L'unità di produzione di idrogeno per elettrolisi comprende un set completo di apparecchiature per la produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua. L'attrezzatura principale è:
1. Elettrolizzatore
2. Dispositivo di separazione gas-liquido
3. Sistema di essiccazione e purificazione
4. La parte elettrica comprende: trasformatore, armadio raddrizzatore, armadio di controllo del programma PLC, armadio degli strumenti, armadio di distribuzione dell'energia, computer host, ecc.
5. Il sistema ausiliario comprende principalmente: serbatoio degli alcali, serbatoio dell'acqua della materia prima, pompa di alimentazione dell'acqua, bottiglia di azoto/barra collettrice, ecc.
6. Il sistema ausiliario complessivo dell'apparecchiatura comprende: macchina per l'acqua pura, torre dell'acqua di raffreddamento, refrigeratore, compressore d'aria, ecc.
Nell'unità di produzione elettrolitica dell'idrogeno, l'acqua viene decomposta in una parte di idrogeno e 1/2 parte di ossigeno nell'elettrolizzatore sotto l'azione della corrente continua. L'idrogeno e l'ossigeno generati vengono inviati al separatore gas-liquido insieme all'elettrolita per la separazione. L'idrogeno e l'ossigeno vengono raffreddati dai raffreddatori dell'idrogeno e dell'ossigeno e il raccoglitore di gocce cattura e rimuove l'acqua, quindi viene inviata sotto il controllo del sistema di controllo; l'elettrolito passa attraverso l'idrogeno, il filtro alcalino dell'ossigeno, l'idrogeno, il filtro alcalino dell'ossigeno, ecc. sotto l'azione della pompa di circolazione. raffreddatore di liquido e quindi tornare all'elettrolizzatore per continuare l'elettrolisi.
La pressione del sistema viene regolata tramite il sistema di controllo della pressione e il sistema di controllo della pressione differenziale per soddisfare i requisiti dei processi e dello stoccaggio successivi.
L'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua presenta i vantaggi di elevata purezza e poche impurità. Di solito, le impurità nell'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua sono solo ossigeno e acqua e nessun altro componente (che può evitare l'avvelenamento di alcuni catalizzatori), il che offre comodità per la produzione di idrogeno di elevata purezza. , dopo la purificazione, il gas prodotto può raggiungere gli indicatori del gas industriale di grado elettronico.
L'idrogeno prodotto dal dispositivo di produzione dell'idrogeno passa attraverso un serbatoio tampone per stabilizzare la pressione di esercizio del sistema e rimuovere ulteriormente l'acqua libera nell'idrogeno.
Dopo che l'idrogeno è entrato nel dispositivo di purificazione dell'idrogeno, l'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua viene ulteriormente purificato e l'ossigeno, l'acqua e altre impurità nell'idrogeno vengono rimosse utilizzando i principi della reazione catalitica e dell'adsorbimento con setaccio molecolare.
L'apparecchiatura può impostare un sistema di regolazione automatica per la produzione di idrogeno in base alla situazione reale. Le variazioni nel carico di gas causeranno fluttuazioni nella pressione del serbatoio di stoccaggio dell'idrogeno. Il trasmettitore di pressione installato sul serbatoio di stoccaggio emetterà un segnale da 4-20 mA e lo invierà al PLC e dopo aver confrontato il valore impostato originale ed eseguito la trasformazione inversa e il calcolo PID, verrà emesso un segnale da 20 ~ 4 mA e inviato all'armadio raddrizzatore per regolare la dimensione della corrente di elettrolisi, raggiungendo così lo scopo della regolazione automatica della produzione di idrogeno in base ai cambiamenti nel carico di idrogeno.
Le apparecchiature per la produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua alcalina comprendono principalmente i seguenti sistemi:
(1) Sistema idrico della materia prima
L'unica cosa che reagisce nel processo di produzione dell'idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua è l'acqua (H2O), che deve essere continuamente reintegrata con acqua grezza attraverso una pompa di rifornimento dell'acqua. La posizione di rifornimento dell'acqua è sul separatore di idrogeno o ossigeno. Inoltre, una piccola quantità di idrogeno e ossigeno deve essere eliminata quando si lascia il sistema. di umidità. Il consumo di acqua delle piccole apparecchiature è di 1 L/Nm³H2, mentre quello delle apparecchiature di grandi dimensioni può essere ridotto a 0,9 L/Nm³H2. Il sistema rifornisce continuamente l'acqua grezza. Attraverso il rifornimento di acqua, è possibile mantenere la stabilità del livello del liquido alcalino e della concentrazione degli alcali e la soluzione di reazione può essere reintegrata nel tempo. di acqua per mantenere la concentrazione della liscivia.
2) Sistema raddrizzatore del trasformatore
Questo sistema è costituito principalmente da due dispositivi: un trasformatore e un armadio raddrizzatore. La sua funzione principale è convertire l'alimentazione CA da 10/35 KV fornita dal proprietario front-end nella potenza CC richiesta dall'elettrolizzatore e fornire alimentazione CC all'elettrolizzatore. Parte dell'energia fornita viene utilizzata per decomporre direttamente l'acqua. Le molecole sono idrogeno e ossigeno, l'altra parte genera calore, che viene eliminato dal raffreddatore della lisciva attraverso l'acqua di raffreddamento.
La maggior parte dei trasformatori sono del tipo ad olio. Se posizionati all'interno o all'interno di un container possono essere utilizzati trasformatori del tipo a secco. I trasformatori utilizzati nelle apparecchiature elettrolitiche per la produzione di idrogeno acqua sono trasformatori speciali e devono essere abbinati in base ai dati di ciascun elettrolizzatore, quindi sono apparecchiature personalizzate.
(3) sistema di armadi di distribuzione dell'energia
L'armadio di distribuzione dell'alimentazione viene utilizzato principalmente per fornire apparecchiature da 400 V o comunemente note come 380 V a vari componenti con motori nei sistemi di separazione e purificazione dell'idrogeno e dell'ossigeno dietro le apparecchiature elettrolitiche per la produzione di idrogeno acquatico. L'apparecchiatura comprende la circolazione degli alcali nel quadro di separazione dell'idrogeno e dell'ossigeno. Pompe, pompe di rifornimento acqua in sistemi ausiliari; fili riscaldanti nei sistemi di essiccazione e purificazione e sistemi ausiliari richiesti dall'intero sistema, come macchine per l'acqua pura, refrigeratori, compressori d'aria, torri di raffreddamento e compressori di idrogeno back-end, macchine di idrogenazione e altre apparecchiature L'alimentazione comprende anche l'alimentazione per illuminazione, monitoraggio e altri sistemi dell'intera stazione.
(4) sistema di controllo
Il sistema di controllo implementa il controllo automatico PLC. Il PLC utilizza generalmente Siemens 1200 o 1500. È dotato di un touch screen con interfaccia di interazione uomo-computer e il funzionamento e la visualizzazione dei parametri di ciascun sistema dell'apparecchiatura e la visualizzazione della logica di controllo sono realizzati sul touch screen.
5) Sistema di circolazione degli alcali
Questo sistema comprende principalmente le seguenti apparecchiature principali:
Separatore di idrogeno e ossigeno - pompa di circolazione alcalina - valvola - filtro alcalino - elettrolizzatore
Il processo principale è: il liquido alcalino miscelato con idrogeno e ossigeno nel separatore di idrogeno e ossigeno viene separato dal separatore gas-liquido e quindi rifluisce nella pompa di circolazione del liquido alcalino. Qui sono collegati il separatore di idrogeno e il separatore di ossigeno e la pompa di circolazione del liquido alcalino rifluisce. Il liquido alcalino circola verso la valvola e il filtro del liquido alcalino sull'estremità posteriore. Dopo che il filtro ha filtrato le impurità di grandi dimensioni, il liquido alcalino circola all'interno dell'elettrolizzatore.
(6) Sistema dell'idrogeno
L'idrogeno viene generato dal lato dell'elettrodo catodico e raggiunge il separatore insieme al sistema di circolazione del liquido alcalino. Nel separatore, poiché l'idrogeno stesso è relativamente leggero, si separerà naturalmente dal liquido alcalino e raggiungerà la parte superiore del separatore, quindi passerà attraverso la tubazione per un'ulteriore separazione e raffreddamento. Dopo il raffreddamento ad acqua, il raccogligocce cattura le gocce e raggiunge una purezza di circa il 99%, che raggiunge il sistema di asciugatura e purificazione back-end.
Evacuazione: l'evacuazione dell'idrogeno viene utilizzata principalmente per l'evacuazione durante l'avvio e l'arresto, il funzionamento anomalo o il mancato grado di purezza e l'evacuazione dei guasti.
(7) Sistema di ossigeno
Il percorso dell'ossigeno è simile a quello dell'idrogeno, ma in un separatore diverso.
Evacuazione: attualmente, la maggior parte dei progetti sull'ossigeno vengono gestiti mediante evacuazione.
Utilizzo: il valore di utilizzo dell'ossigeno è significativo solo in progetti speciali, come alcuni scenari applicativi che possono utilizzare sia idrogeno che ossigeno ad elevata purezza, come i produttori di fibre ottiche. Ci sono anche alcuni grandi progetti che hanno riservato spazio per l'utilizzo dell'ossigeno. Gli scenari applicativi back-end sono la produzione di ossigeno liquido dopo essiccazione e purificazione, oppure l'utilizzo di ossigeno medicale attraverso un sistema di dispersione. Tuttavia, il perfezionamento di questi scenari di utilizzo deve ancora essere determinato. Ulteriore conferma.
(8) sistema dell'acqua di raffreddamento
Il processo di elettrolisi dell'acqua è una reazione endotermica. Il processo di produzione dell’idrogeno deve essere alimentato con energia elettrica. Tuttavia, l’energia elettrica consumata dal processo di elettrolisi dell’acqua supera l’assorbimento di calore teorico della reazione di elettrolisi dell’acqua. Ciò significa che una parte dell'elettricità utilizzata dall'elettrolizzatore viene convertita in calore. Questa parte Il calore viene utilizzato principalmente per riscaldare inizialmente il sistema di circolazione degli alcali, in modo che la temperatura della soluzione alcalina raggiunga l'intervallo di temperatura di 90±5°C richiesto dall'apparecchiatura. Se l'elettrolizzatore continua a funzionare dopo aver raggiunto la temperatura nominale, è necessario utilizzare il calore generato. L'acqua di raffreddamento viene espulsa per mantenere la temperatura normale della zona di reazione dell'elettrolisi. L'elevata temperatura nella zona di reazione dell'elettrolisi può ridurre il consumo di energia, ma se la temperatura è troppo elevata, la membrana della camera di elettrolisi verrà distrutta, il che sarà dannoso anche per il funzionamento a lungo termine dell'apparecchiatura.
Questo dispositivo richiede che la temperatura operativa sia mantenuta a non più di 95°C. Inoltre, anche l'idrogeno e l'ossigeno generati devono essere raffreddati e deumidificati e il dispositivo raddrizzatore controllato al silicio raffreddato ad acqua è inoltre dotato delle necessarie tubazioni di raffreddamento.
Il corpo pompa di apparecchiature di grandi dimensioni richiede anche la partecipazione dell'acqua di raffreddamento.
(9) Sistema di riempimento e spurgo dell'azoto
Prima di eseguire il debug e di utilizzare il dispositivo, il sistema deve essere riempito con azoto per testare la tenuta dell'aria. Prima del normale avvio, è necessario anche spurgare la fase gassosa del sistema con azoto per garantire che il gas nello spazio della fase gassosa su entrambi i lati dell'idrogeno e dell'ossigeno sia lontano dall'area infiammabile ed esplosiva.
Dopo lo spegnimento dell'apparecchiatura, il sistema di controllo manterrà automaticamente la pressione e tratterrà una certa quantità di idrogeno e ossigeno all'interno del sistema. Se la pressione viene rilevata ancora all'accensione dell'apparecchiatura, non è necessario eseguire lo spurgo. Tuttavia, se tutta la pressione viene rimossa, sarà necessario spurgarla nuovamente. Azione di spurgo dell'azoto.
(10) Sistema di essiccazione (purificazione) dell'idrogeno (opzionale)
L'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua viene deumidificato da un essiccatore parallelo e infine spolverato da un filtro a tubi di nichel sinterizzato per ottenere idrogeno secco. (Secondo i requisiti dell'utente per l'idrogeno prodotto, il sistema può aggiungere un dispositivo di purificazione e la purificazione utilizza la disossidazione catalitica bimetallica palladio-platino).
L'idrogeno prodotto dal dispositivo di produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua viene inviato al dispositivo di purificazione dell'idrogeno attraverso il serbatoio tampone.
L'idrogeno passa prima attraverso la torre di deossigenazione. Sotto l'azione del catalizzatore, l'ossigeno nell'idrogeno reagisce con l'idrogeno per generare acqua.
Formula di reazione: 2H2+O2·2H2O.
Quindi, l'idrogeno passa attraverso il condensatore di idrogeno (che raffredda il gas per condensare il vapore acqueo nel gas per generare acqua, e l'acqua condensata viene automaticamente scaricata dal sistema attraverso il collettore di liquido) ed entra nella torre di adsorbimento.
Orario di pubblicazione: 14 maggio 2024
