L'elettroliticoidrogenol'unità di produzione comprende un set completo di elettrolisi dell'acquaidrogenoattrezzature di produzione, con le principali attrezzature tra cui:
1. Cella elettrolitica
2. Dispositivo di separazione gas-liquido
3. Sistema di essiccazione e purificazione
4. La parte elettrica comprende: trasformatore, armadio raddrizzatore, armadio di controllo PLC, armadio strumenti, armadio di distribuzione, computer superiore, ecc.
5. Il sistema ausiliario comprende principalmente: serbatoio della soluzione alcalina, serbatoio dell'acqua della materia prima, pompa dell'acqua di reintegro, cilindro/sbarra collettrice di azoto, ecc. 6. Il sistema ausiliario complessivo dell'attrezzatura comprende: macchina per l'acqua pura, torre del refrigeratore, refrigeratore, compressore d'aria, ecc
raffreddatori di idrogeno e ossigeno e l'acqua viene raccolta da un sifone prima di essere inviata sotto il controllo del sistema di controllo; L'elettrolita passa attraversoidrogenoe filtri alcalini a ossigeno, raffreddatori alcalini a idrogeno e ossigeno rispettivamente sotto l'azione della pompa di circolazione, e quindi ritorna alla cella elettrolitica per ulteriore elettrolisi.
La pressione del sistema è regolata dal sistema di controllo della pressione e dal sistema di controllo della pressione differenziale per soddisfare i requisiti dei processi a valle e dello stoccaggio.
L'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua presenta i vantaggi di elevata purezza e basse impurità. Di solito, le impurità nell'idrogeno gassoso prodotto dall'elettrolisi dell'acqua sono solo ossigeno e acqua, senza altri componenti (il che può evitare l'avvelenamento di alcuni catalizzatori). Ciò offre comodità per la produzione di gas idrogeno di elevata purezza e il gas purificato può soddisfare gli standard dei gas industriali di grado elettronico.
L'idrogeno prodotto dall'unità di produzione dell'idrogeno passa attraverso un serbatoio tampone per stabilizzare la pressione di esercizio del sistema e rimuovere ulteriormente l'acqua libera dall'idrogeno.
Dopo essere entrato nel dispositivo di purificazione dell'idrogeno, l'idrogeno prodotto dall'elettrolisi dell'acqua viene ulteriormente purificato, utilizzando i principi della reazione catalitica e dell'adsorbimento con setaccio molecolare per rimuovere ossigeno, acqua e altre impurità dall'idrogeno.
L'apparecchiatura può impostare un sistema di regolazione automatica della 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 invierà un segnale da 4-20 mA al PLC per il confronto con il valore impostato originale e, dopo la trasformazione inversa e il calcolo PID, invierà un segnale da 20-4 mA all'armadio raddrizzatore per regolare la dimensione del corrente di elettrolisi, raggiungendo così lo scopo della regolazione automatica della produzione di idrogeno in base alle variazioni del carico di idrogeno.
L'unica reazione nel processo di produzione dell'idrogeno mediante elettrolisi dell'acqua è l'acqua (H2O), che deve essere continuamente rifornita di acqua grezza attraverso una pompa di rifornimento dell'acqua. La posizione di rifornimento si trova sul separatore di idrogeno o ossigeno. Inoltre, l'idrogeno e l'ossigeno devono portare via una piccola quantità di acqua quando escono dal sistema. Le apparecchiature con un basso consumo di acqua possono consumare 1 L/Nm ³ H2, mentre le apparecchiature più grandi possono ridurlo a 0,9 L/Nm ³ H2. Il sistema rifornisce continuamente l'acqua grezza, che può mantenere la stabilità del livello e della concentrazione del liquido alcalino. Può anche reintegrare l'acqua reagita in modo tempestivo per mantenere la concentrazione della soluzione alcalina.
- Sistema di 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 dalla cella elettrolitica e fornire alimentazione CC alla cella elettrolitica. Una parte dell'energia fornita viene utilizzata per decomporre direttamente le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno, mentre l'altra parte genera calore, che viene trasportato dal raffreddatore alcalino 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 per le apparecchiature elettrolitiche per la produzione di idrogeno acqua sono trasformatori speciali che devono essere abbinati in base ai dati di ciascuna cella elettrolitica, quindi sono apparecchiature personalizzate.
Attualmente, l'armadio raddrizzatore più comunemente utilizzato è il tipo a tiristori, supportato dai produttori di apparecchiature grazie al lungo tempo di utilizzo, all'elevata stabilità e al prezzo basso. Tuttavia, a causa della necessità di adattare apparecchiature su larga scala all’energia rinnovabile front-end, l’efficienza di conversione degli armadi con raddrizzatori a tiristori è relativamente bassa. Attualmente, vari produttori di armadi raddrizzatori stanno cercando di adottare nuovi armadi raddrizzatori IGBT. Gli IGBT sono già molto comuni in altri settori, come quello dell'energia eolica, e si ritiene che gli armadi raddrizzatori IGBT avranno uno sviluppo significativo in futuro.
- Sistema di armadi di distribuzione
L'armadio di distribuzione viene utilizzato principalmente per fornire alimentazione a vari componenti con motori nel sistema di separazione e purificazione dell'idrogeno e dell'ossigeno dietro le apparecchiature elettrolitiche per la produzione di idrogeno acqua, comprese le apparecchiature da 400 V o comunemente denominate apparecchiature da 380 V. L'apparecchiatura comprende la pompa di circolazione degli alcali nel quadro di separazione dell'idrogeno e dell'ossigeno e la pompa dell'acqua di reintegro nel sistema ausiliario; L'alimentazione elettrica per i fili riscaldanti nel sistema di essiccazione e purificazione, nonché i sistemi ausiliari necessari per l'intero sistema come macchine per acqua pura, refrigeratori, compressori d'aria, torri di raffreddamento e compressori di idrogeno back-end, macchine di idrogenazione, ecc. ., comprende anche l'alimentazione elettrica per l'illuminazione, il monitoraggio e gli altri sistemi dell'intera stazione.
- Cavantil sistema
Il sistema di controllo implementa il controllo automatico PLC. Il PLC adotta generalmente Siemens 1200 o 1500 ed è dotato di un'interfaccia touch screen per l'interazione uomo-macchina. Il funzionamento e la visualizzazione dei parametri di ciascun sistema dell'apparecchiatura, nonché la visualizzazione della logica di controllo, vengono realizzati sul touch screen.
5. Sistema di circolazione della soluzione alcalina
Questo sistema comprende principalmente le seguenti apparecchiature principali:
Separatore idrogeno-ossigeno – Pompa di circolazione soluzione alcalina – Valvola – Filtro soluzione alcalina – Cella elettrolitica
Il processo principale è il seguente: la soluzione alcalina miscelata con idrogeno e ossigeno nel separatore idrogeno-ossigeno viene separata dal separatore gas-liquido e fatta rifluire nella pompa di circolazione della soluzione alcalina. Qui sono collegati il separatore di idrogeno e il separatore di ossigeno e la pompa di circolazione della soluzione alcalina fa circolare la soluzione alcalina rifluita verso la valvola e il filtro della soluzione alcalina sul lato posteriore. Dopo che il filtro ha filtrato le impurità di grandi dimensioni, la soluzione alcalina viene fatta circolare all'interno della cella elettrolitica.
6. Sistema dell'idrogeno
Il gas idrogeno viene generato dal lato dell'elettrodo catodico e raggiunge il separatore insieme al sistema di circolazione della soluzione alcalina. All'interno del separatore, l'idrogeno gassoso è relativamente leggero e si separa naturalmente dalla soluzione alcalina, raggiungendo la parte superiore del separatore. Quindi, passa attraverso tubazioni per un'ulteriore separazione, raffreddato mediante acqua di raffreddamento e raccolto da un raccogligocce per raggiungere una purezza di circa il 99% prima di raggiungere il sistema di essiccazione e purificazione back-end.
Evacuazione: l'evacuazione del gas idrogeno viene utilizzata principalmente durante i periodi di avvio e arresto, operazioni anomale o quando la purezza non soddisfa gli standard, nonché per la risoluzione dei problemi.
7. Sistema di ossigeno
Il percorso dell'ossigeno è simile a quello dell'idrogeno, tranne che si svolge in separatori diversi.
Svuotamento: attualmente la maggior parte dei progetti utilizza il metodo di svuotamento dell'ossigeno.
Utilizzo: il valore di utilizzo dell'ossigeno è significativo solo in progetti speciali, come applicazioni 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 di backend riguardano la produzione di ossigeno liquido dopo essiccazione e purificazione, oppure ossigeno medicale attraverso sistemi di dispersione. Tuttavia, la precisione di questi scenari di utilizzo necessita ancora di ulteriori conferme.
8. Sistema dell'acqua di raffreddamento
Il processo di elettrolisi dell'acqua è una reazione endotermica e il processo di produzione dell'idrogeno deve essere alimentato con energia elettrica. Tuttavia, l’energia elettrica consumata nel processo di elettrolisi dell’acqua supera l’assorbimento di calore teorico della reazione di elettrolisi dell’acqua. In altre parole, una parte dell'elettricità utilizzata nella cella di elettrolisi viene convertita in calore, che viene utilizzato principalmente per riscaldare inizialmente il sistema di circolazione della soluzione alcalina, aumentando la temperatura della soluzione alcalina all'intervallo di temperatura richiesto di 90 ± 5 ℃ per l'attrezzatura. Se la cella di elettrolisi continua a funzionare dopo aver raggiunto la temperatura nominale, il calore generato deve essere dissipato raffreddando l'acqua per mantenere la temperatura normale della zona di reazione dell'elettrolisi. L'elevata temperatura nella zona di reazione dell'elettrolisi può ridurre il consumo energetico, ma se la temperatura è troppo elevata, il diaframma della camera di elettrolisi verrà danneggiato, il che sarà dannoso anche per il funzionamento a lungo termine dell'apparecchiatura.
La temperatura operativa ottimale per questo dispositivo deve essere mantenuta a non più di 95 ℃. Inoltre, anche l'idrogeno e l'ossigeno generati devono essere raffreddati e deumidificati e il dispositivo raddrizzatore a tiristori 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.
- Sistema di riempimento e spurgo dell'azoto
Prima di eseguire il debug e di utilizzare il dispositivo, è necessario eseguire un test di tenuta all'azoto sul sistema. Prima dell'avvio normale, è inoltre necessario 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 dalla zona 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 è ancora presente durante l'avvio, non è necessario eseguire un'azione di spurgo. Tuttavia, se la pressione viene completamente scaricata, è necessario eseguire nuovamente un'azione di spurgo dell'azoto.
- Sistema di essiccazione (purificazione) dell'idrogeno (opzionale)
L'idrogeno gassoso preparato dall'elettrolisi dell'acqua viene deumidificato da un essiccatore parallelo e infine purificato da un filtro a tubo di nichel sinterizzato per ottenere idrogeno gassoso secco. In base ai requisiti dell'utente per l'idrogeno prodotto, il sistema può aggiungere un dispositivo di purificazione, che utilizza la deossigenazione catalitica bimetallica palladio platino per la purificazione.
L'idrogeno prodotto dall'unità di produzione di idrogeno per elettrolisi dell'acqua viene inviato all'unità di purificazione dell'idrogeno attraverso un serbatoio tampone.
L'idrogeno gassoso passa prima attraverso una torre di deossigenazione e, sotto l'azione di un catalizzatore, l'ossigeno nell'idrogeno gassoso reagisce con l'idrogeno gassoso per produrre acqua.
Formula di reazione: 2H2+O2·2H2O.
Quindi, l'idrogeno gassoso passa attraverso un condensatore di idrogeno (che raffredda il gas per condensare il vapore acqueo in acqua, che viene automaticamente scaricata all'esterno del sistema attraverso un collettore) ed entra nella torre di adsorbimento.
Orario di pubblicazione: 03-dic-2024
