Elektrolīzes ūdeņraža ražošanas iekārta ietver pilnu ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas iekārtu komplektu. Galvenais aprīkojums ir:
1. Elektrolizators
2. Gāzes un šķidruma atdalīšanas ierīce
3. Žāvēšanas un attīrīšanas sistēma
4. Elektriskajā daļā ietilpst: transformators, taisngrieža skapis, PLC programmas vadības skapis, instrumentu skapis, strāvas sadales skapis, resursdators utt.
5. Palīgierīce galvenokārt ietver: sārmu tvertni, izejvielu ūdens tvertni, ūdens padeves sūkni, slāpekļa pudeli/kopni utt.
6. Iekārtas kopējā palīgsistēma ietver: tīra ūdens mašīnu, dzesēšanas ūdens torni, dzesētāju, gaisa kompresoru utt.
Elektrolītiskā ūdeņraža ražošanas iekārtā ūdens elektrolizatorā līdzstrāvas ietekmē tiek sadalīts vienā daļā ūdeņraža un pusē daļas skābekļa. Radītais ūdeņradis un skābeklis kopā ar elektrolītu tiek nosūtīti uz gāzes-šķidruma separatoru atdalīšanai. Ūdeņradi un skābekli atdzesē ūdeņraža un skābekļa dzesētāji, pilienu uztvērējs uztver un atdala ūdeni, un pēc tam vadības sistēmas kontrolē tiek izvadīts ārā; cirkulācijas sūkņa darbības rezultātā elektrolīts iziet cauri ūdeņraža, skābekļa-sārmu filtram, ūdeņraža, skābekļa-sārmu filtram utt., pēc tam atgriežas elektrolizatorā, lai turpinātu elektrolīzi.
Sistēmas spiedienu regulē, izmantojot spiediena kontroles sistēmu un diferenciālā spiediena kontroles sistēmu, lai tas atbilstu turpmāko procesu un uzglabāšanas prasībām.
Ūdens elektrolīzes procesā iegūtajam ūdeņradim ir priekšrocības ar augstu tīrības pakāpi un nelielu piemaisījumu daudzumu. Parasti ūdens elektrolīzes procesā iegūtā ūdeņraža piemaisījumi ir tikai skābeklis un ūdens, un nav citu komponentu (kas var novērst dažu katalizatoru saindēšanos), kas nodrošina ērtu augstas tīrības pakāpes ūdeņraža ražošanu. Pēc attīrīšanas iegūtā gāze var sasniegt elektroniskās kvalitātes rūpnieciskās gāzes rādītājus.
Ūdeņraža ražošanas ierīces saražotais ūdeņradis iziet cauri bufera tvertnei, lai stabilizētu sistēmas darba spiedienu un tālāk noņemtu brīvo ūdeni no ūdeņraža.
Pēc tam, kad ūdeņradis nonāk ūdeņraža attīrīšanas ierīcē, ūdens elektrolīzes procesā iegūtais ūdeņradis tiek tālāk attīrīts, un skābeklis, ūdens un citi ūdeņraža piemaisījumi tiek noņemti, izmantojot katalītiskās reakcijas un molekulārā sieta adsorbcijas principus.
Iekārta var iestatīt automātisku ūdeņraža ražošanas regulēšanas sistēmu atbilstoši faktiskajai situācijai. Izmaiņas gāzes slodzē izraisīs ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes spiediena svārstības. Uz uzglabāšanas tvertnes uzstādītais spiediena devējs izvadīs 4–20 mA signālu un nosūtīs to uz PLC, un pēc sākotnējās iestatītās vērtības salīdzināšanas un apgrieztās pārveidošanas un PID aprēķina veikšanas tiek izvadīts 20–4 mA signāls, kas tiek nosūtīts uz taisngrieža skapi, lai pielāgotu elektrolīzes strāvas lielumu, tādējādi sasniedzot mērķi automātiski pielāgot ūdeņraža ražošanu atbilstoši ūdeņraža slodzes izmaiņām.
Sārmainā ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas iekārtas galvenokārt ietver šādas sistēmas:
(1) Izejvielu ūdens sistēma
Ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas procesā reaģē tikai ūdens (H2O), kas nepārtraukti jāpapildina ar neapstrādātu ūdeni, izmantojot ūdens papildināšanas sūkni. Ūdens papildināšanas vieta atrodas uz ūdeņraža vai skābekļa separatora. Turklāt, izejot no sistēmas, ir jāpavada neliels daudzums ūdeņraža un skābekļa. mitruma. Mazu iekārtu ūdens patēriņš ir 1 l/Nm³H2, bet lielu iekārtu ūdens patēriņu var samazināt līdz 0,9 l/Nm³H2. Sistēma nepārtraukti papildina neapstrādātu ūdeni. Ar ūdens papildināšanu var uzturēt sārmu šķidruma līmeņa un sārmu koncentrācijas stabilitāti, un reakcijas šķīdumu var laika gaitā papildināt. ūdens, lai uzturētu sārmu koncentrāciju.
2) Transformatora taisngrieža sistēma
Šī sistēma galvenokārt sastāv no divām ierīcēm: transformatora un taisngrieža skapja. Tās galvenā funkcija ir pārveidot lietotāja piegādāto 10/35 KV maiņstrāvu elektrolizatoram nepieciešamajā līdzstrāvā un piegādāt elektrolizatoram līdzstrāvu. Daļa no piegādātās enerģijas tiek izmantota tiešai ūdens sadalīšanai. Molekulas ir ūdeņradis un skābeklis, bet otra daļa rada siltumu, ko sārmu dzesētājs izvada caur dzesēšanas ūdeni.
Lielākā daļa transformatoru ir eļļas tipa. Ja tos novieto telpās vai konteinerā, var izmantot sausā tipa transformatorus. Elektrolītiskā ūdens un ūdeņraža ražošanas iekārtās izmantotie transformatori ir speciāli transformatori, un tie ir jāpielāgo katra elektrolizatora datiem, tāpēc tie ir pielāgotas iekārtas.
(3) strāvas sadales skapju sistēma
Strāvas sadales skapis galvenokārt tiek izmantots, lai piegādātu 400 V jeb plašāk pazīstamas kā 380 V iekārtas dažādām sastāvdaļām ar motoriem ūdeņraža un skābekļa atdalīšanas un attīrīšanas sistēmās aiz elektrolītiskā ūdens un ūdeņraža ražošanas iekārtām. Iekārtas ietver sārmu cirkulāciju ūdeņraža un skābekļa atdalīšanas sistēmā. Sūkņi, ūdens papildināšanas sūkņi palīgsistēmās; sildīšanas vadi žāvēšanas un attīrīšanas sistēmās un palīgsistēmas, kas nepieciešamas visai sistēmai, piemēram, tīra ūdens iekārtas, dzesētāji, gaisa kompresori, dzesēšanas torņi un aizmugurējie ūdeņraža kompresori, hidrogenēšanas iekārtas un citas iekārtas. Barošanas avots ietver arī barošanas avotu apgaismojumam, uzraudzības un citām visas stacijas sistēmām.
(4) vadības sistēma
Vadības sistēma īsteno PLC automātisko vadību. PLC parasti izmanto Siemens 1200 vai 1500. Tā ir aprīkota ar cilvēka un datora mijiedarbības saskarnes skārienekrānu, un katras iekārtas sistēmas darbība un parametru attēlošana, kā arī vadības loģikas attēlošana tiek realizēta skārienekrānā.
5) Sārmu cirkulācijas sistēma
Šī sistēma galvenokārt ietver šādu galveno aprīkojumu:
Ūdeņraža un skābekļa separators - sārmu cirkulācijas sūknis - vārsts - sārmu filtrs - elektrolizators
Galvenais process ir šāds: sārmu šķidrums, kas sajaukts ar ūdeņradi un skābekli ūdeņraža un skābekļa separatorā, tiek atdalīts ar gāzes-šķidruma separatoru un pēc tam plūst atpakaļ uz sārmu šķidruma cirkulācijas sūkni. Šeit ūdeņraža separators un skābekļa separators ir savienoti, un sārmu šķidruma cirkulācijas sūknis veic atplūdi. Sārmu šķidrums cirkulē uz vārstu un sārmu šķidruma filtru aizmugurē. Pēc tam, kad filtrs ir izfiltrējis lielus piemaisījumus, sārmu šķidrums cirkulē elektrolizatora iekšpusē.
(6) Ūdeņraža sistēma
Ūdeņradis tiek ģenerēts no katoda elektroda puses un kopā ar sārmu šķidruma cirkulācijas sistēmu nonāk separatorā. Separatorā, tā kā pats ūdeņradis ir relatīvi viegls, tas dabiski atdalās no sārmu šķidruma un sasniedz separatora augšējo daļu, kur pēc tam plūst caur cauruļvadu tālākai atdalīšanai un dzesēšanai. Pēc ūdens atdzesēšanas pilienu uztvērējs uztver pilienus un sasniedz aptuveni 99% tīrību, kas nonāk žāvēšanas un attīrīšanas sistēmā.
Evakuācija: Ūdeņraža evakuāciju galvenokārt izmanto evakuācijai iedarbināšanas un izslēgšanas laikā, anomālas darbības vai tīrības kļūmes gadījumā, kā arī evakuācijai kļūmes gadījumā.
(7) Skābekļa sistēma
Skābekļa ceļš ir līdzīgs ūdeņraža ceļam, bet citā separatorā.
Evakuācija: Pašlaik lielākā daļa skābekļa projektu tiek risināti ar evakuācijas palīdzību.
Izmantošana: Skābekļa izmantošanas vērtībai ir nozīme tikai īpašos projektos, piemēram, dažos pielietojuma scenārijos, kuros var izmantot gan ūdeņradi, gan augstas tīrības pakāpes skābekli, piemēram, optisko šķiedru ražošanā. Ir arī daži lieli projekti, kuros ir paredzēta vieta skābekļa izmantošanai. Papildu pielietojuma scenāriji ir šķidrā skābekļa ražošana pēc žāvēšanas un attīrīšanas vai medicīniskā skābekļa izmantošana, izmantojot dispersijas sistēmu. Tomēr šo izmantošanas scenāriju precizēšana vēl ir jānosaka. Papildu apstiprinājums.
(8) dzesēšanas ūdens sistēma
Ūdens elektrolīzes process ir endotermiska reakcija. Ūdeņraža ražošanas procesam ir nepieciešama elektroenerģija. Tomēr ūdens elektrolīzes procesā patērētā elektroenerģija pārsniedz ūdens elektrolīzes reakcijas teorētisko siltuma absorbciju. Tas nozīmē, ka daļa no elektrolizatora patērētās elektroenerģijas tiek pārvērsta siltumā. Šī daļa galvenokārt tiek izmantota sārmu cirkulācijas sistēmas sildīšanai sākumā, lai sārmu šķīduma temperatūra paaugstinātos līdz iekārtas nepieciešamajam 90 ± 5 °C temperatūras diapazonam. Ja elektrolizators turpina darboties pēc nominālās temperatūras sasniegšanas, radītais siltums ir jāizmanto dzesēšanas ūdens padevei, lai uzturētu elektrolīzes reakcijas zonas normālu temperatūru. Augstā temperatūra elektrolīzes reakcijas zonā var samazināt enerģijas patēriņu, bet, ja temperatūra ir pārāk augsta, elektrolīzes kameras membrāna tiks iznīcināta, kas arī kaitēs iekārtas ilgtermiņa darbībai.
Šai ierīcei darba temperatūra nedrīkst pārsniegt 95 °C. Turklāt saražotais ūdeņradis un skābeklis ir jāatdzesē un jāsamazina mitrums, un ar ūdeni dzesējamā silīcija vadītā taisngrieža ierīce ir aprīkota arī ar nepieciešamajām dzesēšanas caurulēm.
Lielu iekārtu sūkņa korpusam ir nepieciešama arī dzesēšanas ūdens līdzdalība.
(9) Slāpekļa uzpildīšanas un slāpekļa attīrīšanas sistēma
Pirms ierīces atkļūdošanas un darbināšanas sistēma jāpiepilda ar slāpekli, lai pārbaudītu hermētiskumu. Pirms normālas palaišanas sistēmas gāzes fāze ir arī jāiztīra ar slāpekli, lai nodrošinātu, ka gāze gāzes fāzes telpā abās pusēs no ūdeņraža un skābekļa neatrodas uzliesmojošā un sprādzienbīstamā diapazonā.
Pēc iekārtas izslēgšanas vadības sistēma automātiski uzturēs spiedienu un sistēmā saglabās noteiktu daudzumu ūdeņraža un skābekļa. Ja, ieslēdzot iekārtu, spiediens joprojām ir saglabājies, attīrīšana nav nepieciešama. Tomēr, ja spiediens ir pilnībā noņemts, sistēma būs jāattīra vēlreiz. Slāpekļa attīrīšanas darbība.
(10) Ūdeņraža žāvēšanas (attīrīšanas) sistēma (pēc izvēles)
Ūdens elektrolīzes procesā iegūtais ūdeņradis tiek sausināts ar paralēlu žāvētāju un visbeidzot attīrīts no putekļiem ar saķepināta niķeļa cauruļveida filtru, lai iegūtu sausu ūdeņradi. (Atbilstoši lietotāja prasībām attiecībā uz iegūto ūdeņradi sistēmai var pievienot attīrīšanas ierīci, un attīrīšanai tiek izmantota pallādija-platīna bimetāla katalītiskā deoksidācija.)
Ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas ierīces saražotais ūdeņradis caur bufera tvertni tiek nosūtīts uz ūdeņraža attīrīšanas ierīci.
Ūdeņradis vispirms iziet cauri deoksigenācijas tornim. Katalizatora iedarbībā ūdeņradī esošais skābeklis reaģē ar ūdeņradi, veidojot ūdeni.
Reakcijas formula: 2H2+O2 2H2O.
Pēc tam ūdeņradis iziet cauri ūdeņraža kondensatoram (kas atdzesē gāzi, lai kondensētu gāzē esošos ūdens tvaikus, radot ūdeni, un kondensētais ūdens automātiski tiek izvadīts no sistēmas caur šķidruma savācēju) un nonāk adsorbcijas tornī.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 14. maijs
