ЕлектролітичнийводеньВиробнича установка включає повний комплект електролізу водиводеньвиробниче обладнання, до складу основного обладнання входять:
1. Електролітична комірка
2. Пристрій розділення газу рідини
3. Система сушіння та очищення
4. Електрична частина включає в себе: трансформатор, шафа випрямляча, шафа управління ПЛК, шафа приладів, розподільна шафа, верхній комп'ютер тощо
5. Допоміжна система в основному включає: резервуар для розчину лугу, резервуар для води для сировини, насос підживлювальної води, азотний циліндр/шину тощо. 6. Загальна допоміжна система обладнання включає: машину для чистої води, холодильну башту, чиллер, повітряний компресор тощо
охолоджувачі водню та кисню, а вода збирається краплеуловлювачем перед тим, як відправлятися назовні під контролем системи керування; Електроліт проходитьводеньі кисневих лужних фільтрів, водневих і кисневих лужних охолоджувачів відповідно під дією циркуляційного насоса, а потім повертається в електролітичну комірку для подальшого електролізу.
Тиск у системі регулюється системою контролю тиску та системою контролю диференціального тиску, щоб відповідати вимогам подальших процесів та зберігання.
Водень, отриманий електролізом води, має переваги високої чистоти та низького вмісту домішок. Зазвичай домішки у газоподібному водні, який утворюється в результаті електролізу води, містять лише кисень і воду без інших компонентів (що дозволяє уникнути отруєння певних каталізаторів). Це забезпечує зручність для виробництва газоподібного водню високої чистоти, а очищений газ може відповідати стандартам промислових газів електронного класу.
Водень, вироблений установкою виробництва водню, проходить через буферний резервуар для стабілізації робочого тиску в системі та подальшого видалення вільної води з водню.
Після надходження в пристрій для очищення водню водень, отриманий електролізом води, додатково очищається, використовуючи принципи каталітичної реакції та адсорбції на молекулярному ситі для видалення кисню, води та інших домішок з водню.
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 на ПЛК для порівняння з початковим заданим значенням, а після зворотного перетворення та обчислення ПІД видаватиме сигнал 20-4 мА на шафу випрямляча для регулювання розміру струму електролізу, таким чином досягаючи мети автоматичного регулювання виробництва водню відповідно до змін водневого навантаження.
Єдиною реакцією в процесі виробництва водню шляхом електролізу води є вода (H2O), яка потребує безперервної подачі сирої води через насос поповнення води. Позиція поповнення розташована на сепараторі водню або кисню. Крім того, водень і кисень повинні забирати невелику кількість води при виході з системи. Обладнання з низьким споживанням води може споживати 1 л/Нм ³ H2, тоді як більш велике обладнання може зменшити його до 0,9 л/Нм ³ H2. Система постійно поповнює сиру воду, що може підтримувати стабільність рівня та концентрації лужної рідини. Він також може своєчасно поповнювати воду, що прореагувала, щоб підтримувати концентрацію лужного розчину.
- Трансформаторна випрямна система
Ця система в основному складається з двох пристроїв, трансформатора та шафи випрямляча. Його основна функція полягає в тому, щоб перетворювати потужність змінного струму 10/35 кВ, що надається власником зовнішньої частини, у потужність постійного струму, необхідну для електролітичної комірки, і подавати живлення постійного струму до електролітичної комірки. Частина наданої енергії використовується для безпосереднього розкладання молекул води на водень і кисень, а інша частина генерує тепло, яке здійснюється охолоджувачем лугу через охолоджуючу воду.
Більшість трансформаторів є масляними. При розміщенні в приміщенні або в контейнері можна використовувати сухі трансформатори. Трансформатори, які використовуються для обладнання для виробництва водню з електролітичної води, є спеціальними трансформаторами, які потрібно узгоджувати відповідно до даних кожної електролітичної комірки, тому вони є обладнанням на замовлення.
В даний час найбільш часто використовуваним випрямним корпусом є тиристорний тип, який підтримується виробниками обладнання через тривалий час використання, високу стабільність і низьку ціну. Однак через необхідність адаптації великомасштабного обладнання до вихідної відновлюваної енергії ефективність перетворення тиристорних випрямних шаф є відносно низькою. В даний час різні виробники випрямних шаф прагнуть прийняти нові випрямні шафи IGBT. IGBT вже дуже поширений в інших галузях промисловості, таких як вітрова енергетика, і вважається, що шафи випрямлячів IGBT матимуть значний розвиток у майбутньому.
- Система розподільних шаф
Розподільна шафа в основному використовується для живлення різних компонентів із двигунами в системі виділення кисню водню та очищення за обладнанням для виробництва водню електролітичної води, включаючи обладнання 400 В або зазвичай називають обладнання 380 В. Обладнання включає в себе лужний циркуляційний насос в структурі розділення кисню водню та насос підживлювальної води в допоміжній системі; Джерело живлення для нагрівальних проводів у системі сушіння та очищення, а також допоміжних систем, необхідних для всієї системи, таких як машини для очищення води, холодильні установки, повітряні компресори, градирні та резервні водневі компресори, машини для гідрогенізації тощо ., також включає джерело живлення для освітлення, моніторингу та інших систем всієї станції.
- Control система
Система управління реалізує автоматичне керування PLC. ПЛК зазвичай використовує Siemens 1200 або 1500 і оснащений сенсорним екраном інтерфейсу взаємодії людина-машина. Відображення роботи та параметрів кожної системи обладнання, а також відображення логіки керування реалізовано на сенсорному екрані.
5. Система циркуляції розчину лугу
Ця система в основному включає наступне основне обладнання:
Воднево-кисневий сепаратор – Циркуляційний насос для розчину лугу – Клапан – Фільтр для розчину лугу – Електролітична комірка
Основний процес полягає в наступному: лужний розчин, змішаний з воднем і киснем у воднево-кисневому сепараторі, відокремлюється газорідинним сепаратором і повертається із зворотним холодильником до циркуляційного насоса лужного розчину. Тут підключено сепаратор водню та сепаратор кисню, а циркуляційний насос лужного розчину циркулює лужний розчин із зворотним холодильником до клапана та фільтра лужного розчину на задньому кінці. Після того як фільтр відфільтровує великі домішки, лужний розчин циркулює всередині електролізера.
6.Воднева система
Газоподібний водень генерується з боку катодного електрода і досягає сепаратора разом із системою циркуляції лужного розчину. Усередині сепаратора газоподібний водень відносно легкий і природним чином відділяється від лужного розчину, досягаючи верхньої частини сепаратора. Потім він проходить через трубопроводи для подальшого відділення, охолоджується охолоджувальною водою та збирається краплеуловлювачем для досягнення чистоти близько 99% перед тим, як досягти задньої системи сушіння та очищення.
Евакуація: Відкачування водню в основному використовується під час періодів запуску та зупинки, ненормальних операцій або коли чистота не відповідає стандартам, а також для усунення несправностей.
7. Киснева система
Шлях кисню подібний до водню, за винятком того, що він здійснюється в інших сепараторах.
Спорожнення: наразі більшість проектів використовують метод спорожнення кисню.
Використання. Значення використання кисню має значення лише в спеціальних проектах, таких як програми, які можуть використовувати як водень, так і кисень високої чистоти, наприклад, виробники волоконної оптики. Є також кілька великих проектів, які зарезервували простір для використання кисню. Внутрішні сценарії застосування призначені для виробництва рідкого кисню після сушіння та очищення або для медичного кисню через дисперсійні системи. Однак точність цих сценаріїв використання все ще потребує додаткового підтвердження.
8. Система охолодження води
Процес електролізу води є ендотермічною реакцією, і процес виробництва водню повинен забезпечуватися електричною енергією. Однак електрична енергія, яка споживається в процесі електролізу води, перевищує теоретичне теплопоглинання реакції електролізу води. Іншими словами, частина електроенергії, яка використовується в електролізній комірці, перетворюється на тепло, яке в основному використовується для нагріву системи циркуляції лужного розчину на початку, підвищуючи температуру лужного розчину до необхідного діапазону температур 90 ± 5 ℃ для обладнання. Якщо електролізна комірка продовжує працювати після досягнення номінальної температури, вироблене тепло має бути видалено охолоджувальною водою для підтримки нормальної температури в зоні реакції електролізу. Висока температура в зоні реакції електролізу може зменшити споживання енергії, але якщо температура буде занадто високою, діафрагма електролізної камери буде пошкоджена, що також буде шкідливим для тривалої роботи обладнання.
Оптимальна робоча температура для цього пристрою повинна підтримуватися на рівні не вище 95 ℃. Крім того, вироблені водень і кисень також потребують охолодження та осушення, а тиристорний випрямний пристрій з водяним охолодженням також оснащений необхідними трубопроводами охолодження.
Корпус насоса великої техніки також вимагає участі охолоджуючої води.
- Система наповнення та продувки азотом
Перед налагодженням і експлуатацією пристрою необхідно провести перевірку системи на герметичність азотом. Перед звичайним запуском також необхідно продути газову фазу системи азотом, щоб переконатися, що газ у газовій фазі з обох сторін від водню та кисню знаходиться далеко від легкозаймистого та вибухонебезпечного діапазону.
Після вимкнення обладнання система керування автоматично підтримуватиме тиск і утримуватиме певну кількість водню та кисню всередині системи. Якщо тиск все ще присутній під час запуску, немає необхідності виконувати дію продувки. Однак, якщо тиск повністю скидається, потрібно знову виконати дію продувки азотом.
- Система осушення (очищення) водню (опція)
Газоподібний водень, отриманий електролізом води, осушується паралельною сушаркою та остаточно очищається фільтром із спеченої нікелевої трубки для отримання сухого газоподібного водню. Відповідно до вимог користувача до продукту водню, система може додати очисний пристрій, який використовує для очищення біметалічний паладій-платина каталітичне деоксигенування.
Водень, вироблений установкою виробництва водню електролізу води, направляється на установку очищення водню через буферну ємність.
Газоподібний водень спочатку проходить через вежу деоксигенації, і під дією каталізатора кисень у газоподібному водні реагує з газоподібним воднем, утворюючи воду.
Формула реакції: 2H2+O2 2H2O.
Потім газоподібний водень проходить через водневий конденсатор (який охолоджує газ для конденсації водяної пари у воду, яка автоматично виводиться за межі системи через колектор) і потрапляє в адсорбційну вежу.
Час публікації: 03 грудня 2024 р
