Die elektrolitiesewaterstofproduksie-eenheid sluit 'n volledige stel waterelektrolise inwaterstofproduksietoerusting, met die hooftoerusting insluitend:
1. Elektrolitiese sel
2. Gasvloeistofskeidingsapparaat
3. Droog- en suiweringstelsel
4. Die elektriese deel sluit in: transformator, gelykrigterkabinet, PLC-beheerkabinet, instrumentkabinet, verspreidingskabinet, boonste rekenaar, ens.
5. Die hulpstelsel sluit hoofsaaklik in: alkali-oplossingstenk, grondstofwatertenk, aanmaakwaterpomp, stikstofsilinder/stroomstaaf, ens./ 6. Die algehele hulpstelsel van die toerusting sluit in: suiwerwatermasjien, verkoeltoring, verkoeler, lugkompressor, ens.
waterstof- en suurstofkoelers, en die water word deur 'n drupvanger opgevang voordat dit onder beheer van die beheerstelsel uitgestuur word; Die elektroliet gaan deurwaterstofen suurstof-alkalifilters, waterstof- en suurstof-alkali-verkoelers onderskeidelik onder die werking van die sirkulasiepomp, en keer dan terug na die elektrolitiese sel vir verdere elektrolise.
Die druk van die stelsel word gereguleer deur die drukbeheerstelsel en differensiële drukbeheerstelsel om aan die vereistes van stroomafprosesse en berging te voldoen.
Die waterstof wat deur waterelektrolise geproduseer word, het die voordele van hoë suiwerheid en lae onsuiwerhede. Gewoonlik is die onsuiwerhede in die waterstofgas wat deur waterelektrolise geproduseer word, slegs suurstof en water, sonder enige ander komponente (wat vergiftiging van sekere katalisators kan voorkom). Dit bied gerief vir die produksie van hoë suiwerheid waterstofgas, en die gesuiwerde gas kan voldoen aan die standaarde van elektroniese graad industriële gasse.
Die waterstof wat deur die waterstofproduksie-eenheid geproduseer word, gaan deur 'n buffertenk om die stelsel se werkdruk te stabiliseer en verder vry water uit die waterstof te verwyder.
Nadat die waterstofsuiweringsapparaat binnegegaan het, word die waterstof wat deur waterelektrolise geproduseer word verder gesuiwer deur die beginsels van katalitiese reaksie en molekulêre sifadsorpsie te gebruik om suurstof, water en ander onsuiwerhede uit die waterstof te verwyder.
Die toerusting kan 'n outomatiese waterstofproduksie-aanpassingstelsel opstel volgens die werklike situasie. Veranderinge in gaslading sal skommelinge in die druk van die waterstofopgaartenk veroorsaak. Die druksender wat op die opgaartenk geïnstalleer is, sal 'n 4-20mA-sein na die PLC uitvoer vir vergelyking met die oorspronklike ingestelde waarde, en na inverse transformasie en PID-berekening, 'n 20-4mA-sein na die gelykrigterkabinet uitvoer om die grootte van die elektrolisestroom aan te pas, waardeur die doel van outomatiese aanpassing van waterstofproduksie volgens veranderinge in waterstoflading bereik word.
Die enigste reaksie in die proses van waterstofproduksie deur waterelektrolise is water (H2O), wat voortdurend met rou water deur 'n wateraanvullingspomp voorsien moet word. Die aanvullingsposisie is op die waterstof- of suurstofskeier geleë. Daarbenewens moet waterstof en suurstof 'n klein hoeveelheid water wegneem wanneer dit die stelsel verlaat. Toerusting met lae waterverbruik kan 1L/Nm³ H2 verbruik, terwyl groter toerusting dit tot 0.9L/Nm³ H2 kan verminder. Die stelsel vul rou water voortdurend aan, wat die stabiliteit van die alkaliese vloeistofvlak en -konsentrasie kan handhaaf. Dit kan ook die gereageerde water betyds aanvul om die konsentrasie van die alkaliese oplossing te handhaaf.
- Transformator gelykrigterstelsel
Hierdie stelsel bestaan hoofsaaklik uit twee toestelle, 'n transformator en 'n gelykrigterkabinet. Die hoofdoel daarvan is om die 10/35KV WS-krag wat deur die voorste eienaar verskaf word, om te skakel in die GS-krag wat deur die elektrolitiese sel benodig word, en GS-krag aan die elektrolitiese sel te verskaf. 'n Deel van die voorsiene krag word gebruik om watermolekules direk in waterstof en suurstof te ontbind, en die ander deel genereer hitte, wat deur die alkali-verkoeler deur verkoelingswater oorgedra word.
Die meeste transformators is olietipe. Indien binnenshuis of in 'n houer geplaas, kan droë-tipe transformators gebruik word. Die transformators wat vir elektrolitiese waterstofproduksietoerusting gebruik word, is spesiale transformators wat volgens die data van elke elektrolitiese sel aangepas moet word, dus is dit pasgemaakte toerusting.
Tans is die mees gebruikte gelykrigterkabinet die tiristortipe, wat deur toerustingvervaardigers ondersteun word as gevolg van sy lang gebruikstyd, hoë stabiliteit en lae prys. As gevolg van die behoefte om grootskaalse toerusting aan te pas by voorste hernubare energie, is die omskakelingsdoeltreffendheid van tiristor-gelykrigterkabinette egter relatief laag. Tans streef verskeie gelykrigterkabinetvervaardigers daarna om nuwe IGBT-gelykrigterkabinette aan te neem. IGBT is reeds baie algemeen in ander nywerhede soos windkrag, en daar word geglo dat IGBT-gelykrigterkabinette in die toekoms beduidende ontwikkeling sal ondergaan.
- Verspreidingskabinetstelsel
Die verspreidingskabinet word hoofsaaklik gebruik om krag te verskaf aan verskeie komponente met motors in die waterstof-suurstofskeidings- en suiweringstelsel agter die elektrolitiese waterstofproduksietoerusting, insluitend 400V- of algemeen bekend as 380V-toerusting. Die toerusting sluit die alkali-sirkulasiepomp in die waterstof-suurstofskeidingsraamwerk en die aanmaakwaterpomp in die hulpstelsel in; Die kragtoevoer vir die verhittingsdrade in die droog- en suiweringstelsel, sowel as die hulpstelsels wat vir die hele stelsel benodig word, soos suiwerwatermasjiene, verkoelers, lugkompressors, koeltorings, en agterste waterstofkompressors, hidrogeneringsmasjiene, ens., sluit ook die kragtoevoer vir die beligting, monitering en ander stelsels van die hele stasie in.
- Control-stelsel
Die beheerstelsel implementeer outomatiese PLC-beheer. Die PLC gebruik gewoonlik Siemens 1200 of 1500, en is toegerus met 'n mens-masjien-interaksie-koppelvlak-aanraakskerm. Die werking en parametervertoning van elke stelsel van die toerusting, sowel as die vertoon van beheerlogika, word op die aanraakskerm gerealiseer.
5. Sirkulasiestelsel vir alkaliese oplossings
Hierdie stelsel sluit hoofsaaklik die volgende hooftoerusting in:
Waterstofsuurstofskeier – Alkali-oplossingsirkulasiepomp – Klep – Alkali-oplossingsfilter – Elektrolitiese sel
Die hoofproses is soos volg: die alkaliese oplossing gemeng met waterstof en suurstof in die waterstof-suurstofskeier word deur die gas-vloeistofskeier geskei en na die alkaliese oplossing-sirkulasiepomp teruggefluks. Die waterstofskeier en suurstofskeier is hier gekoppel, en die alkaliese oplossing-sirkulasiepomp sirkuleer die teruggefluksde alkaliese oplossing na die klep en alkaliese oplossingfilter aan die agterkant. Nadat die filter groot onsuiwerhede uitgefiltreer het, word die alkaliese oplossing na die binnekant van die elektrolitiese sel gesirkuleer.
6. Waterstofstelsel
Waterstofgas word vanaf die katode-elektrodekant gegenereer en bereik die skeier saam met die alkaliese oplossingsirkulasiestelsel. Binne die skeier is waterstofgas relatief lig en natuurlik geskei van die alkaliese oplossing, en bereik dit die boonste gedeelte van die skeier. Dan beweeg dit deur pypleidings vir verdere skeiding, word afgekoel deur verkoelingswater en word deur 'n drupvanger opgevang om 'n suiwerheid van ongeveer 99% te bereik voordat dit die agterste droog- en suiweringstelsel bereik.
Evakuering: Die evakuering van waterstofgas word hoofsaaklik gebruik tydens opstart- en afskakelperiodes, abnormale bedrywighede, of wanneer suiwerheid nie aan standaarde voldoen nie, sowel as vir probleemoplossing.
7. Suurstofstelsel
Die pad van suurstof is soortgelyk aan dié van waterstof, behalwe dat dit in verskillende skeiers uitgevoer word.
Leegmaak: Tans gebruik die meeste projekte die metode om suurstof leeg te maak.
Benutting: Die benuttingswaarde van suurstof is slegs betekenisvol in spesiale projekte, soos toepassings wat beide waterstof en hoë-suiwer suurstof kan gebruik, soos veseloptiese vervaardigers. Daar is ook 'n paar groot projekte wat ruimte gereserveer het vir die benutting van suurstof. Die agtergrondtoepassingscenario's is vir die produksie van vloeibare suurstof na droging en suiwering, of vir mediese suurstof deur middel van verspreidingstelsels. Die akkuraatheid van hierdie benuttingscenario's benodig egter nog verdere bevestiging.
8. Verkoelingswaterstelsel
Die elektroliseproses van water is 'n endotermiese reaksie, en die waterstofproduksieproses moet van elektriese energie voorsien word. Die elektriese energie wat in die waterelektroliseproses verbruik word, oorskry egter die teoretiese hitte-absorpsie van die waterelektrolisereaksie. Met ander woorde, 'n gedeelte van die elektrisiteit wat in die elektrolisesel gebruik word, word omgeskakel in hitte, wat hoofsaaklik gebruik word om die alkaliese oplossingsirkulasiestelsel aan die begin te verhit, wat die temperatuur van die alkaliese oplossing tot die vereiste temperatuurreeks van 90 ± 5 ℃ vir die toerusting verhoog. As die elektrolisesel aanhou werk nadat die nominale temperatuur bereik is, moet die gegenereerde hitte deur verkoeling van water uitgevoer word om die normale temperatuur van die elektrolisereaksiesone te handhaaf. Die hoë temperatuur in die elektrolisereaksiesone kan energieverbruik verminder, maar as die temperatuur te hoog is, sal die diafragma van die elektrolisekamer beskadig word, wat ook nadelig sal wees vir die langtermynwerking van die toerusting.
Die optimale bedryfstemperatuur vir hierdie toestel moet nie meer as 95 ℃ wees nie. Daarbenewens moet die gegenereerde waterstof en suurstof ook afgekoel en ontvogtig word, en die waterverkoelde tiristor-gelykrigtertoestel is ook toegerus met die nodige verkoelingspyplyne.
Die pompliggaam van groot toerusting vereis ook die deelname van verkoelingswater.
- Stikstofvul- en stikstofsuiweringstelsel
Voordat die toestel ontfout en in werking gestel word, moet 'n stikstofdigtheidstoets op die stelsel uitgevoer word. Voor normale opstart is dit ook nodig om die gasfase van die stelsel met stikstof te suiwer om te verseker dat die gas in die gasfaseruimte aan beide kante van die waterstof en suurstof ver weg is van die vlambare en plofbare gebied.
Nadat die toerusting afgeskakel is, sal die beheerstelsel outomaties druk handhaaf en 'n sekere hoeveelheid waterstof en suurstof binne die stelsel behou. Indien die druk steeds teenwoordig is tydens die aanvang, is dit nie nodig om 'n spoelaksie uit te voer nie. Indien die druk egter heeltemal verlig is, moet 'n stikstofspoelaksie weer uitgevoer word.
- Waterstofdroog- (suiwering-) stelsel (opsioneel)
Die waterstofgas wat uit waterelektrolise voorberei word, word ontvochtig deur 'n parallelle droër en uiteindelik gesuiwer deur 'n gesinterde nikkelbuisfilter om droë waterstofgas te verkry. Volgens die gebruiker se vereistes vir die produkwaterstof, kan die stelsel 'n suiweringsapparaat byvoeg, wat palladium-platinum bimetaal-katalitiese deoksigenering vir suiwering gebruik.
Die waterstof wat deur die waterelektrolise-waterstofproduksie-eenheid geproduseer word, word deur 'n buffertenk na die waterstofsuiweringseenheid gestuur.
Die waterstofgas gaan eers deur 'n deoksigeneringstoring, en onder die werking van 'n katalisator reageer die suurstof in die waterstofgas met die waterstofgas om water te produseer.
Reaksieformule: 2H2+O2 2H2O.
Dan gaan die waterstofgas deur 'n waterstofkondensor (wat die gas afkoel om waterdamp in water te kondenseer, wat outomaties deur 'n versamelaar buite die stelsel ontlaai word) en gaan die adsorpsietoring binne.
Plasingstyd: 3 Desember 2024
