De elektrolytwaterstofproductie-eenheid omvat een complete set waterelektrolysewaterstofproductieapparatuur, waarbij de belangrijkste apparatuur bestaat uit:
1. Elektrolytische cel
2. Gas-vloeistofscheidingsapparaat
3. Droog- en zuiveringssysteem
4. Het elektrische gedeelte omvat: transformator, gelijkrichterkast, PLC-schakelkast, instrumentenkast, verdeelkast, bovenste computer, enz.
5. Het hulpsysteem omvat voornamelijk: tank voor alkalische oplossing, watertank voor grondstoffen, suppletiewaterpomp, stikstofcilinder / busbar, enz. 6. Het algemene hulpsysteem van de apparatuur omvat: zuiverwatermachine, koeltoren, koelmachine, luchtcompressor, enz
waterstof- en zuurstofkoelers, en het water wordt opgevangen door een druppelvanger voordat het onder controle van het controlesysteem wordt afgevoerd; Het elektrolyt passeertwaterstofen zuurstof-alkalifilters, waterstof- en zuurstof-alkalikoelers respectievelijk onder invloed van de circulatiepomp, en keert vervolgens terug naar de elektrolytische cel voor verdere elektrolyse.
De druk van het systeem wordt geregeld door het drukregelsysteem en het drukverschilregelsysteem om te voldoen aan de eisen van stroomafwaartse processen en opslag.
De waterstof geproduceerd door waterelektrolyse heeft de voordelen van hoge zuiverheid en lage onzuiverheden. Gewoonlijk bestaan de onzuiverheden in het waterstofgas dat door waterelektrolyse wordt geproduceerd uitsluitend uit zuurstof en water, zonder andere componenten (die vergiftiging van bepaalde katalysatoren kunnen voorkomen). Dit biedt gemak voor het produceren van zeer zuiver waterstofgas, en het gezuiverde gas kan voldoen aan de normen van industriële gassen van elektronische kwaliteit.
De waterstof die door de waterstofproductie-eenheid wordt geproduceerd, gaat door een buffertank om de werkdruk van het systeem te stabiliseren en vrij water verder uit de waterstof te verwijderen.
Nadat het waterstofzuiveringsapparaat is binnengegaan, wordt de door waterelektrolyse geproduceerde waterstof verder gezuiverd, waarbij gebruik wordt gemaakt van de principes van katalytische reactie en moleculaire zeefadsorptie om zuurstof, water en andere onzuiverheden uit de waterstof te verwijderen.
De apparatuur kan een automatisch aanpassingssysteem voor de waterstofproductie opzetten op basis van de werkelijke situatie. Veranderingen in de gasbelasting zullen schommelingen in de druk van de waterstofopslagtank veroorzaken. De op de opslagtank geïnstalleerde druktransmitter zal een signaal van 4-20 mA naar de PLC sturen ter vergelijking met de oorspronkelijke ingestelde waarde, en na inverse transformatie en PID-berekening een signaal van 20-4 mA naar de gelijkrichterkast sturen om de grootte van de gelijkrichter aan te passen. elektrolysestroom, waardoor het doel van automatische aanpassing van de waterstofproductie wordt bereikt op basis van veranderingen in de waterstofbelasting.
De enige reactie in het proces van waterstofproductie door waterelektrolyse is water (H2O), dat continu van ruw water moet worden voorzien via een wateraanvulpomp. De bijvulpositie bevindt zich op de waterstof- of zuurstofafscheider. Bovendien moeten waterstof en zuurstof een kleine hoeveelheid water ontnemen wanneer ze het systeem verlaten. Apparatuur met een laag waterverbruik kan 1 l/Nm ³ H2 verbruiken, terwijl grotere apparatuur dit kan terugbrengen tot 0,9 l/Nm ³ H2. Het systeem vult voortdurend ruw water aan, waardoor de stabiliteit van het alkalische vloeistofniveau en de concentratie kan worden gehandhaafd. Het kan ook het gereageerde water tijdig aanvullen om de concentratie van de alkalische oplossing te behouden.
- Transformator-gelijkrichtersysteem
Dit systeem bestaat hoofdzakelijk uit twee apparaten, een transformator en een gelijkrichterkast. De belangrijkste functie ervan is het omzetten van de 10/35KV wisselstroom die door de front-end-eigenaar wordt geleverd in de gelijkstroom die nodig is voor de elektrolytische cel, en het leveren van gelijkstroom aan de elektrolytische cel. Een deel van de geleverde stroom wordt gebruikt om watermoleculen direct af te breken in waterstof en zuurstof, en het andere deel genereert warmte, die door de alkalikoeler via koelwater wordt afgevoerd.
De meeste transformatoren zijn van het olietype. Bij plaatsing binnen of in een container kunnen droge transformatoren worden gebruikt. De transformatoren die worden gebruikt voor apparatuur voor de productie van elektrolytische waterwaterstof zijn speciale transformatoren die moeten worden afgestemd op de gegevens van elke elektrolytische cel, dus het is maatwerk.
Momenteel is de meest gebruikte gelijkrichterkast het thyristortype, dat door apparatuurfabrikanten wordt ondersteund vanwege de lange gebruikstijd, hoge stabiliteit en lage prijs. Vanwege de noodzaak om grootschalige apparatuur aan te passen aan front-end hernieuwbare energie, is de conversie-efficiëntie van thyristorgelijkrichterkasten echter relatief laag. Momenteel streven verschillende fabrikanten van gelijkrichterkasten ernaar om nieuwe IGBT-gelijkrichterkasten te adopteren. IGBT is al heel gebruikelijk in andere industrieën, zoals windenergie, en er wordt aangenomen dat IGBT-gelijkrichterkasten in de toekomst een aanzienlijke ontwikkeling zullen doormaken.
- Verdeelkastsysteem
De verdeelkast wordt voornamelijk gebruikt om stroom te leveren aan verschillende componenten met motoren in het waterstof-zuurstofscheidings- en zuiveringssysteem achter de elektrolytische water-waterstofproductieapparatuur, inclusief 400V of gewoonlijk 380V-apparatuur genoemd. De uitrusting omvat de alkalicirculatiepomp in het waterstofzuurstofscheidingsframe en de suppletiewaterpomp in het hulpsysteem; De stroomvoorziening voor de verwarmingsdraden in het droog- en zuiveringssysteem, evenals de hulpsystemen die nodig zijn voor het hele systeem, zoals zuiverwatermachines, koelmachines, luchtcompressoren, koeltorens en back-end waterstofcompressoren, hydrogeneringsmachines, enz. ., omvat ook de stroomvoorziening voor de verlichting, monitoring en andere systemen van het hele station.
- Controsysteem
Het besturingssysteem implementeert automatische PLC-besturing. De PLC maakt doorgaans gebruik van Siemens 1200 of 1500 en is uitgerust met een aanraakscherm voor mens-machine-interactie. De werking en parameterweergave van elk systeem van de apparatuur, evenals de weergave van de besturingslogica, worden gerealiseerd op het aanraakscherm.
5. Circulatiesysteem voor alkalische oplossingen
Dit systeem omvat hoofdzakelijk de volgende hoofdapparatuur:
Waterstofzuurstofafscheider – Circulatiepomp voor alkalische oplossing – Klep – Filter voor alkalische oplossing – Elektrolytische cel
Het hoofdproces is als volgt: de alkalische oplossing gemengd met waterstof en zuurstof in de waterstof-zuurstofafscheider wordt gescheiden door de gas-vloeistofscheider en gerefluxt naar de circulatiepomp van de alkalische oplossing. De waterstofafscheider en de zuurstofafscheider zijn hier aangesloten en de circulatiepomp voor de alkalische oplossing circuleert de gerefluxte alkalische oplossing naar de klep en het alkalische oplossingsfilter aan de achterkant. Nadat het filter grote onzuiverheden heeft uitgefilterd, wordt de alkalische oplossing naar de binnenkant van de elektrolytische cel gecirculeerd.
6. Waterstofsysteem
Waterstofgas wordt gegenereerd vanaf de kathode-elektrodezijde en bereikt de separator samen met het circulatiesysteem voor de alkalische oplossing. In de afscheider is waterstofgas relatief licht en op natuurlijke wijze gescheiden van de alkalische oplossing, waardoor het het bovenste deel van de afscheider bereikt. Vervolgens gaat het door pijpleidingen voor verdere scheiding, gekoeld door koelwater en verzameld door een druppelvanger om een zuiverheid van ongeveer 99% te bereiken voordat het het back-end droog- en zuiveringssysteem bereikt.
Evacuatie: De evacuatie van waterstofgas wordt voornamelijk gebruikt tijdens opstart- en stilleggingsperioden, abnormale operaties of wanneer de zuiverheid niet aan de normen voldoet, maar ook voor het oplossen van problemen.
7. Zuurstofsysteem
De route van zuurstof is vergelijkbaar met die van waterstof, behalve dat deze in verschillende afscheiders wordt uitgevoerd.
Leegmaken: Momenteel gebruiken de meeste projecten de methode van het legen van zuurstof.
Benutting: De benuttingswaarde van zuurstof heeft alleen betekenis in bijzondere projecten, zoals toepassingen die zowel waterstof als hoogzuivere zuurstof kunnen gebruiken, zoals bij glasvezelfabrikanten. Er zijn ook enkele grote projecten die ruimte hebben gereserveerd voor het benutten van zuurstof. De backend-toepassingsscenario's zijn voor de productie van vloeibare zuurstof na droging en zuivering, of voor medische zuurstof via dispersiesystemen. De nauwkeurigheid van deze gebruiksscenario’s behoeft echter nog verdere bevestiging.
8. Koelwatersysteem
Het elektrolyseproces van water is een endotherme reactie en het waterstofproductieproces moet van elektrische energie worden voorzien. De elektrische energie die wordt verbruikt bij het waterelektrolyseproces overschrijdt echter de theoretische warmteabsorptie van de waterelektrolysereactie. Met andere woorden, een deel van de elektriciteit die in de elektrolysecel wordt gebruikt, wordt omgezet in warmte, die voornamelijk wordt gebruikt om het circulatiesysteem van de alkalische oplossing in het begin te verwarmen, waardoor de temperatuur van de alkalische oplossing wordt verhoogd tot het vereiste temperatuurbereik van 90 ± 5 °C. ℃ voor de apparatuur. Als de elektrolysecel blijft werken nadat de nominale temperatuur is bereikt, moet de gegenereerde warmte worden afgevoerd door koelwater om de normale temperatuur van de elektrolysereactiezone te behouden. De hoge temperatuur in de elektrolysereactiezone kan het energieverbruik verminderen, maar als de temperatuur te hoog is, zal het diafragma van de elektrolysekamer beschadigd raken, wat ook schadelijk zal zijn voor de langdurige werking van de apparatuur.
De optimale bedrijfstemperatuur voor dit apparaat mag niet hoger zijn dan 95 ℃. Bovendien moeten de gegenereerde waterstof en zuurstof ook worden gekoeld en ontvochtigd, en is het watergekoelde thyristorgelijkrichterapparaat ook uitgerust met de nodige koelpijpleidingen.
Het pomplichaam van grote apparatuur vereist ook de deelname van koelwater.
- Stikstofvul- en stikstofzuiveringssysteem
Voordat u fouten kunt opsporen en het apparaat kunt gebruiken, moet er een stikstofdichtheidstest op het systeem worden uitgevoerd. Vóór de normale opstart is het ook vereist om de gasfase van het systeem met stikstof te spoelen om ervoor te zorgen dat het gas in de gasfaseruimte aan beide zijden van de waterstof en zuurstof ver weg is van het ontvlambare en explosieve bereik.
Nadat de apparatuur is uitgeschakeld, zal het besturingssysteem automatisch de druk handhaven en een bepaalde hoeveelheid waterstof en zuurstof in het systeem vasthouden. Als de druk nog steeds aanwezig is tijdens het opstarten, is het niet nodig om een spoelactie uit te voeren. Als de druk echter volledig is ontlast, moet er opnieuw een stikstofspoeling worden uitgevoerd.
- Waterstofdroog(zuivering)systeem (optioneel)
Het door waterelektrolyse bereide waterstofgas wordt ontvochtigd door een parallelle droger en uiteindelijk gezuiverd door een gesinterd nikkelbuisfilter om droog waterstofgas te verkrijgen. Afhankelijk van de eisen van de gebruiker aan productwaterstof, kan het systeem een zuiveringsapparaat toevoegen, dat palladium-platina bimetaal katalytische deoxygenatie gebruikt voor zuivering.
De waterstof geproduceerd door de waterstofproductie-eenheid via waterelektrolyse wordt via een buffertank naar de waterstofzuiveringseenheid gestuurd.
Het waterstofgas passeert eerst een deoxygenatietoren en onder invloed van een katalysator reageert de zuurstof in het waterstofgas met het waterstofgas om water te produceren.
Reactieformule: 2H2+O2 2H2O.
Vervolgens gaat het waterstofgas door een waterstofcondensor (die het gas afkoelt om waterdamp te condenseren tot water, dat automatisch via een collector buiten het systeem wordt afgevoerd) en komt de adsorptietoren binnen.
Posttijd: 03-dec-2024
