Det elektrolytiskehydrogenproduksjonsenheten inkluderer et komplett sett med vannelektrolysehydrogenproduksjonsutstyr, med hovedutstyret inkludert:
1. Elektrolytisk celle
2. Gassvæskeseparasjonsanordning
3. Tørke- og rensesystem
4. Den elektriske delen inkluderer: transformator, likeretterskap, PLS styreskap, instrumentskap, distribusjonsskap, øvre datamaskin, etc.
5. Hjelpesystemet inkluderer hovedsakelig: alkaliløsningstank, råvarevanntank, etterfyllingsvannpumpe, nitrogensylinder/samleskinne, etc/ 6. Det overordnede hjelpesystemet til utstyret inkluderer: rent vannmaskin, kjøletårn, kjøler, luftkompressor osv
hydrogen- og oksygenkjølere, og vannet samles opp av en dryppfelle før det sendes ut under kontroll av kontrollsystemet; Elektrolytten går gjennomhydrogenog oksygen alkalifiltre, henholdsvis hydrogen og oksygen alkalikjølere under påvirkning av sirkulasjonspumpen, og returnerer deretter til elektrolysecellen for videre elektrolyse.
Trykket i systemet reguleres av trykkkontrollsystemet og differensialtrykkkontrollsystemet for å møte kravene til nedstrøms prosesser og lagring.
Hydrogenet som produseres ved vannelektrolyse har fordelene med høy renhet og lite urenheter. Vanligvis er urenhetene i hydrogengassen produsert ved vannelektrolyse kun oksygen og vann, uten andre komponenter (som kan unngå forgiftning av visse katalysatorer). Dette gir bekvemmelighet for å produsere høyrent hydrogengass, og den rensede gassen kan oppfylle standardene for industrielle gasser av elektronisk kvalitet.
Hydrogenet som produseres av hydrogenproduksjonsenheten passerer gjennom en buffertank for å stabilisere systemets arbeidstrykk og ytterligere fjerne fritt vann fra hydrogenet.
Etter å ha kommet inn i hydrogenrenseanordningen, renses hydrogenet produsert ved vannelektrolyse ytterligere ved å bruke prinsippene for katalytisk reaksjon og molekylsiktadsorpsjon for å fjerne oksygen, vann og andre urenheter fra hydrogenet.
Utstyret kan sette opp et automatisk justeringssystem for hydrogenproduksjon i henhold til den faktiske situasjonen. Endringer i gassbelastningen vil forårsake svingninger i trykket i hydrogenlagringstanken. Trykktransmitteren som er installert på lagertanken vil sende ut et 4-20mA-signal til PLS-en for sammenligning med den opprinnelige innstilte verdien, og etter invers transformasjon og PID-beregning, sende ut et 20-4mA-signal til likeretterskapet for å justere størrelsen på elektrolysestrøm, for derved å oppnå formålet med automatisk justering av hydrogenproduksjon i henhold til endringer i hydrogenbelastning.
Den eneste reaksjonen i prosessen med hydrogenproduksjon ved vannelektrolyse er vann (H2O), som kontinuerlig må tilføres råvann gjennom en vannpåfyllingspumpe. Etterfyllingsposisjonen er plassert på hydrogen- eller oksygenseparatoren. I tillegg må hydrogen og oksygen ta bort en liten mengde vann når de forlater systemet. Utstyr med lavt vannforbruk kan forbruke 1L/Nm ³ H2, mens større utstyr kan redusere det til 0,9L/Nm ³ H2. Systemet fyller kontinuerlig på råvann, noe som kan opprettholde stabiliteten til det alkaliske væskenivået og konsentrasjonen. Det kan også fylle på det reagerte vannet i tide for å opprettholde konsentrasjonen av den alkaliske løsningen.
- Transformator likerettersystem
Dette systemet består hovedsakelig av to enheter, en transformator og et likeretterskap. Hovedfunksjonen er å konvertere 10/35KV vekselstrøm levert av front-end-eieren til likestrøm som kreves av elektrolysecellen, og levere likestrøm til elektrolysecellen. En del av den tilførte kraften brukes til å dekomponere vannmolekyler direkte til hydrogen og oksygen, og den andre delen genererer varme, som bæres av alkalikjøleren gjennom kjølevann.
De fleste transformatorene er av oljetype. Hvis den plasseres innendørs eller inne i en beholder, kan tørrtransformatorer brukes. Transformatorene som brukes til produksjonsutstyr for elektrolytisk vannhydrogen er spesielle transformatorer som må matches i henhold til dataene til hver elektrolysecelle, så de er tilpasset utstyr.
For tiden er det mest brukte likeretterskapet tyristortypen, som støttes av utstyrsprodusenter på grunn av sin lange brukstid, høye stabilitet og lave pris. Men på grunn av behovet for å tilpasse storskala utstyr til front-end fornybar energi, er konverteringseffektiviteten til tyristor likeretterskap relativt lav. For tiden streber forskjellige likeretterskapprodusenter etter å ta i bruk nye IGBT likeretterskap. IGBT er allerede svært vanlig i andre bransjer som vindkraft, og det antas at IGBT likeretterskap vil ha en betydelig utvikling i fremtiden.
- Fordelingsskapsystem
Distribusjonsskapet brukes hovedsakelig til å levere strøm til ulike komponenter med motorer i hydrogenoksygenseparasjons- og rensesystemet bak det elektrolytiske vannhydrogenproduksjonsutstyret, inkludert 400V eller ofte referert til som 380V-utstyr. Utstyret inkluderer alkalisirkulasjonspumpen i hydrogenoksygenseparasjonsrammeverket og etterfyllingsvannpumpen i hjelpesystemet; Strømforsyningen til varmetrådene i tørke- og rensesystemet, samt hjelpesystemene som kreves for hele systemet som rent vannmaskiner, kjølere, luftkompressorer, kjøletårn og back-end hydrogenkompressorer, hydrogeneringsmaskiner, etc. ., inkluderer også strømforsyningen for belysning, overvåking og andre systemer for hele stasjonen.
- Control system
Kontrollsystemet implementerer automatisk PLS-styring. PLS-en bruker generelt Siemens 1200 eller 1500, og er utstyrt med en berøringsskjerm for interaksjon mellom menneske og maskin. Betjening og parametervisning av hvert system av utstyret samt visning av kontrolllogikk realiseres på berøringsskjermen.
5. Alkaliløsning sirkulasjonssystem
Dette systemet inkluderer hovedsakelig følgende hovedutstyr:
Hydrogen oksygen separator – Alkali løsning sirkulasjonspumpe – Ventil – Alkali løsning filter – Elektrolytisk celle
Hovedprosessen er som følger: den alkaliske løsningen blandet med hydrogen og oksygen i hydrogenoksygenseparatoren separeres av gass-væskeseparatoren og tilbakeløp til sirkulasjonspumpen for alkalisk løsning. Hydrogenseparatoren og oksygenseparatoren er koblet til her, og sirkulasjonspumpen for alkalisk løsning sirkulerer den tilbakeløpskjølte alkaliske løsningen til ventilen og alkalisk løsningsfilter i bakenden. Etter at filteret filtrerer ut store urenheter, sirkuleres den alkaliske løsningen til innsiden av elektrolysecellen.
6. Hydrogensystem
Hydrogengass genereres fra katodeelektrodesiden og når separatoren sammen med sirkulasjonssystemet for alkalisk løsning. Inne i separatoren er hydrogengass relativt lett og naturlig separert fra den alkaliske løsningen, og når den øvre delen av separatoren. Deretter passerer den gjennom rørledninger for ytterligere separering, avkjøles med kjølevann og samles opp av en dryppfanger for å oppnå en renhet på ca. 99 % før den når bakendens tørke- og rensesystem.
Evakuering: Evakuering av hydrogengass brukes hovedsakelig under oppstarts- og stansperioder, unormale operasjoner, eller når renhet ikke oppfyller standarder, samt for feilsøking.
7. Oksygensystem
Oksygenveien er lik den for hydrogen, bortsett fra at den utføres i forskjellige separatorer.
Tømming: Foreløpig bruker de fleste prosjekter metoden for å tømme oksygen.
Utnyttelse: Utnyttelsesverdien av oksygen er kun meningsfull i spesielle prosjekter, for eksempel applikasjoner som kan bruke både hydrogen og oksygen med høy renhet, for eksempel fiberoptikkprodusenter. Det er også noen store prosjekter som har reservert plass til utnyttelse av oksygen. Backend-applikasjonsscenariene er for produksjon av flytende oksygen etter tørking og rensing, eller for medisinsk oksygen gjennom dispersjonssystemer. Imidlertid trenger nøyaktigheten av disse utnyttelsesscenariene fortsatt ytterligere bekreftelse.
8. Kjølevannssystem
Elektrolyseprosessen av vann er en endoterm reaksjon, og hydrogenproduksjonsprosessen må tilføres elektrisk energi. Imidlertid overstiger den elektriske energien som forbrukes i vannelektrolyseprosessen den teoretiske varmeabsorpsjonen til vannelektrolysereaksjonen. Med andre ord blir en del av elektrisiteten som brukes i elektrolysecellen omdannet til varme, som hovedsakelig brukes til å varme opp sirkulasjonssystemet for alkalisk løsning i begynnelsen, og øker temperaturen på den alkaliske løsningen til det nødvendige temperaturområdet på 90 ± 5 ℃ for utstyret. Hvis elektrolysecellen fortsetter å fungere etter å ha nådd den nominelle temperaturen, må den genererte varmen utføres av kjølevann for å opprettholde normal temperatur i elektrolysereaksjonssonen. Den høye temperaturen i elektrolysereaksjonssonen kan redusere energiforbruket, men hvis temperaturen er for høy, vil membranen i elektrolysekammeret bli skadet, noe som også vil være skadelig for den langsiktige driften av utstyret.
Den optimale driftstemperaturen for denne enheten må ikke holdes på mer enn 95 ℃. I tillegg må det genererte hydrogenet og oksygenet også avkjøles og avfuktes, og den vannkjølte tyristor-likeretterenheten er også utstyrt med nødvendige kjølerørledninger.
Pumpekroppen til stort utstyr krever også deltakelse av kjølevann.
- Nitrogenfylling og nitrogenspylingssystem
Før du feilsøker og bruker enheten, bør en tetthetstest for nitrogen utføres på systemet. Før normal oppstart er det også nødvendig å rense gassfasen i systemet med nitrogen for å sikre at gassen i gassfaserommet på begge sider av hydrogenet og oksygenet er langt unna det brennbare og eksplosive området.
Etter at utstyret er slått av, vil kontrollsystemet automatisk opprettholde trykket og beholde en viss mengde hydrogen og oksygen inne i systemet. Hvis trykket fortsatt er tilstede under oppstart, er det ikke nødvendig å utføre en rensehandling. Men hvis trykket er fullstendig lettet, må en nitrogenspylingshandling utføres på nytt.
- Hydrogen tørking (rensing) system (valgfritt)
Hydrogengassen fremstilt fra vannelektrolyse avfuktes av en parallell tørketrommel og renses til slutt med et sintret nikkelrørfilter for å oppnå tørr hydrogengass. I henhold til brukerens krav til produkthydrogen, kan systemet legge til en renseenhet, som bruker palladiumplatina bimetallisk katalytisk deoksygenering for rensing.
Hydrogenet som produseres av vannelektrolysehydrogenproduksjonsenheten sendes til hydrogenrenseenheten gjennom en buffertank.
Hydrogengassen passerer først gjennom et deoksygeneringstårn, og under påvirkning av en katalysator reagerer oksygenet i hydrogengassen med hydrogengassen for å produsere vann.
Reaksjonsformel: 2H2+O2 2H2O.
Deretter passerer hydrogengassen gjennom en hydrogenkondensator (som avkjøler gassen for å kondensere vanndamp til vann, som automatisk slippes ut utenfor systemet gjennom en oppsamler) og kommer inn i adsorpsjonstårnet.
Innleggstid: Des-03-2024
