Установка виробництва водню електролізом включає повний комплект обладнання для виробництва водню електролізом води. Основне обладнання це:
1. Електролізер
2. Пристрій для розділення газу і рідини
3. Система сушіння та очищення
4. Електрична частина включає: трансформатор, шафу випрямляча, шафу керування програмою PLC, шафу приладів, шафу розподілу електроенергії, головний комп’ютер тощо.
5. Допоміжна система в основному включає: резервуар для лугу, резервуар для води для сировини, насос для подачі води, пляшку азоту/шину тощо.
6. Загальна допоміжна система обладнання включає: машину для чистої води, башту для охолодження води, чиллер, повітряний компресор тощо.
В установці електролітичного виробництва водню в електролізері під дією постійного струму вода розкладається на одну частину водню і 1/2 частину кисню. Утворені водень і кисень направляються в газорідинний сепаратор разом з електролітом для відділення. Водень і кисень охолоджуються водневим і кисневим охолоджувачами, краплеуловлювач вловлює і видаляє воду, а потім надсилається під керуванням системи керування; електроліт проходить через водневий, кисневий лужний фільтр, водневий, кисневий лужний фільтр тощо під дією циркуляційного насоса. охолоджувач рідини, а потім повернутися до електролізера для продовження електролізу.
Тиск у системі регулюється за допомогою системи контролю тиску та системи контролю перепаду тиску, щоб відповідати вимогам наступних процесів і зберігання.
Водень, отриманий електролізом води, має переваги високої чистоти та мало домішок. Зазвичай домішки у водні, отриманому електролізом води, являють собою лише кисень і воду, а не інші компоненти (що дозволяє уникнути отруєння деяких каталізаторів), що забезпечує зручність для виробництва водню високої чистоти. , після очищення вироблений газ може досягати показників промислового газу електронного класу.
Водень, що виробляється пристроєм для виробництва водню, проходить через буферний резервуар для стабілізації робочого тиску системи та подальшого видалення вільної води з водню.
Після того, як водень потрапляє в пристрій для очищення водню, водень, отриманий електролізом води, додатково очищається, а кисень, вода та інші домішки в водні видаляються за допомогою принципів каталітичної реакції та адсорбції на молекулярному ситі.
Обладнання може налаштувати автоматичну систему регулювання виробництва водню відповідно до фактичної ситуації. Зміни навантаження газу призведуть до коливань тиску в баку для зберігання водню. Датчик тиску, встановлений на резервуарі для зберігання, буде виводити сигнал 4-20 мА і надсилати його на ПЛК. Після порівняння початкового встановленого значення та виконання зворотного перетворення та обчислення PID сигнал 20 ~ 4 мА виводиться та надсилається до шафи випрямляча на регулювати величину струму електролізу, таким чином досягаючи мети автоматичного регулювання виробництва водню відповідно до змін водневого навантаження.
Обладнання для виробництва водню для електролізу лужної води в основному включає такі системи:
(1) Система водопостачання сировини
Єдине, що вступає в реакцію в процесі виробництва водню електролізом води, це вода (H2O), яку потрібно постійно поповнювати сирою водою через насос для поповнення води. Позиція поповнення води знаходиться на сепараторі водню або кисню. Крім того, при виході з системи необхідно забрати невелику кількість водню і кисню. вологи. Споживання води малим обладнанням становить 1 л/Нм³H2, а великим обладнанням можна зменшити до 0,9 л/Нм³H2. Система постійно поповнює сиру воду. Завдяки поповненню води можна підтримувати стабільність рівня лужної рідини та концентрації лугу, а реакційний розчин можна своєчасно поповнювати. води для підтримки концентрації лугу.
2) Трансформаторна випрямна система
Ця система в основному складається з двох пристроїв: трансформатора і випрямної шафи. Його основна функція полягає в тому, щоб перетворювати потужність змінного струму 10/35 кВ, що надається власником переднього кінця, у потужність постійного струму, необхідну для електролізера, і подавати живлення постійного струму до електролізера. Частина наданої енергії використовується для безпосереднього розкладання води. Молекулами є водень і кисень, а інша частина генерує тепло, яке виводиться охолоджувачем лугу через охолоджуючу воду.
Більшість трансформаторів є масляними. При розміщенні в приміщенні або в контейнері можна використовувати сухі трансформатори. Трансформатори, які використовуються в обладнанні для виробництва водню з електролітичної води, є спеціальними трансформаторами, і їх потрібно узгоджувати відповідно до даних кожного електролізера, тому вони є індивідуальним обладнанням.
(3) система електророзподільної шафи
Шафа розподілу електроенергії в основному використовується для живлення обладнання напругою 400 В або широко відомого як 380 В до різних компонентів із двигунами в системах розділення та очищення водню та кисню за обладнанням для виробництва водню з електролітичної води. Обладнання включає циркуляцію лугу в каркасі розділення водню та кисню. Насоси, насоси поповнення води в допоміжних системах; нагрівальні дроти в системах сушіння та очищення, а також допоміжні системи, необхідні для всієї системи, такі як машини чистої води, чиллери, повітряні компресори, градирні, а також водневі компресори, машини гідрогенізації та інше обладнання. Електропостачання також включає джерело живлення для освітлення, моніторинг та інші системи всієї станції.
(4) система керування
Система управління реалізує автоматичне керування PLC. ПЛК зазвичай використовує Siemens 1200 або 1500. Він оснащений сенсорним екраном інтерфейсу взаємодії між людиною та комп’ютером, і на сенсорному екрані реалізовано роботу та відображення параметрів кожної системи обладнання та відображення логіки керування.
5) Система циркуляції лугу
Ця система в основному включає наступне основне обладнання:
Сепаратор водню та кисню - лужний циркуляційний насос - клапан - лужний фільтр - електролізер
Основний процес такий: рідина лугу, змішана з воднем і киснем у сепараторі водню та кисню, відокремлюється газорідинним сепаратором, а потім повертається до циркуляційного насоса рідини лугу. Тут з’єднані сепаратор водню та сепаратор кисню, а циркуляційний насос лужної рідини буде рефлюксувати. Лужна рідина циркулює до клапана та фільтра лужної рідини на задньому кінці. Після того, як фільтр відфільтровує великі домішки, лужна рідина циркулює всередині електролізера.
(6) Воднева система
Водень генерується з боку катодного електрода і досягає сепаратора разом із системою циркуляції лужної рідини. У сепараторі, оскільки водень сам по собі відносно легкий, він природним чином відокремиться від лужної рідини та досягне верхньої частини сепаратора, а потім пройде через трубопровід для подальшого відділення та охолодження. Після водяного охолодження каплеуловлювач вловлює краплі та досягає чистоти близько 99%, що надходить у задню систему сушіння та очищення.
Евакуація: Евакуація водню в основному використовується для евакуації під час запуску та зупинки, ненормальної роботи або збою чистоти та евакуації при несправності.
(7) Киснева система
Шлях для кисню подібний до водню, але в іншому сепараторі.
Евакуація: наразі більшість кисневих проектів обробляються шляхом евакуації.
Використання. Значення використання кисню має значення лише в спеціальних проектах, наприклад у деяких прикладних сценаріях, які можуть використовувати як водень, так і кисень високої чистоти, як-от виробники оптичного волокна. Є також кілька великих проектів, які зарезервували простір для використання кисню. Внутрішні сценарії застосування — виробництво рідкого кисню після сушіння та очищення або використання медичного кисню через дисперсійну систему. Однак уточнення цих сценаріїв використання ще належить визначити. Подальше підтвердження.
(8) система охолодження води
Процес електролізу води є ендотермічної реакцією. Процес виробництва водню повинен забезпечуватися електричною енергією. Однак електрична енергія, яка споживається в процесі електролізу води, перевищує теоретичне теплопоглинання реакції електролізу води. Тобто частина електроенергії, яка використовується електролізером, перетворюється на тепло. Ця частина Тепло в основному використовується для нагріву системи циркуляції лугу на початку, так що температура розчину лугу піднімається до діапазону температур 90±5°C, необхідного для обладнання. Якщо електролізер продовжує працювати після досягнення номінальної температури, необхідно використати вироблене тепло. Охолоджуюча вода подається для підтримки нормальної температури в зоні реакції електролізу. Висока температура в зоні реакції електролізу може зменшити споживання енергії, але якщо температура буде занадто високою, мембрана електролізної камери буде зруйнована, що також буде шкідливо для тривалої роботи обладнання.
Для цього пристрою потрібна робоча температура, яка не повинна перевищувати 95°C. Крім того, утворені водень і кисень також повинні бути охолоджені та осушені, а кремнієвий керований випрямляч з водяним охолодженням також оснащений необхідними трубопроводами охолодження.
Корпус насоса великої техніки також вимагає участі охолоджуючої води.
(9) Система наповнення та очищення азотом
Перед налагодженням і експлуатацією пристрою система повинна бути заповнена азотом для перевірки герметичності. Перед звичайним запуском газову фазу системи також потрібно продути азотом, щоб переконатися, що газ у газовій фазі з обох сторін від водню та кисню знаходиться подалі від легкозаймистого та вибухонебезпечного діапазону.
Після вимкнення обладнання система керування автоматично підтримуватиме тиск і утримуватиме певну кількість водню та кисню всередині системи. Якщо при включеному обладнанні тиск все ще залишається, продувку проводити не потрібно. Однак, якщо весь тиск буде знято, його потрібно буде знову продути. Дія продувки азотом.
(10) Система сушіння (очищення) водню (опціонально)
Водень, отриманий у результаті електролізу води, осушується паралельною сушаркою та, нарешті, очищається від пилу фільтром із спеченої нікелевої трубки для отримання сухого водню. (Згідно з вимогами користувача до продукту водню, система може додати очисний пристрій, і для очищення використовується паладій-платиновий біметалічний каталітичний розкислення).
Водень, вироблений пристроєм для виробництва водню електролізом води, направляється в пристрій очищення водню через буферний резервуар.
Водень спочатку проходить через вежу деоксигенації. Під дією каталізатора кисень у водні реагує з воднем, утворюючи воду.
Формула реакції: 2H2+O2 2H2O.
Потім водень проходить через водневий конденсатор (який охолоджує газ для конденсації водяної пари в газі з утворенням води, а конденсована вода автоматично виводиться із системи через рідинний колектор) і надходить в адсорбційну вежу.
Час публікації: 14 травня 2024 р
