulák közvetlen hidrogénre és oxigénre történő lebontására fordítják, másik része pedig hőt termel, amit a lúgos hűtő a hűtővízen keresztül visz el.
A legtöbb transzformátor olaj típusú. Ha beltérben vagy konténerben helyezik el, száraz típusú transzformátorok használhatók. Az elektrolitikus víz-hidrogéngyártó berendezésekhez használt transzformátorok speciális transzformátorok, melyeket az egyes elektrolitikus cellák adatai szerint kell illeszteni, tehát egyedi berendezések.
Jelenleg a leggyakrabban használt egyenirányító szekrény a tirisztoros típus, amelyet hosszú használati ideje, nagy stabilitása és alacsony ára miatt támogatnak a berendezésgyártók. Mivel azonban a nagyüzemi berendezéseket a megújuló energia előtérbe történő adaptálására van szükség, a tirisztoros egyenirányító szekrények átalakítási hatékonysága viszonylag alacsony. Jelenleg a különböző egyenirányító szekrénygyártók új IGBT egyenirányító szekrények bevezetésére törekednek. Az IGBT már nagyon elterjedt más iparágakban, például a szélenergiában, és úgy gondolják, hogy az IGBT egyenirányító szekrények jelentős fejlődést fognak elérni a jövőben.
- Elosztó szekrényrendszer
Az elosztószekrényt főként az elektrolitikus víz-hidrogéntermelő berendezés mögötti hidrogén-oxigén-leválasztó és -tisztító rendszer motorjaival ellátott különféle alkatrészek áramellátására használják, beleértve a 400 V-os vagy általában 380 V-os berendezéseket. A berendezés tartalmazza a hidrogén-oxigén-leválasztó keretben található alkáli keringtető szivattyút és a segédrendszerben a pótvízszivattyút; A szárító- és tisztítórendszerben a fűtőszálak tápellátása, valamint a teljes rendszerhez szükséges segédrendszerek, mint a tisztavizes gépek, hűtők, légkompresszorok, hűtőtornyok, és hátsó hidrogénkompresszorok, hidrogénező gépek stb. ., tartalmazza az egész állomás világítási, felügyeleti és egyéb rendszereinek tápellátását is.
- Control rendszer
A vezérlőrendszer PLC automatikus vezérlést valósít meg. A PLC általában a Siemens 1200 vagy 1500 szabványt használja, és ember-gép interakciós interfész érintőképernyővel van felszerelve. Az érintőképernyőn valósul meg a berendezés egyes rendszereinek működése, paramétereinek megjelenítése, valamint a vezérlési logika megjelenítése.
5. Lúgoldat keringtető rendszer
Ez a rendszer főként a következő fő berendezéseket tartalmazza:
Hidrogén-oxigén-leválasztó – Lúgoldat keringető szivattyú – Szelep – Alkálioldat-szűrő – Elektrolitikus cella
A fő folyamat a következő: a hidrogén-oxigén szeparátorban lévő hidrogénnel és oxigénnel kevert lúgos oldatot a gáz-folyadék szeparátor választja el, és visszafolyató hűtő alatt a lúgos oldat keringető szivattyújához vezeti. Ide csatlakozik a hidrogén- és oxigénleválasztó, és a lúgos oldat keringető szivattyúja a visszafolyató hűtő alatt forralt lúgos oldatot a hátsó végén lévő szelephez és lúgos oldatszűrőhöz keringeti. Miután a szűrő kiszűri a nagy szennyeződéseket, a lúgos oldatot az elektrolitikus cella belsejébe keringtetik.
6.Hidrogén rendszer
A katódelektróda felől hidrogéngáz keletkezik, amely a lúgos oldat keringető rendszerével együtt jut el a szeparátorba. A szeparátor belsejében a hidrogéngáz viszonylag könnyű és természetesen elválik a lúgos oldattól, és eléri a szeparátor felső részét. Ezután csővezetékeken halad át a további elválasztáshoz, hűtővízzel lehűtik, majd egy cseppfogóval összegyűjtik, hogy elérje a körülbelül 99%-os tisztaságot, mielőtt elérné a hátsó szárító és tisztító rendszert.
Kiürítés: A hidrogéngáz kiürítését főként indítási és leállítási időszakokban, rendellenes műveleteknél, vagy amikor a tisztaság nem felel meg a szabványoknak, valamint hibaelhárításra használják.
7. Oxigénrendszer
Az oxigén útja hasonló a hidrogénéhez, azzal a különbséggel, hogy különböző szeparátorokban hajtják végre.
Ürítés: Jelenleg a legtöbb projekt az oxigénürítés módszerét alkalmazza.
Felhasználás: Az oxigén felhasználási értékének csak speciális projektekben van jelentősége, például olyan alkalmazásokban, amelyek hidrogént és nagy tisztaságú oxigént is tudnak használni, mint például az optikai szálas gyártók. Vannak olyan nagy projektek is, amelyekben helyet foglaltak az oxigén hasznosítására. A háttéralkalmazási forgatókönyvek folyékony oxigén előállítására szolgálnak szárítás és tisztítás után, vagy orvosi oxigén előállítására diszperziós rendszereken keresztül. Ezeknek a felhasználási forgatókönyveknek a pontossága azonban még további megerősítésre szorul.
8. Hűtővíz rendszer
A víz elektrolízise endoterm reakció, a hidrogéntermelés folyamatát elektromos energiával kell ellátni. A vízelektrolízis folyamatában felhasznált elektromos energia azonban meghaladja a vízelektrolízis reakció elméleti hőelnyelését. Más szavakkal, az elektrolizáló cellában felhasznált elektromosság egy része hővé alakul, amelyet főként a lúgos oldat keringető rendszerének felfűtésére használnak fel, és a lúgos oldat hőmérsékletét a kívánt 90 ± 5 hőmérsékleti tartományra emelik. ℃ a berendezéshez. Ha az elektrolizáló cella a névleges hőmérséklet elérése után tovább működik, a termelt hőt hűtővízzel kell előállítani az elektrolízis reakciózóna normál hőmérsékletének fenntartásához. Az elektrolízis reakciózónában a magas hőmérséklet csökkentheti az energiafogyasztást, de túl magas hőmérséklet esetén az elektrolíziskamra membránja sérül, ami a berendezés hosszú távú működését is károsítja.
A készülék optimális működési hőmérsékletét legfeljebb 95 ℃-on kell tartani. Emellett a keletkező hidrogént és oxigént is hűteni és páramentesíteni kell, valamint a vízhűtéses tirisztoros egyenirányító berendezést is fel kell szerelni a szükséges hűtővezetékekkel.
A nagy berendezések szivattyúháza hűtővíz részvételét is igényli.
- Nitrogén töltő és nitrogén öblítő rendszer
A hibakeresés és a készülék működtetése előtt nitrogéntömörségi tesztet kell végezni a rendszeren. A normál üzembe helyezés előtt a rendszer gázfázisának nitrogénnel történő átöblítése is szükséges, hogy a gázfázistérben a hidrogén és oxigén mindkét oldalán a gáz távol legyen a gyúlékony és robbanásveszélyes tartománytól.
A berendezés leállítása után a vezérlőrendszer automatikusan fenntartja a nyomást, és visszatart bizonyos mennyiségű hidrogént és oxigént a rendszerben. Ha a nyomás továbbra is fennáll az indítás során, nem szükséges öblítést végrehajtani. Ha azonban a nyomás teljesen lecsökken, ismét el kell végezni a nitrogén-öblítést.
- Hidrogénes szárító (tisztító) rendszer (opcionális)
A víz elektrolízisével előállított hidrogéngázt párhuzamos szárítóval párátlanítják, végül szinterezett nikkelcsőszűrővel tisztítják, így száraz hidrogéngázt kapnak. A termék hidrogénnel szembeni felhasználói igénye szerint a rendszer hozzáadhat egy tisztítóberendezést, amely palládium-platina bimetál katalitikus dezoxigénezést alkalmaz a tisztításhoz.
A víz-elektrolízis hidrogéntermelő egység által termelt hidrogén egy puffertartályon keresztül kerül a hidrogéntisztító egységbe.
A hidrogéngáz először egy oxigéntelenítő tornyon halad át, és egy katalizátor hatására a hidrogéngázban lévő oxigén reakcióba lép a hidrogéngázzal, és víz keletkezik.
A reakció képlete: 2H2+O2 2H2O.
Ezután a hidrogéngáz áthalad egy hidrogénkondenzátoron (amely lehűti a gázt, hogy a vízgőzt vízzé kondenzálja, amely egy kollektoron keresztül automatikusan kiürül a rendszeren kívülre), és belép az adszorpciós toronyba.
Feladás időpontja: 2024. december 03
