Elektrolytickévodíkvýrobní jednotka obsahuje kompletní sadu elektrolýzy vodyvodíkvýrobní zařízení, přičemž hlavní zařízení zahrnuje:
1. Elektrolytický článek
2. Zařízení pro separaci kapaliny plynu
3. Systém sušení a čištění
4. Elektrická část obsahuje: transformátor, usměrňovací skříň, PLC řídicí skříň, přístrojovou skříň, rozvodnou skříň, horní počítač atd.
5. Pomocný systém obsahuje především: nádrž na alkalický roztok, nádrž na surovinu, čerpadlo na doplňovací vodu, dusíkový válec/přípojnice atd/ 6. Celkový pomocný systém zařízení zahrnuje: stroj na čistou vodu, chladicí věž, chladič, vzduchový kompresor atd
chladiče vodíku a kyslíku a voda je shromažďována odkapávací lapačkou předtím, než je odeslána pod kontrolou řídicího systému; Elektrolyt prochází skrzvodíka kyslíkové alkalické filtry, vodíkové a kyslíkové alkalické chladiče v daném pořadí působením oběhového čerpadla, a poté se vrací do elektrolytického článku pro další elektrolýzu.
Tlak v systému je regulován systémem regulace tlaku a systémem regulace diferenčního tlaku, aby byly splněny požadavky navazujících procesů a skladování.
Vodík vyrobený elektrolýzou vody má výhody vysoké čistoty a nízkého obsahu nečistot. Nečistoty v plynném vodíku produkovaném elektrolýzou vody jsou obvykle pouze kyslík a voda bez dalších složek (což může zabránit otravě určitých katalyzátorů). To poskytuje pohodlí pro výrobu plynného vodíku o vysoké čistotě a vyčištěný plyn může splňovat standardy průmyslových plynů elektronické kvality.
Vodík vyrobený jednotkou na výrobu vodíku prochází vyrovnávací nádrží, aby stabilizoval pracovní tlak systému a dále odstranil volnou vodu z vodíku.
Vodík vyrobený elektrolýzou vody se po vstupu do zařízení na čištění vodíku dále čistí pomocí principů katalytické reakce a adsorpce na molekulárním sítu k odstranění kyslíku, vody a dalších nečistot z vodíku.
Zařízení může nastavit automatický systém úpravy výroby vodíku podle aktuální situace. Změny v zatížení plynem způsobí kolísání tlaku v zásobníku vodíku. Snímač tlaku nainstalovaný na zásobníku vydá signál 4-20 mA do PLC pro porovnání s původně nastavenou hodnotou a po inverzní transformaci a výpočtu PID odešle signál 20-4 mA do usměrňovací skříně pro nastavení velikosti elektrolýzním proudem, čímž je dosaženo účelu automatického přizpůsobení výroby vodíku podle změn vodíkového zatížení.
Jedinou reakcí v procesu výroby vodíku elektrolýzou vody je voda (H2O), kterou je potřeba průběžně zásobovat surovou vodou pomocí doplňovacího čerpadla. Místo doplňování se nachází na odlučovači vodíku nebo kyslíku. Vodík a kyslík navíc potřebují při výstupu ze systému odebírat malé množství vody. Zařízení s nízkou spotřebou vody mohou spotřebovat 1 l/Nm ³ H2, zatímco větší zařízení ji mohou snížit na 0,9 l/Nm ³ H2. Systém průběžně doplňuje surovou vodu, která dokáže udržet stabilitu hladiny a koncentrace alkalické kapaliny. Dokáže také včas doplnit zreagovanou vodu, aby se udržela koncentrace alkalického roztoku.
- Transformátorový usměrňovací systém
Tento systém se skládá především ze dvou zařízení, transformátoru a usměrňovací skříně. Jeho hlavní funkcí je přeměnit střídavý proud 10/35KV poskytovaný předním majitelem na stejnosměrný proud požadovaný elektrolytickým článkem a dodávat stejnosměrný proud do elektrolytického článku. Část dodávaného výkonu je využita k přímému rozkladu molekul vody na vodík a kyslík a druhá část vytváří teplo, které je odváděno alkalickým chladičem prostřednictvím chladicí vody.
Většina transformátorů je olejového typu. Při umístění uvnitř nebo uvnitř kontejneru lze použít suché transformátory. Transformátory používané pro zařízení na výrobu vodíku v elektrolytické vodě jsou speciální transformátory, které je třeba sladit podle údajů každého elektrolytického článku, takže jde o zařízení na míru.
V současnosti je nejpoužívanější usměrňovací skříň tyristorového typu, který je podporován výrobci zařízení pro jeho dlouhou dobu používání, vysokou stabilitu a nízkou cenu. Vzhledem k nutnosti přizpůsobit rozsáhlá zařízení předním obnovitelným zdrojům energie je však účinnost přeměny skříní tyristorových usměrňovačů relativně nízká. V současné době se různí výrobci usměrňovacích skříní snaží přijmout nové usměrňovací skříně IGBT. IGBT je již velmi běžné v jiných průmyslových odvětvích, jako je větrná energetika, a předpokládá se, že IGBT usměrňovací skříně projdou v budoucnu významným rozvojem.
- Systém rozvodných skříní
Rozvodná skříň se používá hlavně k napájení různých komponentů s motory v systému separace a čištění vodíku a kyslíku za zařízením na výrobu vodíku z elektrolytické vody, včetně 400V nebo běžně označovaných jako 380V zařízení. Zařízení zahrnuje alkalické oběhové čerpadlo v rámci separace vodíku a kyslíku a čerpadlo doplňovací vody v pomocném systému; Napájení topných drátů v sušícím a čistícím systému, stejně jako pomocné systémy potřebné pro celý systém, jako jsou stroje na čistou vodu, chladiče, vzduchové kompresory, chladicí věže a koncové vodíkové kompresory, hydrogenační stroje atd. ., zahrnuje také napájení pro osvětlení, monitorování a další systémy celé stanice.
- Control systém
Řídicí systém implementuje automatické řízení PLC. PLC obecně používá Siemens 1200 nebo 1500 a je vybaveno dotykovou obrazovkou s interakcí člověk-stroj. Obsluha a zobrazení parametrů každého systému zařízení i zobrazení logiky ovládání jsou realizovány na dotykové obrazovce.
5. Systém cirkulace alkalického roztoku
Tento systém zahrnuje především následující hlavní vybavení:
Odlučovač vodíku a kyslíku – Oběhové čerpadlo alkalického roztoku – Ventil – Filtr alkalického roztoku – Elektrolytický článek
Hlavní proces je následující: alkalický roztok smíchaný s vodíkem a kyslíkem v separátoru vodíku a kyslíku je separován separátorem plyn-kapalina a refluxován do cirkulačního čerpadla alkalického roztoku. Zde je připojen odlučovač vodíku a odlučovač kyslíku a oběhové čerpadlo alkalického roztoku cirkuluje refluxovaný alkalický roztok do ventilu a filtru alkalického roztoku na zadním konci. Poté, co filtr odfiltruje velké nečistoty, alkalický roztok cirkuluje do vnitřku elektrolyzéru.
6.Vodíková soustava
Plynný vodík je generován ze strany katodové elektrody a dostává se do separátoru spolu s cirkulačním systémem alkalického roztoku. Uvnitř separátoru je plynný vodík relativně lehký a přirozeně se odděluje od alkalického roztoku a dosahuje horní části separátoru. Poté prochází potrubím k další separaci, ochlazuje se chladicí vodou a shromažďuje odkapávacím lapačem, aby se dosáhlo čistoty asi 99 %, než se dostane do koncového systému sušení a čištění.
Evakuace: Odsávání vodíkového plynu se používá hlavně během období spouštění a odstavování, abnormálních operací nebo když čistota nesplňuje normy, stejně jako pro odstraňování problémů.
7. Kyslíkový systém
Cesta kyslíku je podobná dráze vodíku, kromě toho, že probíhá v různých separátorech.
Vyprazdňování: V současné době většina projektů využívá metodu vyprazdňování kyslíku.
Využití: Hodnota využití kyslíku má smysl pouze ve speciálních projektech, jako jsou aplikace, které mohou využívat vodík i vysoce čistý kyslík, jako jsou výrobci optických vláken. Existují také velké projekty, které mají vyhrazený prostor pro využití kyslíku. Scénáře backendové aplikace jsou pro výrobu kapalného kyslíku po vysušení a čištění nebo pro medicinální kyslík prostřednictvím disperzních systémů. Přesnost těchto scénářů využití však ještě potřebuje další potvrzení.
8. Systém chladicí vody
Proces elektrolýzy vody je endotermická reakce a proces výroby vodíku musí být zásobován elektrickou energií. Elektrická energie spotřebovaná v procesu elektrolýzy vody však převyšuje teoretickou tepelnou absorpci reakce elektrolýzy vody. Jinými slovy, část elektřiny použité v elektrolyzéru se přemění na teplo, které se na začátku používá hlavně k ohřevu cirkulačního systému alkalického roztoku, čímž se teplota alkalického roztoku zvýší na požadovaný teplotní rozsah 90 ± 5 ℃ pro zařízení. Pokud elektrolýza pokračuje v provozu po dosažení jmenovité teploty, je třeba generované teplo odvádět chladicí vodou, aby se udržela normální teplota reakční zóny elektrolýzy. Vysoká teplota v reakční zóně elektrolýzy může snížit spotřebu energie, ale pokud je teplota příliš vysoká, dojde k poškození membrány elektrolýzní komory, což bude mít rovněž negativní vliv na dlouhodobý provoz zařízení.
Optimální provozní teplota tohoto zařízení nesmí být vyšší než 95 ℃. Generovaný vodík a kyslík je navíc potřeba také chladit a odvlhčovat a vodou chlazené tyristorové usměrňovači zařízení je také vybaveno potřebnými chladicími potrubími.
Těleso čerpadla velkých zařízení také vyžaduje účast chladicí vody.
- Systém plnění dusíkem a čištění dusíkem
Před laděním a provozem zařízení by měla být provedena zkouška těsnosti systému dusíkem. Před normálním 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 daleko od oblasti hořlavosti a výbušnosti.
Po vypnutí zařízení bude řídicí systém automaticky udržovat tlak a zadržovat určité množství vodíku a kyslíku uvnitř systému. Pokud je tlak během spouštění stále přítomen, není třeba provádět čištění. Pokud se však tlak zcela uvolní, je třeba znovu provést čištění dusíkem.
- Systém sušení (čištění) vodíkem (volitelné)
Plynný vodík připravený elektrolýzou vody se odvlhčuje paralelní sušičkou a nakonec se čistí filtrem ze slinutých niklových trubek, aby se získal suchý plynný vodík. Dle požadavků uživatele na produkt vodíku může být systém doplněn o čistící zařízení, které k čištění využívá palladium platinum bimetalickou katalytickou deoxygenaci.
Vodík produkovaný jednotkou na výrobu vodíku při elektrolýze vody se posílá do jednotky na čištění vodíku přes vyrovnávací nádrž.
Plynný vodík nejprve prochází deoxygenační věží a působením katalyzátoru kyslík v plynném vodíku reaguje s plynným vodíkem za vzniku vody.
Reakční vzorec: 2H2+O2 2H2O.
Poté plynný vodík prochází vodíkovým kondenzátorem (který ochlazuje plyn, aby se zkondenzovala vodní pára na vodu, která je automaticky vypouštěna mimo systém přes kolektor) a vstupuje do adsorpční věže.
Čas odeslání: prosinec-03-2024
