Enheten för produktion av elektrolysväte inkluderar en komplett uppsättning utrustning för produktion av vattenelektrolysväte. Huvudutrustningen är:
1. Elektrolysör
2. Gas-vätskeseparationsanordning
3. Torknings- och reningssystem
4. Den elektriska delen inkluderar: transformator, likriktarskåp, PLC-programstyrskåp, instrumentskåp, kraftdistributionsskåp, värddator, etc.
5. Hjälpsystemet omfattar huvudsakligen: alkalitank, vattentank för råmaterial, vattenförsörjningspump, kvävgasflaska/samlingsskena etc.
6. Utrustningens övergripande hjälpsystem inkluderar: renvattenmaskin, kylvattentorn, kylare, luftkompressor etc.
I den elektrolytiska vätgasproduktionsenheten sönderdelas vatten i elektrolysören till en del väte och 1/2 del syre under inverkan av likström. Det genererade vätet och syret skickas till gas-vätskeseparatorn tillsammans med elektrolyten för separation. Vätet och syret kyls av vätgas- och syrekylarna, och droppfångaren fångar upp och avlägsnar vatten och skickas sedan ut under styrning av styrsystemet. Elektrolyten passerar genom vätgas-, syre- och alkalifiltret, vätgas- och alkalifiltret etc. under inverkan av cirkulationspumpen. vätskekylaren återvänder sedan till elektrolysören för att fortsätta elektrolysen.
Systemets tryck justeras via tryckregleringssystemet och differenstrycksregleringssystemet för att möta kraven för efterföljande processer och lagring.
Väte som produceras genom vattenelektrolys har fördelarna med hög renhet och få föroreningar. Vanligtvis består föroreningarna i väte som produceras genom vattenelektrolys endast av syre och vatten, och inga andra komponenter (vilket kan undvika förgiftning av vissa katalysatorer), vilket gör det enkelt att producera väte med hög renhet. Efter rening kan den producerade gasen nå indikatorerna för industrigas av elektronikkvalitet.
Vätet som produceras av vätgasproduktionsanordningen passerar genom en bufferttank för att stabilisera systemets arbetstryck och ytterligare avlägsna fritt vatten i vätet.
Efter att vätet har kommit in i vätreningsanordningen renas vätet som produceras genom vattenelektrolys ytterligare, och syre, vatten och andra föroreningar i vätet avlägsnas med hjälp av principerna för katalytisk reaktion och molekylsiktadsorption.
Utrustningen kan ställa in ett automatiskt justeringssystem för vätgasproduktion enligt den faktiska situationen. Förändringar i gasbelastningen orsakar fluktuationer i trycket i vätgaslagringstanken. Trycktransmittern som är installerad på lagringstanken matar ut en 4-20mA-signal och skickar den till PLC:n. Efter att ha jämfört det ursprungliga inställda värdet och utfört inverstransformation och PID-beräkning, matas en 20~4mA-signal ut och skickas till likriktarskåpet för att justera storleken på elektrolysströmmen, vilket uppnår syftet med automatisk justering av vätgasproduktionen enligt förändringar i vätgasbelastningen.
Utrustning för väteproduktion med alkalisk vattenelektrolys omfattar huvudsakligen följande system:
(1) Råmaterialvattensystem
Det enda som reagerar i vattenelektrolysens vätgasproduktion är vatten (H2O), vilket kontinuerligt behöver fyllas på med råvatten genom en vattenpåfyllningspump. Vattenpåfyllningspositionen finns på vätgas- eller syreseparatorn. Dessutom måste en liten mängd vätgas och syre avlägsnas när systemet lämnar systemet. Vattenförbrukningen för liten utrustning är 1L/Nm³H2, och den för stor utrustning kan minskas till 0,9L/Nm³H2. Systemet fyller kontinuerligt på råvatten. Genom vattenpåfyllning kan stabiliteten hos alkalivätskenivån och alkalikoncentrationen bibehållas, och reaktionslösningen kan fyllas på i tid.
2) Transformatorlikriktarsystem
Detta system består huvudsakligen av två enheter: en transformator och ett likriktarskåp. Dess huvudsakliga funktion är att omvandla den 10/35 kV växelström som tillhandahålls av ägaren till frontend-enheten till den likström som krävs av elektrolysören och leverera likström till elektrolysören. En del av den tillförda effekten används för att direkt bryta ner vatten. Molekylerna är väte och syre, och den andra delen genererar värme, som tas ut av lutkylaren genom kylvattnet.
De flesta transformatorer är av oljetyp. Om de placeras inomhus eller i en behållare kan torrtransformatorer användas. Transformatorerna som används i utrustning för elektrolytisk vatten- och vätgasproduktion är specialtransformatorer och måste matchas enligt data för varje elektrolysör, så de är anpassad utrustning.
(3) kraftdistributionsskåpssystem
Kraftfördelningsskåpet används huvudsakligen för att förse olika komponenter med motorer i vätgas- och syreseparations- och reningssystem bakom den elektrolytiska vattenvätgasproduktionsutrustningen med 400V eller 380V. Utrustningen inkluderar alkalicirkulation i vätgas- och syreseparationssystemet. Pumpar, vattenpåfyllningspumpar i hjälpsystem; värmetrådar i tork- och reningssystem, och hjälpsystem som krävs av hela systemet, såsom renvattenmaskiner, kylare, luftkompressorer, kyltorn och backend-vätgaskompressorer, hydreringsmaskiner och annan utrustning. Strömförsörjning inkluderar även strömförsörjning för belysning, övervakning och andra system i hela stationen.
(4) styrsystem
Styrsystemet implementerar PLC-automatik. PLC:n använder vanligtvis Siemens 1200 eller 1500. Den är utrustad med ett pekskärmsgränssnitt för människa-datorinteraktion, och drift- och parametervisning för varje system i utrustningen samt visning av styrlogik realiseras på pekskärmen.
5) Alkalicirkulationssystem
Detta system omfattar huvudsakligen följande huvudutrustning:
Väte- och syrgasseparator - alkalicirkulationspump - ventil - alkalifilter - elektrolysör
Huvudprocessen är: den alkaliska vätskan blandad med väte och syre i väte- och syreseparatorn separeras av gas-vätskeseparatorn och flödar sedan tillbaka till alkalivätskecirkulationspumpen. Här är väteseparatorn och syreseparatorn anslutna, och alkalivätskecirkulationspumpen återflödar. Alkalivätskan cirkulerar till ventilen och alkalivätskefiltret i den bakre änden. Efter att filtret har filtrerat bort större föroreningar cirkulerar alkalivätskan in i elektrolysören.
(6) Vätesystem
Väte genereras från katodelektrodsidan och når separatorn tillsammans med alkalivätskecirkulationssystemet. Eftersom vätet i sig är relativt lätt i separatorn separerar det naturligt från alkalivätskan och når separatorns övre del, och passerar sedan genom rörledningen för vidare separation och kylning. Efter vattenkylning fångar droppfångaren upp dropparna och når en renhet på cirka 99 %, vilket når det bakre tork- och reningssystemet.
Evakuering: Evakuering av vätgas används huvudsakligen för evakuering vid start och avstängning, onormal drift eller renhetsfel samt felevakuering.
(7) Syresystem
Vägen för syre liknar den för väte, men i en annan separator.
Evakuering: För närvarande hanteras de flesta syrgasprojekten genom evakuering.
Användning: Syrets nyttjandevärde är endast meningsfullt i specialprojekt, såsom vissa tillämpningsscenarier som kan använda både vätgas och högrent syre, såsom tillverkare av optiska fibrer. Det finns också några stora projekt som har reserverat utrymme för användning av syre. De alternativa tillämpningsscenarierna är produktion av flytande syre efter torkning och rening, eller användning av medicinskt syre genom ett dispersionssystem. Förfiningen av dessa användningsscenarier har dock ännu inte fastställts. Ytterligare bekräftelse krävs.
(8) kylvattensystem
Vattenelektrolysprocessen är en endoterm reaktion. Vätgasproduktionsprocessen måste tillföras elektrisk energi. Emellertid överstiger den elektriska energi som förbrukas av vattenelektrolysprocessen den teoretiska värmeabsorptionen för vattenelektrolysreaktionen. Det vill säga att en del av den elektricitet som används av elektrolysören omvandlas till värme. Denna del av värmen används huvudsakligen för att värma upp alkalicirkulationssystemet i början, så att temperaturen på alkalilösningen stiger till det temperaturområde på 90 ± 5 °C som krävs av utrustningen. Om elektrolysören fortsätter att arbeta efter att ha uppnått den nominella temperaturen måste den genererade värmen användas. Kylvatten tas ut för att bibehålla den normala temperaturen i elektrolysreaktionszonen. Den höga temperaturen i elektrolysreaktionszonen kan minska energiförbrukningen, men om temperaturen är för hög kommer membranet i elektrolyskammaren att förstöras, vilket också kommer att vara skadligt för utrustningens långsiktiga drift.
Denna anordning kräver att driftstemperaturen hålls vid högst 95 °C. Dessutom måste det genererade vätet och syret kylas och avfuktas, och den vattenkylda kiselstyrda likriktaranordningen är också utrustad med nödvändiga kylledningar.
Pumphuset i stor utrustning kräver också deltagande av kylvatten.
(9) Kvävgaspåfyllning och kvävgasrensningssystem
Innan felsökning och driftsättning av enheten måste systemet fyllas med kväve för lufttäthetstestning. Före normal start måste systemets gasfas även spolas med kväve för att säkerställa att gasen i gasfasutrymmet på båda sidor om väte och syre är borta från det brandfarliga och explosiva området.
Efter att utrustningen har stängts av kommer styrsystemet automatiskt att upprätthålla trycket och behålla en viss mängd väte och syre inuti systemet. Om trycket fortfarande kvarstår när utrustningen slås på behöver den inte rensas. Om allt tryck är borta måste den rensas igen. Kvävgasrensningsåtgärd.
(10) Vätgasreningssystem (valfritt)
Vätet som produceras från vattenelektrolys avfuktas med en parallell tork och pudras slutligen med ett sintrat nickelrörsfilter för att erhålla torrt väte. (Enligt användarens krav på produktväte kan systemet lägga till en reningsanordning, och reningen använder palladium-platina bimetallisk katalytisk deoxidation).
Vätet som produceras av vattenelektrolysens väteproduktionsanordning skickas till vätreningsanordningen genom bufferttanken.
Vätet passerar först genom deoxygeneringstornet. Under katalysatorns inverkan reagerar syret i vätet med vätet för att generera vatten.
Reaktionsformel: 2H2+O2 2H2O.
Sedan passerar vätet genom vätgaskondensorn (som kyler gasen för att kondensera vattenångan i gasen för att generera vatten, och det kondenserade vattnet släpps automatiskt ut ur systemet genom vätskeuppsamlaren) och går in i adsorptionstornet.
Publiceringstid: 14 maj 2024
