Jednotka pro výrobu elektrolytického vodíku zahrnuje kompletní sadu zařízení pro výrobu vodíku elektrolýzou vody. Hlavní vybavení je:
1. Elektrolyzér
2. Zařízení pro separaci plynu a kapaliny
3. Systém sušení a čištění
4. Elektrická část zahrnuje: transformátor, skříň usměrňovače, řídicí skříň PLC programu, přístrojovou skříň, rozvodnou skříň, hostitelský počítač atd.
5. Pomocný systém zahrnuje především: alkalickou nádrž, nádrž na vodu na suroviny, čerpadlo pro přívod vody, dusíkovou láhev/přípojnici atd.
6. Celkový pomocný systém zařízení zahrnuje: stroj na čistou vodu, chladicí věž, chladič, vzduchový kompresor atd.
V elektrolytické jednotce pro výrobu vodíku se voda v elektrolyzéru působením stejnosměrného proudu rozkládá na jednu část vodíku a polovinu kyslíku. Vygenerovaný vodík a kyslík jsou spolu s elektrolytem odesílány do separátoru plyn-kapalina k oddělení. Vodík a kyslík jsou ochlazovány chladiči vodíku a kyslíku a lapač kapek zachycuje a odstraňuje vodu a poté jsou pod kontrolou řídicího systému odváděny ven; elektrolyt prochází filtrem vodíku, kyslíku a alkálií atd. působením oběhového čerpadla přes chladič kapaliny a poté se vrací do elektrolyzéru, kde pokračuje elektrolýza.
Tlak v systému se upravuje pomocí systému regulace tlaku a systému regulace diferenčního tlaku tak, aby splňoval požadavky následných procesů a skladování.
Vodík vyrobený elektrolýzou vody má výhody vysoké čistoty a malého množství nečistot. Nečistoty ve vodíku vyrobeném elektrolýzou vody jsou obvykle pouze kyslík a voda a žádné další složky (což umožňuje zabránit otravě některých katalyzátorů), což umožňuje snadnou výrobu vysoce čistého vodíku. Po vyčištění může vyrobený plyn dosáhnout ukazatelů technického plynu pro elektrolýzu.
Vodík vyrobený zařízením na výrobu vodíku prochází vyrovnávací nádrží, která stabilizuje pracovní tlak systému a dále odstraňuje volnou vodu z vodíku.
Poté, co vodík vstoupí do zařízení na čištění vodíku, je vodík vyrobený elektrolýzou vody dále čištěn a kyslík, voda a další nečistoty z vodíku jsou odstraněny pomocí principů katalytické reakce a adsorpce molekulárním sítem.
Zařízení dokáže nastavit automatický systém regulace výroby vodíku podle aktuální situace. Změny v zatížení plynem způsobí kolísání tlaku v zásobníku vodíku. Tlakový snímač instalovaný na zásobníku vygeneruje signál 4–20 mA a odešle jej do PLC. Po porovnání původní nastavené hodnoty a provedení inverzní transformace a výpočtu PID je vygenerován signál 20–4 mA, který je odeslán do usměrňovací skříně pro úpravu velikosti elektrolytického proudu, čímž se dosáhne cíle automatické regulace výroby vodíku podle změn v zatížení vodíkem.
Zařízení pro výrobu vodíku elektrolýzou alkalické vody zahrnuje především následující systémy:
(1) Systém pro správu vody v surovinách
Jedinou věcí, která reaguje v procesu výroby vodíku elektrolýzou vody, je voda (H2O), kterou je třeba průběžně doplňovat surovou vodou pomocí doplňovacího čerpadla. Místo doplňování vody je na odlučovači vodíku nebo kyslíku. Kromě toho je nutné při opuštění systému odvést malé množství vodíku a kyslíku. vlhkosti. Spotřeba vody u malých zařízení je 1 l/Nm³H2 a u velkých zařízení lze snížit na 0,9 l/Nm³H2. Systém průběžně doplňuje surovou vodu. Doplňováním vody lze udržovat stabilitu hladiny alkalické kapaliny a její koncentrace a reakční roztok lze včas doplňovat. vody, aby se udržela koncentrace louhu.
2) Systém transformátorového usměrňovače
Tento systém se skládá hlavně ze dvou zařízení: transformátoru a usměrňovací skříně. Jeho hlavní funkcí je převádět střídavý proud 10/35 kV dodávaný předzařízením na stejnosměrný proud potřebný pro elektrolyzér a dodávat stejnosměrný proud do elektrolyzéru. Část dodávaného proudu se používá k přímému rozkladu vody. Molekuly jsou vodík a kyslík a druhá část generuje teplo, které je odváděno chladičem louhu pomocí chladicí vody.
Většina transformátorů je olejového typu. Pokud jsou umístěny uvnitř nebo v kontejneru, lze použít suché transformátory. Transformátory používané v zařízeních pro elektrolytickou výrobu vodíku jsou speciální transformátory a je třeba je přizpůsobit údajům každého elektrolyzéru, takže se jedná o zařízení vyrobená na míru.
(3) systém rozvodných skříní
Rozvaděč se používá hlavně k napájení zařízení s napětím 400 V nebo běžně známým jako 380 V pro různé komponenty s motory v systémech pro separaci a čištění vodíku a kyslíku za elektrolytickým zařízením pro výrobu vodíku z vody. Toto zařízení zahrnuje cirkulaci alkálií v systému pro separaci vodíku a kyslíku. Čerpadla, doplňovací čerpadla vody v pomocných systémech; topné dráty v sušicích a čistících systémech a pomocné systémy potřebné pro celý systém, jako jsou stroje na čistou vodu, chladiče, vzduchové kompresory, chladicí věže a koncové vodíkové kompresory, hydrogenační stroje a další zařízení. Napájení zahrnuje také napájení osvětlení, monitorování a dalších systémů celé stanice.
(4) řídicí systém
Řídicí systém implementuje automatické řízení PLC. PLC obvykle používá Siemens 1200 nebo 1500. Je vybaven dotykovou obrazovkou s rozhraním pro interakci člověk-počítač, na které se zobrazuje provoz a parametry každého systému zařízení a řídicí logika.
5) Systém cirkulace alkálií
Tento systém zahrnuje především následující hlavní zařízení:
Odlučovač vodíku a kyslíku - čerpadlo pro cirkulaci alkálií - ventil - alkalický filtr - elektrolyzér
Hlavní proces je následující: alkalická kapalina smíchaná s vodíkem a kyslíkem v odlučovači vodíku a kyslíku je oddělena odlučovačem plynu a kapaliny a poté proudí zpět do cirkulačního čerpadla alkalické kapaliny. Zde jsou propojeny odlučovač vodíku a odlučovač kyslíku a cirkulační čerpadlo alkalické kapaliny se refluxuje. Alkalická kapalina cirkuluje k ventilu a filtru alkalické kapaliny na zadní straně. Poté, co filtr odfiltruje velké nečistoty, alkalická kapalina cirkuluje do vnitřku elektrolyzéru.
(6) Vodíkový systém
Vodík se generuje na straně katody a dostává se do separátoru spolu s cirkulačním systémem alkalické kapaliny. V separátoru se vodík sám o sobě přirozeně oddělí od alkalické kapaliny, protože je relativně lehký, a proto se přirozeně oddělí od alkalické kapaliny a dosáhne horní části separátoru, odkud prochází potrubím k dalšímu oddělení a chlazení. Po ochlazení vodou lapač kapek zachytí kapky a dosáhne čistoty přibližně 99 %, které se dostanou do zadního sušicího a čisticího systému.
Evakuace: Evakuace vodíku se používá hlavně k evakuaci během spouštění a vypínání, při abnormálním provozu nebo při poruše čistoty a při poruchách.
(7) Kyslíkový systém
Cesta kyslíku je podobná jako cesta vodíku, ale v jiném separátoru.
Evakuace: V současné době je většina kyslíkových projektů řešena evakuací.
Využití: Hodnota využití kyslíku má smysl pouze ve speciálních projektech, jako jsou některé aplikační scénáře, které mohou využívat jak vodík, tak vysoce čistý kyslík, například výrobci optických vláken. Existují také některé velké projekty, které si vyhradily prostor pro využití kyslíku. Scénáře koncových aplikací jsou výroba kapalného kyslíku po sušení a čištění nebo použití lékařského kyslíku pomocí disperzního systému. Zpřesnění těchto scénářů využití však bude dosud stanoveno. Další potvrzení.
(8) systém chladicí vody
Proces elektrolýzy vody je endotermická reakce. Proces výroby vodíku musí být dodáván s elektrickou energií. Elektrická energie spotřebovaná procesem elektrolýzy vody však převyšuje teoretickou absorpci tepla při reakci elektrolýzy vody. To znamená, že část elektřiny spotřebované elektrolyzérem se přeměňuje na teplo. Tato část tepla se používá hlavně k ohřevu systému cirkulace alkálií na začátku, aby teplota alkalického roztoku dosáhla teplotního rozsahu 90 ± 5 °C požadovaného zařízením. Pokud elektrolyzér pokračuje v provozu i po dosažení jmenovité teploty, je nutné generované teplo využít. Chladicí voda se přivádí k udržení normální teploty v reakční zóně elektrolýzy. Vysoká teplota v reakční zóně elektrolýzy může snížit spotřebu energie, ale pokud je teplota příliš vysoká, dojde ke zničení membrány elektrolytické komory, což bude také škodlivé pro dlouhodobý provoz zařízení.
Toto zařízení vyžaduje udržování provozní teploty na maximálně 95 °C. Kromě toho je nutné chladit a odvlhčovat generovaný vodík a kyslík a vodou chlazené křemíkové usměrňovací zařízení je také vybaveno potřebnými chladicími potrubími.
Těleso čerpadla velkých zařízení také vyžaduje účast chladicí vody.
(9) Systém plnění dusíkem a proplachování dusíkem
Před laděním a provozem zařízení musí být systém naplněn dusíkem pro zkoušku vzduchotěsnosti. Před běžným spuštěním je také nutné propláchnout plynnou fázi systému dusíkem, aby se zajistilo, že plyn v prostoru plynné fáze na obou stranách vodíku a kyslíku je mimo oblast hořlavosti a výbušnosti.
Po vypnutí zařízení bude řídicí systém automaticky udržovat tlak a v systému zadrží určité množství vodíku a kyslíku. Pokud je tlak i po zapnutí zařízení stále přítomen, není nutné provádět proplachování. Pokud je však veškerý tlak odstraněn, bude nutné zařízení znovu proplachovat. Proplachování dusíkem.
(10) Systém sušení (čištění) vodíku (volitelné)
Vodík vyrobený elektrolýzou vody je odvlhčován paralelní sušičkou a nakonec je odprašován filtrem ze slinutého niklu, čímž se získá suchý vodík. (V závislosti na požadavcích uživatele na produkční vodík může systém přidat čisticí zařízení a čištění využívá katalytickou deoxidaci bimetalickým palladiem a platinou).
Vodík vyrobený zařízením na výrobu vodíku elektrolýzou vody je přes vyrovnávací nádrž přiváděn do zařízení na čištění vodíku.
Vodík nejprve prochází deoxygenační věží. Působením katalyzátoru reaguje kyslík ve vodíku s vodíkem za vzniku vody.
Reakční vzorec: 2H2+O2 2H2O.
Vodík poté prochází vodíkovým kondenzátorem (který ochlazuje plyn, aby kondenzoval vodní páru v plynu za vzniku vody, a kondenzovaná voda je automaticky odváděna ze systému přes sběrač kapaliny) a vstupuje do adsorpční věže.
Čas zveřejnění: 14. května 2024
