La unitat de producció d'hidrogen d'electròlisi inclou un conjunt complet d'equips de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua. L'equipament principal és:
1. Electrolitzador
2. Dispositiu de separació gas-líquid
3. Sistema d'assecat i depuració
4. La part elèctrica inclou: transformador, armari rectificador, armari de control del programa PLC, armari d'instruments, armari de distribució d'energia, ordinador amfitrió, etc.
5. El sistema auxiliar inclou principalment: dipòsit d'àlcali, dipòsit d'aigua de matèria primera, bomba de subministrament d'aigua, ampolla de nitrogen/barra de bus, etc.
6. El sistema auxiliar global de l'equip inclou: màquina d'aigua pura, torre d'aigua de refrigeració, refrigerador, compressor d'aire, etc.
A la unitat de producció d'hidrogen electrolític, l'aigua es descomposa en una part d'hidrogen i 1/2 part d'oxigen a l'electrolitzador sota l'acció del corrent continu. L'hidrogen i l'oxigen generats s'envien al separador gas-líquid juntament amb l'electròlit per a la separació. L'hidrogen i l'oxigen es refreden pels refrigeradors d'hidrogen i d'oxigen, i el receptor de gotes atrapa i elimina l'aigua, i després s'envia sota el control del sistema de control; l'electròlit passa per l'hidrogen, filtre àlcali d'oxigen, hidrogen, filtre àlcali d'oxigen, etc. sota l'acció de la bomba de circulació. refrigerador de líquid i després torneu a l'electròlisi per continuar l'electròlisi.
La pressió del sistema s'ajusta mitjançant el sistema de control de pressió i el sistema de control de pressió diferencial per satisfer els requisits dels processos i emmagatzematge posteriors.
L'hidrogen produït per electròlisi de l'aigua té els avantatges d'una gran puresa i poques impureses. En general, les impureses de l'hidrogen produïdes per l'electròlisi de l'aigua són només oxigen i aigua, i cap altre components (que poden evitar l'enverinament d'alguns catalitzadors), cosa que proporciona comoditat per produir hidrogen d'alta puresa. , després de la purificació, el gas produït pot arribar als indicadors de gas industrial de grau electrònic.
L'hidrogen produït pel dispositiu de producció d'hidrogen passa per un dipòsit d'amortiment per estabilitzar la pressió de treball del sistema i eliminar encara més l'aigua lliure de l'hidrogen.
Després que l'hidrogen entri al dispositiu de purificació d'hidrogen, l'hidrogen produït per l'electròlisi de l'aigua es purifica encara més i l'oxigen, l'aigua i altres impureses de l'hidrogen s'eliminen mitjançant els principis de la reacció catalítica i l'adsorció del tamís molecular.
L'equip pot configurar un sistema d'ajust automàtic per a la producció d'hidrogen segons la situació real. Els canvis en la càrrega de gas provocaran fluctuacions en la pressió del dipòsit d'emmagatzematge d'hidrogen. El transmissor de pressió instal·lat al dipòsit d'emmagatzematge emetrà un senyal de 4-20 mA i l'enviarà al PLC i, després de comparar el valor establert original i realitzar la transformació inversa i el càlcul PID, s'emet un senyal de 20 ~ 4 mA i s'envia a l'armari del rectificador a ajustar la mida del corrent d'electròlisi, aconseguint així el propòsit d'ajustar automàticament la producció d'hidrogen segons els canvis en la càrrega d'hidrogen.
L'equip de producció d'hidrogen per electròlisi d'aigua alcalina inclou principalment els sistemes següents:
(1) Sistema d'aigua de matèria primera
L'únic que reacciona en el procés de producció d'hidrogen per electròlisi de l'aigua és l'aigua (H2O), que s'ha de reposar contínuament amb aigua bruta mitjançant una bomba de reposició d'aigua. La posició de reposició d'aigua es troba al separador d'hidrogen o d'oxigen. A més, s'ha de treure una petita quantitat d'hidrogen i oxigen en sortir del sistema. d'humitat. El consum d'aigua dels equips petits és d'1L/Nm³H2, i el dels grans equips es pot reduir a 0,9L/Nm³H2. El sistema reposa contínuament aigua bruta. Mitjançant la reposició d'aigua, es pot mantenir l'estabilitat del nivell de líquid alcalí i la concentració d'àlcali i la solució de reacció es pot reposar a temps. d'aigua per mantenir la concentració de lixivia.
2) Sistema rectificador de transformador
Aquest sistema consta principalment de dos dispositius: un transformador i un armari rectificador. La seva funció principal és convertir la potència de CA de 10/35KV proporcionada pel propietari frontal en la potència de CC requerida per l'electròlitzador i subministrar energia de CC a l'electrolitzador. Una part de l'energia subministrada s'utilitza per descompondre directament l'aigua. Les molècules són l'hidrogen i l'oxigen, i l'altra part genera calor, que és extret pel refrigerador de lleixia a través de l'aigua de refrigeració.
La majoria dels transformadors són de tipus oli. Si es col·loca a l'interior o dins d'un contenidor, es poden utilitzar transformadors de tipus sec. Els transformadors utilitzats en els equips de producció d'hidrogen d'aigua electrolítica són transformadors especials i s'han de combinar segons les dades de cada electròlitzador, de manera que són equips personalitzats.
(3) sistema d'armari de distribució d'energia
L'armari de distribució d'energia s'utilitza principalment per subministrar equips de 400 V o comunament coneguts com a 380 V a diversos components amb motors en els sistemes de separació i purificació d'hidrogen i oxigen darrere dels equips de producció d'hidrogen d'aigua electrolítica. L'equip inclou la circulació alcalina en el marc de separació d'hidrogen i oxigen. Bombes, bombes de reposició d'aigua en sistemes auxiliars; cables de calefacció en sistemes d'assecat i purificació, i sistemes auxiliars requerits per tot el sistema, com ara màquines d'aigua pura, refrigeradors, compressors d'aire, torres de refrigeració i compressors d'hidrogen posteriors, màquines d'hidrogenació i altres equips La font d'alimentació també inclou la font d'alimentació per il·luminació, monitorització i altres sistemes de tota l'estació.
(4) sistema de control
El sistema de control implementa un control automàtic PLC. El PLC utilitza generalment Siemens 1200 o 1500. Està equipat amb una pantalla tàctil d'interfície d'interacció home-ordinador, i el funcionament i la visualització de paràmetres de cada sistema de l'equip i la visualització de la lògica de control es realitzen a la pantalla tàctil.
5) Sistema de circulació alcalina
Aquest sistema inclou principalment els següents equips principals:
Separador d'hidrogen i oxigen - bomba de circulació alcalina - vàlvula - filtre àlcali - electrolitzador
El procés principal és: el líquid alcalí barrejat amb hidrogen i oxigen al separador d'hidrogen i oxigen es separa pel separador de gas-líquid i després torna a la bomba de circulació de líquid alcalí. Aquí el separador d'hidrogen i el separador d'oxigen estan connectats, i la bomba de circulació de líquid alcalí refluxarà. El líquid alcalí circula cap a la vàlvula i el filtre de líquid alcalí a l'extrem posterior. Després que el filtre hagi filtrat grans impureses, el líquid alcalí circula a l'interior de l'electrolitzador.
(6) Sistema d'hidrogen
L'hidrogen es genera des del costat de l'elèctrode del càtode i arriba al separador juntament amb el sistema de circulació de líquid alcalí. Al separador, com que l'hidrogen en si és relativament lleuger, es separarà naturalment del líquid alcalí i arribarà a la part superior del separador, i després passarà per la canonada per a una separació i refredament addicionals. Després del refredament per aigua, el captador de gotes agafa les gotes i assoleix una puresa d'aproximadament el 99%, que arriba al sistema d'assecat i purificació posterior.
Evacuació: l'evacuació d'hidrogen s'utilitza principalment per a l'evacuació durant l'arrencada i l'aturada, el funcionament anormal o la fallada de puresa i l'evacuació de fallades.
(7) Sistema d'oxigen
El camí de l'oxigen és similar al de l'hidrogen, però en un separador diferent.
Evacuació: Actualment, la majoria dels projectes d'oxigen es tracten per evacuació.
Ús: el valor d'utilització de l'oxigen només és significatiu en projectes especials, com ara alguns escenaris d'aplicació que poden utilitzar tant hidrogen com oxigen d'alta puresa, com els fabricants de fibra òptica. També hi ha alguns grans projectes que tenen espai reservat per a l'aprofitament de l'oxigen. Els escenaris d'aplicació posterior són la producció d'oxigen líquid després de l'assecat i la purificació, o l'ús d'oxigen mèdic mitjançant un sistema de dispersió. Tanmateix, encara s'ha de determinar el perfeccionament d'aquests escenaris d'utilització. Més confirmació.
(8) sistema d'aigua de refrigeració
El procés d'electròlisi de l'aigua és una reacció endotèrmica. El procés de producció d'hidrogen s'ha de subministrar amb energia elèctrica. Tanmateix, l'energia elèctrica consumida pel procés d'electròlisi de l'aigua supera l'absorció de calor teòrica de la reacció d'electròlisi de l'aigua. És a dir, una part de l'electricitat utilitzada per l'electrolitzador es converteix en calor. Aquesta part La calor s'utilitza principalment per escalfar el sistema de circulació alcalina al principi, de manera que la temperatura de la solució alcalina s'eleva fins al rang de temperatura de 90 ± 5 ° C requerit per l'equip. Si l'electrolitzador continua funcionant després d'arribar a la temperatura nominal, s'ha d'utilitzar la calor generada L'aigua de refrigeració es treu per mantenir la temperatura normal de la zona de reacció d'electròlisi. L'alta temperatura a la zona de reacció d'electròlisi pot reduir el consum d'energia, però si la temperatura és massa alta, la membrana de la cambra d'electròlisi es destruirà, cosa que també perjudicarà el funcionament a llarg termini de l'equip.
Aquest dispositiu requereix que la temperatura de funcionament no es mantingui a més de 95 °C. A més, l'hidrogen i l'oxigen generats també s'han de refredar i deshumidificar, i el dispositiu rectificador controlat de silici refrigerat per aigua també està equipat amb les canonades de refrigeració necessàries.
El cos de la bomba d'equips grans també requereix la participació d'aigua de refrigeració.
(9) Sistema d'ompliment de nitrogen i purga de nitrogen
Abans de depurar i operar el dispositiu, el sistema s'ha d'omplir de nitrogen per a la prova d'estanquitat a l'aire. Abans de l'inici normal, també s'ha de purgar la fase gasosa del sistema amb nitrogen per assegurar-se que el gas de l'espai de la fase gasosa a banda i banda de l'hidrogen i l'oxigen estigui allunyat del rang inflamable i explosiu.
Després d'apagar l'equip, el sistema de control mantindrà automàticament la pressió i conservarà una certa quantitat d'hidrogen i oxigen dins del sistema. Si encara es troba la pressió quan l'equip està engegat, no cal que realitzeu la purga. Tanmateix, si s'elimina tota la pressió, caldrà tornar-la a purgar. Acció de purga de nitrogen.
(10) Sistema d'assecat (purificació) d'hidrogen (opcional)
L'hidrogen produït a partir de l'electròlisi de l'aigua es deshumidifica mitjançant un assecador paral·lel i, finalment, es pols mitjançant un filtre de tub de níquel sinteritzat per obtenir hidrogen sec. (Segons els requisits de l'usuari per a l'hidrogen del producte, el sistema pot afegir un dispositiu de purificació i la purificació utilitza desoxidació catalítica bimetàl·lica de pal·ladi-platí).
L'hidrogen produït pel dispositiu de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua s'envia al dispositiu de purificació d'hidrogen a través del dipòsit tampó.
L'hidrogen passa primer per la torre de desoxigenació. Sota l'acció del catalitzador, l'oxigen de l'hidrogen reacciona amb l'hidrogen per generar aigua.
Fórmula de reacció: 2H2+O2 2H2O.
Aleshores, l'hidrogen passa pel condensador d'hidrogen (que refreda el gas per condensar el vapor d'aigua del gas per generar aigua, i l'aigua condensada es descarrega automàticament fora del sistema a través del col·lector de líquid) i entra a la torre d'adsorció.
Hora de publicació: 14-maig-2024
