Elektrolītiskais līdzeklisūdeņradisražošanas vienība ietver pilnu ūdens elektrolīzes komplektuūdeņradisražošanas iekārtas ar galvenajām iekārtām, tostarp:
1. Elektrolītiskā šūna
2. Gāzes šķidruma atdalīšanas ierīce
3. Žāvēšanas un attīrīšanas sistēma
4. Elektriskajā daļā ietilpst: transformators, taisngrieža skapis, PLC vadības skapis, instrumentu skapis, sadales skapis, augšējais dators utt.
5. Palīgsistēma galvenokārt ietver: sārma šķīduma tvertni, izejmateriālu ūdens tvertni, papildu ūdens sūkni, slāpekļa cilindru/kopnes utt./ 6. Iekārtas vispārējā palīgsistēmā ietilpst: tīra ūdens mašīna, dzesētāja tornis, dzesētājs, gaisa kompresors utt
ūdeņraža un skābekļa dzesētāji, un ūdens tiek savākts ar pilienu uztvērēju, pirms tas tiek izvadīts vadības sistēmas kontrolē; Elektrolīts iet cauriūdeņradisun skābekļa sārmu filtri, ūdeņraža un skābekļa sārmu dzesētāji attiecīgi cirkulācijas sūkņa iedarbībā, un pēc tam atgriežas elektrolītiskajā šūnā turpmākai elektrolīzei.
Sistēmas spiedienu regulē spiediena kontroles sistēma un diferenciālā spiediena kontroles sistēma, lai tā atbilstu pakārtoto procesu un uzglabāšanas prasībām.
Ūdens elektrolīzes rezultātā iegūtajam ūdeņradim ir augsta tīrības pakāpe un zems piemaisījumu daudzums. Parasti piemaisījumi ūdeņraža gāzē, kas rodas ūdens elektrolīzē, ir tikai skābeklis un ūdens, bez citām sastāvdaļām (kas var izvairīties no dažu katalizatoru saindēšanās). Tas nodrošina ērtības augstas tīrības ūdeņraža gāzes ražošanā, un attīrītā gāze var atbilst elektroniskās kvalitātes rūpniecisko gāzu standartiem.
Ūdeņraža ražotnes ražotais ūdeņradis iziet cauri bufera tvertnei, lai stabilizētu sistēmas darba spiedienu un tālāk no ūdeņraža izņemtu brīvo ūdeni.
Pēc ievadīšanas ūdeņraža attīrīšanas ierīcē ūdeņradis, kas iegūts ar ūdens elektrolīzi, tiek tālāk attīrīts, izmantojot katalītiskās reakcijas un molekulārā sieta adsorbcijas principus, lai no ūdeņraža noņemtu skābekli, ūdeni un citus piemaisījumus.
Iekārta var iestatīt automātisku ūdeņraža ražošanas regulēšanas sistēmu atbilstoši faktiskajai situācijai. Gāzes slodzes izmaiņas izraisīs ūdeņraža uzglabāšanas tvertnes spiediena svārstības. Spiediena raidītājs, kas uzstādīts uz uzglabāšanas tvertnes, izvadīs 4–20 mA signālu uz PLC, lai salīdzinātu ar sākotnējo iestatīto vērtību, un pēc apgrieztās transformācijas un PID aprēķina izvadīs 20–4 mA signālu uz taisngrieža skapi, lai pielāgotu ierīces izmēru. elektrolīzes strāvu, tādējādi sasniedzot ūdeņraža ražošanas automātiskas regulēšanas mērķi atbilstoši ūdeņraža slodzes izmaiņām.
Vienīgā reakcija ūdeņraža iegūšanas procesā ar ūdens elektrolīzi ir ūdens (H2O), kam nepārtraukti ir nepieciešams neapstrādāts ūdens caur ūdens papildināšanas sūkni. Papildināšanas pozīcija atrodas uz ūdeņraža vai skābekļa separatora. Turklāt, izejot no sistēmas, ūdeņradim un skābeklim ir jānoņem neliels ūdens daudzums. Iekārtas ar zemu ūdens patēriņu var patērēt 1L/Nm ³ H2, savukārt lielākas iekārtas var to samazināt līdz 0,9 l/Nm ³ H2. Sistēma nepārtraukti papildina neapstrādātu ūdeni, kas var uzturēt sārmainā šķidruma līmeņa un koncentrācijas stabilitāti. Tas var arī savlaicīgi papildināt reaģējušo ūdeni, lai saglabātu sārma šķīduma koncentrāciju.
- Transformatoru taisngriežu sistēma
Šī sistēma galvenokārt sastāv no divām ierīcēm, transformatora un taisngrieža skapja. Tās galvenā funkcija ir pārveidot 10/35 KV maiņstrāvas jaudu, ko nodrošina priekšgala īpašnieks, par līdzstrāvu, kas nepieciešama elektrolītiskajam elementam, un piegādāt līdzstrāvu elektrolītiskajam elementam. Daļa piegādātās jaudas tiek izmantota, lai tieši sadalītu ūdens molekulas par ūdeņradi un skābekli, bet otra daļa rada siltumu, ko sārmu dzesētājs nodrošina caur dzesēšanas ūdeni.
Lielākā daļa transformatoru ir eļļas tipa. Ja to novieto telpās vai konteinerā, var izmantot sausā tipa transformatorus. Elektrolītiskā ūdens ūdeņraža ražošanas iekārtās izmantotie transformatori ir speciāli transformatori, kas ir jāsaskaņo atbilstoši katras elektrolītiskās šūnas datiem, tāpēc tie ir pielāgoti aprīkojums.
Šobrīd visbiežāk izmantotais taisngriežu skapis ir tiristoru tipa, ko iekārtu ražotāji atbalsta tā ilgā lietošanas laika, augstās stabilitātes un zemās cenas dēļ. Tomēr, ņemot vērā nepieciešamību pielāgot liela mēroga iekārtas priekšgala atjaunojamajai enerģijai, tiristoru taisngriežu skapju pārveidošanas efektivitāte ir salīdzinoši zema. Šobrīd dažādi taisngriežu skapju ražotāji cenšas ieviest jaunus IGBT taisngriežu skapjus. IGBT jau ir ļoti izplatīta citās nozarēs, piemēram, vēja enerģijā, un tiek uzskatīts, ka IGBT taisngriežu skapjiem nākotnē būs ievērojama attīstība.
- Sadales skapju sistēma
Sadales skapi galvenokārt izmanto, lai piegādātu jaudu dažādiem komponentiem ar motoriem ūdeņraža skābekļa atdalīšanas un attīrīšanas sistēmā aiz elektrolītiskā ūdens ūdeņraža ražošanas iekārtām, ieskaitot 400 V vai parasti sauktu par 380 V aprīkojumu. Aprīkojumā ietilpst sārmu cirkulācijas sūknis ūdeņraža skābekļa atdalīšanas karkasā un papildu ūdens sūknis palīgsistēmā; Apkures vadu barošana žāvēšanas un attīrīšanas sistēmā, kā arī palīgsistēmas, kas nepieciešamas visai sistēmai, piemēram, tīra ūdens iekārtas, dzesētāji, gaisa kompresori, dzesēšanas torņi un aizmugurējie ūdeņraža kompresori, hidrogenēšanas iekārtas utt. ., ietver arī visas stacijas apgaismojuma, uzraudzības un citu sistēmu barošanu.
- Control sistēma
Vadības sistēma īsteno PLC automātisko vadību. PLC parasti izmanto Siemens 1200 vai 1500, un tas ir aprīkots ar cilvēka un mašīnas mijiedarbības saskarnes skārienekrānu. Skārienekrānā tiek realizēta katras iekārtas sistēmas darbība un parametru displejs, kā arī vadības loģikas attēlojums.
5. Sārmu šķīduma cirkulācijas sistēma
Šī sistēma galvenokārt ietver šādu galveno aprīkojumu:
Ūdeņraža skābekļa separators – Sārma šķīduma cirkulācijas sūknis – Vārsts – Sārma šķīduma filtrs – Elektrolītiskā šūna
Galvenais process ir šāds: sārma šķīdumu, kas sajaukts ar ūdeņradi un skābekli ūdeņraža skābekļa separatorā, atdala ar gāzes-šķidruma separatoru un attecē uz sārma šķīduma cirkulācijas sūkni. Šeit ir savienots ūdeņraža separators un skābekļa separators, un sārma šķīduma cirkulācijas sūknis cirkulē atteces sārma šķīdumu uz vārstu un sārma šķīduma filtru aizmugurē. Pēc tam, kad filtrs ir izfiltrējis lielus piemaisījumus, sārma šķīdums tiek cirkulēts elektrolītiskās šūnas iekšpusē.
6.Ūdeņraža sistēma
Ūdeņraža gāze tiek ģenerēta no katoda elektroda puses un kopā ar sārma šķīduma cirkulācijas sistēmu sasniedz separatoru. Separatora iekšpusē ūdeņraža gāze ir salīdzinoši viegla un dabiski atdalīta no sārma šķīduma, sasniedzot separatora augšējo daļu. Pēc tam tas iet cauri cauruļvadiem tālākai atdalīšanai, atdzesē ar dzesēšanas ūdeni un savāc ar pilienu uztvērēju, lai sasniegtu aptuveni 99% tīrību, pirms nonāk aizmugures žāvēšanas un attīrīšanas sistēmā.
Evakuācija: ūdeņraža gāzes evakuāciju galvenokārt izmanto palaišanas un izslēgšanas periodos, neparastās darbībās vai gadījumos, kad tīrība neatbilst standartiem, kā arī traucējummeklēšanai.
7. Skābekļa sistēma
Skābekļa ceļš ir līdzīgs ūdeņraža ceļā, izņemot to, ka tas tiek veikts dažādos separatoros.
Iztukšošana: Pašlaik lielākajā daļā projektu tiek izmantota skābekļa iztukšošanas metode.
Izmantošana: Skābekļa izmantošanas vērtībai ir nozīme tikai īpašos projektos, piemēram, lietojumos, kuros var izmantot gan ūdeņradi, gan augstas tīrības pakāpes skābekli, piemēram, optisko šķiedru ražotājiem. Ir arī daži lieli projekti, kuros ir rezervēta vieta skābekļa izmantošanai. Aizmugurējo lietojumprogrammu scenāriji ir paredzēti šķidrā skābekļa ražošanai pēc žāvēšanas un attīrīšanas vai medicīniskā skābekļa ražošanai, izmantojot dispersijas sistēmas. Tomēr šo izmantošanas scenāriju precizitāte joprojām ir jāapstiprina.
8. Dzesēšanas ūdens sistēma
Ūdens elektrolīzes process ir endotermiska reakcija, un ūdeņraža ražošanas process ir jāapgādā ar elektroenerģiju. Tomēr ūdens elektrolīzes procesā patērētā elektriskā enerģija pārsniedz teorētisko ūdens elektrolīzes reakcijas siltuma absorbciju. Citiem vārdiem sakot, daļa no elektrolīzes šūnā izmantotās elektroenerģijas tiek pārvērsta siltumā, ko galvenokārt izmanto sārma šķīduma cirkulācijas sistēmas sildīšanai sākumā, paaugstinot sārma šķīduma temperatūru līdz vajadzīgajam temperatūras diapazonam 90 ± 5 ℃ aprīkojumam. Ja elektrolīzes šūna turpina darboties pēc nominālās temperatūras sasniegšanas, ģenerētais siltums ir jāpārnes ar dzesēšanas ūdeni, lai uzturētu elektrolīzes reakcijas zonas normālu temperatūru. Augstā temperatūra elektrolīzes reakcijas zonā var samazināt enerģijas patēriņu, taču, ja temperatūra ir pārāk augsta, tiks bojāta elektrolīzes kameras diafragma, kas arī kaitēs iekārtas ilgstošai darbībai.
Šīs ierīces optimālā darba temperatūra ir jāuztur ne vairāk kā 95 ℃. Turklāt ģenerētais ūdeņradis un skābeklis ir arī jāatdzesē un jānosusina, un ar ūdeni dzesējamā tiristoru taisngrieža ierīce ir aprīkota arī ar nepieciešamajiem dzesēšanas cauruļvadiem.
Lielo iekārtu sūkņa korpusam ir nepieciešama arī dzesēšanas ūdens līdzdalība.
- Slāpekļa uzpildes un slāpekļa attīrīšanas sistēma
Pirms atkļūdošanas un ierīces darbināšanas sistēmai ir jāveic slāpekļa hermētiskuma tests. Pirms parastās palaišanas sistēmas gāzes fāze ir arī jāattīra ar slāpekli, lai nodrošinātu, ka gāze gāzes fāzes telpā abās ūdeņraža un skābekļa pusēs atrodas tālu no uzliesmojošā un sprādzienbīstamā diapazona.
Pēc iekārtas izslēgšanas vadības sistēma automātiski uzturēs spiedienu un saglabās noteiktu daudzumu ūdeņraža un skābekļa sistēmā. Ja spiediens joprojām pastāv palaišanas laikā, nav jāveic tīrīšanas darbība. Tomēr, ja spiediens ir pilnībā atbrīvots, slāpekļa attīrīšanas darbība ir jāveic vēlreiz.
- Ūdeņraža žāvēšanas (attīrīšanas) sistēma (pēc izvēles)
Ūdeņraža gāze, kas iegūta no ūdens elektrolīzes, tiek sausināta ar paralēlu žāvētāju un visbeidzot attīrīta ar saķepinātu niķeļa caurules filtru, lai iegūtu sausu ūdeņraža gāzi. Atbilstoši lietotāja prasībām attiecībā uz produkta ūdeņradi, sistēma var pievienot attīrīšanas ierīci, kas attīrīšanai izmanto pallādija platīna bimetāla katalītisko deoksigenāciju.
Ūdens elektrolīzes ūdeņraža ražošanas blokā ražotais ūdeņradis caur bufertvertni tiek nosūtīts uz ūdeņraža attīrīšanas iekārtu.
Ūdeņraža gāze vispirms iziet cauri deoksigenācijas tornim, un katalizatora ietekmē ūdeņraža gāzē esošais skābeklis reaģē ar ūdeņraža gāzi, veidojot ūdeni.
Reakcijas formula: 2H2+O2 2H2O.
Pēc tam ūdeņraža gāze iziet cauri ūdeņraža kondensatoram (kas atdzesē gāzi, lai ūdens tvaikus kondensētu ūdenī, kas automātiski tiek izvadīts ārpus sistēmas caur kolektoru) un nonāk adsorbcijas tornī.
Izlikšanas laiks: Dec-03-2024
