L'electrolítichidrogenunitat de producció inclou un conjunt complet d'electròlisi d'aiguahidrogenequips de producció, amb l'equip principal que inclou:
1. Cèl·lula electrolítica
2. Dispositiu de separació de gas líquid
3. Sistema d'assecat i depuració
4. La part elèctrica inclou: transformador, armari rectificador, armari de control PLC, armari d'instruments, armari de distribució, ordinador superior, etc.
5. El sistema auxiliar inclou principalment: dipòsit de solució alcalina, dipòsit d'aigua de matèries primeres, bomba d'aigua de compensació, cilindre/barra de nitrogen, etc./ 6. El sistema auxiliar general de l'equip inclou: màquina d'aigua pura, torre de refrigeració, refrigerador, compressor d'aire, etc
refrigeradors d'hidrogen i oxigen, i l'aigua es recull mitjançant una trampa de degoteig abans de ser enviada sota el control del sistema de control; L'electròlit passahidrogeni filtres àlcalis d'oxigen, refrigeradors d'àlcali d'hidrogen i oxigen, respectivament sota l'acció de la bomba de circulació, i després torna a la cel·la electrolítica per a una electròlisi posterior.
La pressió del sistema està regulada pel sistema de control de pressió i el sistema de control de pressió diferencial per satisfer els requisits dels processos i emmagatzematge aigües avall.
L'hidrogen produït per l'electròlisi de l'aigua té els avantatges d'una gran puresa i poca impuresa. Normalment, les impureses del gas hidrogen produït per l'electròlisi de l'aigua són només oxigen i aigua, sense altres components (que poden evitar l'enverinament de determinats catalitzadors). Això proporciona comoditat per produir gas d'hidrogen d'alta puresa i el gas purificat pot complir els estàndards dels gasos industrials de grau electrònic.
L'hidrogen produït per la unitat 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 d'entrar al dispositiu de purificació d'hidrogen, l'hidrogen produït per l'electròlisi de l'aigua es purifica encara més, utilitzant els principis de la reacció catalítica i l'adsorció del tamís molecular per eliminar l'oxigen, l'aigua i altres impureses de l'hidrogen.
L'equip pot configurar un sistema d'ajust automàtic de 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 al PLC per comparar-lo amb el valor establert original i, després de la transformació inversa i el càlcul PID, emetrà un senyal de 20-4 mA al armari del rectificador per ajustar la mida del corrent d'electròlisi, aconseguint així el propòsit d'ajust automàtic de la producció d'hidrogen segons els canvis en la càrrega d'hidrogen.
L'única reacció en el procés de producció d'hidrogen per electròlisi de l'aigua és l'aigua (H2O), que s'ha de subministrar contínuament amb aigua bruta mitjançant una bomba de reposició d'aigua. La posició de reposició es troba al separador d'hidrogen o d'oxigen. A més, l'hidrogen i l'oxigen han de treure una petita quantitat d'aigua quan surten del sistema. Els equips amb baix consum d'aigua poden consumir 1L/Nm³ H2, mentre que els equips més grans poden reduir-lo a 0,9L/Nm³ H2. El sistema omple l'aigua crua contínuament, cosa que pot mantenir l'estabilitat del nivell i la concentració del líquid alcalí. També pot reposar l'aigua reaccionada de manera oportuna per mantenir la concentració de la solució alcalina.
- 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 la cèl·lula electrolítica i subministrar energia de CC a la cel·la electrolítica. Una part de l'energia subministrada s'utilitza per descompondre directament les molècules d'aigua en hidrogen i oxigen, i l'altra part genera calor, que és realitzada pel refrigerador alcalí 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 per als equips de producció d'hidrogen d'aigua electrolítica són transformadors especials que s'han de combinar segons les dades de cada cel·la electrolítica, de manera que són equips personalitzats.
Actualment, l'armari rectificador més utilitzat és el tipus tiristor, que és compatible amb els fabricants d'equips a causa del seu llarg temps d'ús, alta estabilitat i baix preu. Tanmateix, a causa de la necessitat d'adaptar equips a gran escala a l'energia renovable frontal, l'eficiència de conversió dels armaris rectificadors de tiristors és relativament baixa. Actualment, diversos fabricants d'armaris rectificadors s'esforcen per adoptar nous armaris rectificadors IGBT. L'IGBT ja és molt comú en altres indústries com l'eòlica, i es creu que els armaris rectificadors IGBT tindran un desenvolupament important en el futur.
- Sistema d'armaris de distribució
L'armari de distribució s'utilitza principalment per subministrar energia a diversos components amb motors en el sistema de separació i purificació d'oxigen d'hidrogen darrere de l'equip de producció d'hidrogen d'aigua electrolítica, inclòs 400V o comunament conegut com a equip de 380V. L'equip inclou la bomba de circulació alcalina al marc de separació d'oxigen d'hidrogen i la bomba d'aigua de relleu al sistema auxiliar; La font d'alimentació dels cables de calefacció del sistema d'assecat i depuració, així com els sistemes auxiliars necessaris per a tot el sistema, com ara màquines d'aigua pura, refrigeradors, compressors d'aire, torres de refrigeració i compressors d'hidrogen posteriors, màquines d'hidrogenació, etc. ., també inclou la font d'alimentació de l'enllumenat, vigilància i altres sistemes de tota l'estació.
- Control sistema
El sistema de control implementa un control automàtic PLC. El PLC generalment adopta Siemens 1200 o 1500 i està equipat amb una pantalla tàctil d'interfície d'interacció home-màquina. El funcionament i la visualització de paràmetres de cada sistema de l'equip així com la visualització de la lògica de control es realitzen a la pantalla tàctil.
5. Sistema de circulació de la solució alcalina
Aquest sistema inclou principalment els següents equips principals:
Separador d'oxigen d'hidrogen – Bomba de circulació de solució alcalina – Vàlvula – Filtre de solució alcalina – Cèl·lula electrolítica
El procés principal és el següent: la solució alcalina barrejada amb hidrogen i oxigen al separador d'oxigen d'hidrogen es separa pel separador de gas-líquid i es refluxa a la bomba de circulació de la solució alcalina. El separador d'hidrogen i el separador d'oxigen estan connectats aquí, i la bomba de circulació de la solució alcalina fa circular la solució alcalina refluxada a la vàlvula i al filtre de solució alcalina a la part posterior. Després que el filtre hagi filtrat grans impureses, la solució alcalina es fa circular a l'interior de la cel·la electrolítica.
6.Sistema d'hidrogen
El gas d'hidrogen es genera des del costat de l'elèctrode del càtode i arriba al separador juntament amb el sistema de circulació de la solució alcalina. Dins del separador, el gas hidrogen és relativament lleuger i naturalment separat de la solució alcalina, arribant a la part superior del separador. A continuació, passa per canonades per a una separació addicional, es refreda amb aigua de refrigeració i es recull per un receptor de degoteig per aconseguir una puresa d'aproximadament el 99% abans d'arribar al sistema d'assecat i purificació posterior.
Evacuació: l'evacuació de gas d'hidrogen s'utilitza principalment durant els períodes d'engegada i parada, operacions anormals o quan la puresa no compleix els estàndards, així com per a la resolució de problemes.
7. Sistema d'oxigen
La via de l'oxigen és semblant a la de l'hidrogen, excepte que es realitza en diferents separadors.
Buidat: actualment, la majoria de projectes utilitzen el mètode de buidatge d'oxigen.
Ús: el valor d'utilització de l'oxigen només és significatiu en projectes especials, com ara aplicacions 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 de fons són per a la producció d'oxigen líquid després de l'assecat i la purificació, o per a l'oxigen mèdic mitjançant sistemes de dispersió. Tanmateix, la precisió d'aquests escenaris d'utilització encara necessita una confirmació addicional.
8. Sistema d'aigua de refrigeració
El procés d'electròlisi de l'aigua és una reacció endotèrmica i el procés de producció d'hidrogen s'ha de subministrar amb energia elèctrica. Tanmateix, l'energia elèctrica consumida en el procés d'electròlisi de l'aigua supera l'absorció de calor teòrica de la reacció d'electròlisi de l'aigua. En altres paraules, una part de l'electricitat utilitzada a la cèl·lula d'electròlisi es converteix en calor, que s'utilitza principalment per escalfar el sistema de circulació de la solució alcalina al principi, augmentant la temperatura de la solució alcalina fins al rang de temperatura necessari de 90 ± 5. ℃ per a l'equip. Si la cèl·lula d'electròlisi continua funcionant després d'haver arribat a la temperatura nominal, la calor generada s'ha de dur a terme refrigerant aigua 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, el diafragma de la cambra d'electròlisi es farà malbé, cosa que també perjudicarà el funcionament a llarg termini de l'equip.
La temperatura de funcionament òptima per a aquest dispositiu s'ha de mantenir a no més de 95 ℃. A més, l'hidrogen i l'oxigen generats també s'han de refredar i deshumidificar, i el dispositiu rectificador de tiristors 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.
- Sistema d'ompliment de nitrogen i purga de nitrogen
Abans de depurar i operar el dispositiu, s'ha de realitzar una prova d'estanquitat al nitrogen al sistema. Abans de l'inici normal, també cal purgar la fase gasosa del sistema amb nitrogen per assegurar-se que el gas a l'espai de la fase gasosa a banda i banda de l'hidrogen i l'oxigen estigui lluny 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 la pressió encara està present durant l'arrencada, no cal fer una acció de purga. Tanmateix, si la pressió s'alleuja completament, s'ha de tornar a realitzar una acció de purga de nitrogen.
- Sistema d'assecat (purificació) d'hidrogen (opcional)
El gas d'hidrogen preparat a partir de l'electròlisi de l'aigua es deshumidifica mitjançant un assecador paral·lel i, finalment, es purifica mitjançant un filtre de tub de níquel sinteritzat per obtenir gas d'hidrogen sec. Segons els requisits de l'usuari per a l'hidrogen del producte, el sistema pot afegir un dispositiu de purificació, que utilitza desoxigenació catalítica bimetàl·lica de pal·ladi platí per a la purificació.
L'hidrogen produït per la unitat de producció d'hidrogen d'electròlisi d'aigua s'envia a la unitat de purificació d'hidrogen a través d'un dipòsit tampó.
El gas hidrogen passa primer per una torre de desoxigenació i, sota l'acció d'un catalitzador, l'oxigen del gas hidrogen reacciona amb el gas hidrogen per produir aigua.
Fórmula de reacció: 2H2+O2 2H2O.
Aleshores, el gas d'hidrogen passa per un condensador d'hidrogen (que refreda el gas per condensar el vapor d'aigua en aigua, que es descarrega automàticament fora del sistema a través d'un col·lector) i entra a la torre d'adsorció.
Hora de publicació: Dec-03-2024
