Az elektrolitikushidrogénA gyártóegység komplett vízelektrolízis készletet tartalmazhidrogéngyártóberendezések, a főbb berendezések a következők:
1. Elektrolizáló cella
2. Gáz-folyadék elválasztó berendezés
3. Szárító és tisztító rendszer
4. Az elektromos rész magában foglalja: transzformátort, egyenirányító szekrényt, PLC vezérlőszekrényt, műszerszekrényt, elosztószekrényt, felső számítógépet stb.
5. A segédrendszer főként a következőket tartalmazza: lúgos oldat tartály, nyersanyag víztartály, pótvíz szivattyú, nitrogén palack/gyűjtősín stb./ 6. A berendezés teljes segédrendszere a következőket tartalmazza: tisztavíz-gép, hűtőtorony, hűtő, légkompresszor stb.
hidrogén- és oxigénhűtők, és a vizet egy cseppcsapda gyűjti össze, mielőtt a vezérlőrendszer vezérlése alatt kivezetik; Az elektrolit áthaladhidrogénés oxigén-alkáli szűrők, hidrogén- és oxigén-alkáli hűtők a keringtető szivattyú hatására, majd visszatér az elektrolizáló cellába további elektrolízis céljából.
A rendszer nyomását a nyomásszabályozó rendszer és a nyomáskülönbség-szabályozó rendszer szabályozza, hogy megfeleljen a downstream folyamatok és a tárolás követelményeinek.
A vízelektrolízissel előállított hidrogén előnyei a nagy tisztaság és az alacsony szennyeződési szint. A vízelektrolízissel előállított hidrogéngáz szennyeződései általában csak oxigénből és vízből állnak, más összetevők nélkül (amivel elkerülhető bizonyos katalizátorok mérgezése). Ez megkönnyíti a nagy tisztaságú hidrogéngáz előállítását, és a tisztított gáz megfelel az elektronikai minőségű ipari gázok szabványainak.
A hidrogéntermelő 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 víz elektrolízisével előállított hidrogént tovább tisztítják a katalitikus reakció és a molekulaszűrő adszorpció elveinek alkalmazásával, hogy eltávolítsák az oxigént, a vizet és egyéb szennyeződéseket a hidrogénből.
A berendezés képes automatikus hidrogéntermelés-szabályozó rendszert beállítani a tényleges helyzetnek megfelelően. A gázterhelés változásai ingadozást okoznak a hidrogéntároló tartály nyomásában. A tároló tartályra szerelt nyomástávadó 4-20 mA-es jelet ad ki a PLC-nek az eredetileg beállított értékkel való összehasonlítás céljából, majd inverz transzformáció és PID-számítás után 20-4 mA-es jelet ad ki az egyenirányító szekrénybe az elektrolízisáram nagyságának beállításához, ezáltal elérve a hidrogéntermelés automatikus beállítását a hidrogénterhelés változásai szerint.
A víz elektrolízisével történő hidrogéntermelés során az egyetlen reakció a víz (H2O), amelyet folyamatosan nyersvízzel kell ellátni egy vízutántöltő szivattyún keresztül. Az utántöltő pozíció a hidrogén- vagy oxigénleválasztón található. Ezenkívül a hidrogénnek és az oxigénnek kis mennyiségű vizet kell elvennie a rendszerből való kilépéskor. Az alacsony vízfogyasztású berendezések akár 1 l/Nm³ H2-t is fogyaszthatnak, míg a nagyobb berendezések ezt 0,9 l/Nm³ H2-re csökkenthetik. A rendszer folyamatosan utántölti a nyersvizet, ami fenntartja a lúgos folyadék szintjének és koncentrációjának stabilitását. A reagált vizet is képes időben utántölteni a lúgos oldat koncentrációjának fenntartása érdekében.
- Transzformátor egyenirányító rendszer
Ez a rendszer főként két eszközből áll, egy transzformátorból és egy egyenirányító szekrényből. Fő funkciója, hogy a front-end tulajdonos által biztosított 10/35KV-os váltakozó áramot az elektrolizáló cella által igényelt egyenárammá alakítsa, és egyenárammal lássa el az elektrolizáló cellát. A betáplált energia egy részét a vízmolekulák hidrogénné és oxigénné történő közvetlen lebontására használják fel, a másik része pedig hőt termel, amelyet az alkáli hűtő a hűtővízen keresztül hajt végre.
A transzformátorok többsége olajüzemű. Beltéri vagy tartályba helyezve száraz transzformátorok használhatók. Az elektrolitikus víz-hidrogéngyártó berendezésekhez használt transzformátorok speciális transzformátorok, amelyeket az egyes elektrolizáló cellák adatai szerint kell illeszteni, tehát egyedi berendezéseknek minősülnek.
Jelenleg a leggyakrabban használt egyenirányító szekrény a tirisztoros típus, amelyet a berendezésgyártók hosszú használati ideje, nagy stabilitása és alacsony ára miatt támogatnak. Azonban a nagyméretű berendezéseknek a megújuló energia előállításhoz való adaptálásának szükségessége miatt a tirisztoros egyenirányító szekrények konverziós hatásfoka viszonylag alacsony. Jelenleg a különböző egyenirányító szekrénygyártók új IGBT egyenirányító szekrények bevezetésére törekszenek. Az IGBT már nagyon elterjedt más iparágakban, például a szélenergiában, és úgy vélik, hogy az IGBT egyenirányító szekrények a jövőben jelentős fejlődésen mennek keresztül.
- Elosztószekrény rendszer
Az elosztószekrényt elsősorban a hidrogén-oxigén elválasztó és tisztító rendszer motoros alkatrészeinek áramellátására használják az elektrolitikus víz-hidrogén előállító berendezés mögött, beleértve a 400 V-os vagy általában 380 V-os berendezéseket is. A berendezés magában foglalja a hidrogén-oxigén elválasztó keretrendszerében található lúgkeringető szivattyút és a segédrendszerben található pótvíz-szivattyút; A szárító és tisztító rendszer fűtővezetékeinek, valamint a teljes rendszerhez szükséges segédrendszereknek, például a tisztavíz-gépeknek, hűtőberendezéseknek, légkompresszoroknak, hűtőtornyoknak és a hátsó hidrogénkompresszoroknak, hidrogénezőgépeknek stb. a tápegysége magában foglalja a teljes állomás világításának, felügyeletének és egyéb rendszereinek tápegységét is.
- Control rendszer
A vezérlőrendszer PLC automatikus vezérlést valósít meg. A PLC általában Siemens 1200 vagy 1500 típusú, és ember-gép interakciós érintőképernyővel van felszerelve. A berendezés egyes rendszereinek működése és paramétereinek kijelzése, valamint a vezérlőlogika megjelenítése az érintőképernyőn valósul meg.
5. Lúgos oldat keringtető rendszer
Ez a rendszer főként a következő fő berendezéseket tartalmazza:
Hidrogén-oxigén leválasztó – Lúgos oldat keringtető szivattyú – Szelep – Lúgos oldat szűrő – Elektrolizáló cella
A fő folyamat a következő: a hidrogén-oxigén szeparátorban a hidrogénnel és oxigénnel kevert lúgos oldatot a gáz-folyadék szeparátor szétválasztja, és visszafolyatja a lúgos oldat keringető szivattyújába. A hidrogén- és oxigénszeparátor itt csatlakozik, és a lúgos oldat keringető szivattyúja a visszafolyatott lúgos oldatot a hátsó végén található szelephez és lúgos oldat szűrőhöz keringteti. Miután a szűrő kiszűrte a nagyobb szennyeződéseket, a lúgos oldat az elektrolizáló cella belsejébe kering.
6. Hidrogénrendszer
A hidrogéngáz a katódelektróda oldalán keletkezik, és az alkáli oldat keringtető rendszerével együtt eléri a szeparátort. A szeparátor belsejében a hidrogéngáz viszonylag könnyű, és természetes módon elválik az alkáli oldattól, elérve a szeparátor felső részét. Ezután csővezetékeken halad át további elválasztásra, hűtővízzel lehűtik, és egy cseppfogó összegyűjti, hogy körülbelül 99%-os tisztaságot érjen el, mielőtt elérné a hátsó szárító és tisztító rendszert.
Elszívás: A hidrogéngáz elszívását főként indítási és leállítási időszakokban, rendellenes működés esetén, vagy ha a tisztaság nem felel meg a szabványoknak, valamint hibaelhárításhoz alkalmazzák.
7. Oxigénrendszer
Az oxigén útvonala hasonló a hidrogénéhez, azzal a különbséggel, hogy különböző szeparátorokban történik.
Ürítés: Jelenleg a legtöbb projekt az oxigén kiürítésének módszerét alkalmazza.
Felhasználás: Az oxigén felhasználási értéke csak speciális projektekben jelentős, például olyan alkalmazásokban, amelyek hidrogént és nagy tisztaságú oxigént is képesek használni, mint például a száloptikai gyártók. Vannak olyan nagyszabású projektek is, amelyek helyet foglaltak el az oxigén felhasználására. A háttéralkalmazási forgatókönyvek a szárítás és tisztítás utáni folyékony oxigén előállítására, vagy diszperziós rendszereken keresztüli orvosi oxigén előállítására vonatkoznak. Ezen felhasználási forgatókönyvek pontossága azonban még további megerősítést igényel.
8. Hűtővízrendszer
A víz elektrolízise endoterm reakció, és a hidrogéntermeléshez elektromos energiát kell biztosítani. A víz elektrolízise során felhasznált elektromos energia azonban meghaladja a víz elektrolízis reakciójának elméleti hőelnyelését. Más szóval, az elektrolízis cellában felhasznált elektromos energia egy része hővé alakul, amelyet elsősorban a lúgos oldat keringtető rendszerének kezdeti melegítésére használnak fel, és a lúgos oldat hőmérsékletét a berendezés által megkívánt 90 ± 5 ℃-os hőmérsékleti tartományba emelik. Ha az elektrolízis cella a névleges hőmérséklet elérése után is működik, a keletkezett hőt a víz hűtésével kell elvezetni az elektrolízis reakciózóna normál hőmérsékletének fenntartása érdekében. Az elektrolízis reakciózónában uralkodó magas hőmérséklet csökkentheti az energiafogyasztást, de ha a hőmérséklet túl magas, az elektrolízis kamra membránja károsodhat, ami szintén káros lesz a berendezés hosszú távú működésére.
A készülék optimális üzemi hőmérsékletét legfeljebb 95 ℃-on kell tartani. Ezenkívül a keletkezett hidrogént és oxigént is le kell hűteni és páramentesíteni kell, és a vízhűtéses tirisztoros egyenirányító készülék a szükséges hűtővezetékekkel is fel van szerelve.
A nagy berendezések szivattyúháza hűtővíz részvételét is igényli.
- Nitrogén töltő és nitrogén tisztító rendszer
A készülék hibakeresése és üzemeltetése előtt nitrogénes tömörségi tesztet kell végezni a rendszeren. A normál indítás előtt a rendszer gázfázisát nitrogénnel kell átfúvatni, hogy a hidrogén és az oxigén mindkét oldalán lévő gázfázisú térben lévő gáz távol legyen a gyúlékony és robbanásveszélyes tartománytól.
A berendezés leállítása után a vezérlőrendszer automatikusan fenntartja a nyomást, és bizonyos mennyiségű hidrogént és oxigént tart vissza a rendszerben. Ha az indítás során a nyomás továbbra is fennáll, nincs szükség tisztítási művelet végrehajtására. Ha azonban a nyomás teljesen megszűnt, akkor ismét nitrogénes tisztítást kell végezni.
- Hidrogénes szárító (tisztító) rendszer (opcionális)
A víz elektrolíziséből előállított hidrogéngázt párhuzamos szárítóval páramentesítik, majd végül szinterezett nikkel csőszűrővel tisztítják, így száraz hidrogéngázt kapnak. A felhasználó hidrogénnel szembeni igényei szerint a rendszerhez egy tisztítóberendezés is hozzáadható, amely palládium-platina bimetál katalitikus oxigénmentesítést alkalmaz a tisztításhoz.
A vízelektrolízis hidrogéntermelő egység által termelt hidrogén egy puffertartályon keresztül a hidrogéntisztító egységbe kerül.
A hidrogéngáz először egy oxigénelvonó tornyon halad át, és egy katalizátor hatására a hidrogéngázban lévő oxigén reakcióba lép a hidrogéngázzal, vizet termelve.
Reakcióképlet: 2H2+O2 2H2O.
Ezután a hidrogéngáz áthalad egy hidrogénkondenzátoron (amely lehűti a gázt, hogy a vízgőzt vízzé kondenzálja, amely automatikusan egy kollektoron keresztül a rendszeren kívülre kerül), és belép az adszorpciós toronyba.
Közzététel ideje: 2024. dec. 03.
