Elektrolizės būdu pagaminto vandenilio gamybos įrenginys apima visą vandens elektrolizės būdu pagaminto vandenilio gamybos įrangos komplektą. Pagrindinė įranga yra:
1. Elektrolizeris
2. Dujų ir skysčių atskyrimo įtaisas
3. Džiovinimo ir valymo sistema
4. Elektrinę dalį sudaro: transformatorius, lygintuvo spintelė, PLC programos valdymo spintelė, prietaisų spintelė, elektros paskirstymo spintelė, pagrindinis kompiuteris ir kt.
5. Pagalbinę sistemą daugiausia sudaro: šarmų bakas, žaliavų vandens bakas, vandens tiekimo siurblys, azoto butelis / magistralė ir kt.
6. Bendra pagalbinė įrangos sistema apima: gryno vandens mašiną, aušinimo vandens bokštą, aušintuvą, oro kompresorių ir kt.
Elektrolizės vandenilio gamybos įrenginyje vanduo elektrolizeryje, veikiant nuolatinei srovei, suskaidomas į vieną dalį vandenilio ir 1/2 dalies deguonies. Susidaręs vandenilis ir deguonis kartu su elektrolitu siunčiami į dujų ir skysčio separatorių atskyrimui. Vandenilis ir deguonis aušinami vandenilio ir deguonies aušintuvais, o lašų gaudyklė sugauna ir pašalina vandenį, o po to, valdoma valdymo sistemos, išleidžiamas; elektrolitas, veikiant cirkuliaciniam siurbliui, praeina per vandenilio, deguonies ir šarmų filtrą, vandenilio, deguonies ir šarmų filtrą ir kt., po to grįžta į elektrolizatorių, kad tęstų elektrolizę.
Sistemos slėgis reguliuojamas slėgio reguliavimo sistema ir slėgio skirtumo reguliavimo sistema, kad būtų patenkinti vėlesnių procesų ir sandėliavimo reikalavimai.
Vandens elektrolizės būdu gautas vandenilis pasižymi dideliu grynumu ir nedideliu priemaišų kiekiu. Paprastai vandens elektrolizės būdu gautame vandenilyje esančios priemaišos yra tik deguonis ir vanduo, be jokių kitų komponentų (tai leidžia išvengti kai kurių katalizatorių apsinuodijimo), todėl patogu gaminti labai gryną vandenilį. Po valymo gautos dujos gali pasiekti elektronikos pramonės dujų rodiklius.
Vandenilio gamybos įrenginio pagamintas vandenilis praeina per buferinę talpyklą, kad stabilizuotų sistemos darbinį slėgį ir toliau pašalintų laisvą vandenį iš vandenilio.
Vandeniui patekus į vandenilio valymo įrenginį, vandens elektrolizės būdu gautas vandenilis toliau valomas, o deguonis, vanduo ir kitos vandenilio priemaišos pašalinamos taikant katalizinės reakcijos ir molekulinio sieto adsorbcijos principus.
Įranga gali nustatyti automatinę vandenilio gamybos reguliavimo sistemą pagal esamą situaciją. Dujų kiekio pokyčiai sukels vandenilio kaupimo bako slėgio svyravimus. Ant kaupimo bako sumontuotas slėgio daviklis išves 4–20 mA signalą ir nusiųs jį į PLC. Palyginus pradinę nustatytą vertę ir atlikus atvirkštinę transformaciją bei PID skaičiavimą, išvedamas 20–4 mA signalas, kuris siunčiamas į lygintuvo spintelę elektrolizės srovės dydžiui reguliuoti, taip pasiekiant automatinio vandenilio gamybos reguliavimo pagal vandenilio kiekio pokyčius tikslą.
Šarminio vandens elektrolizės vandenilio gamybos įranga daugiausia apima šias sistemas:
(1) Žaliavų vandens sistema
Vandens elektrolizės ir vandenilio gamybos procese reaguoja tik vanduo (H2O), kurį reikia nuolat papildyti neapdorotu vandeniu per vandens papildymo siurblį. Vandens papildymo vieta yra vandenilio arba deguonies separatoriuje. Be to, išeinant iš sistemos, reikia pašalinti nedidelį kiekį vandenilio ir deguonies. drėgmės. Mažos įrangos vandens suvartojimas yra 1 l/Nm³H2, o didelės įrangos – 0,9 l/Nm³H2. Sistema nuolat papildo neapdorotą vandenį. Papildant vandenį, galima išlaikyti šarminio skysčio lygio ir šarmų koncentracijos stabilumą, o reakcijos tirpalą galima laiku papildyti. vandens, kad būtų palaikoma šarmo koncentracija.
2) Transformatoriaus lygintuvo sistema
Ši sistema daugiausia sudaryta iš dviejų įrenginių: transformatoriaus ir lygintuvo spintelės. Pagrindinė jos funkcija – konvertuoti priekinio savininko tiekiamą 10/35 kV kintamąją energiją į elektrolizerio reikalaujamą nuolatinę srovę ir tiekti jam nuolatinę srovę. Dalis tiekiamos energijos naudojama tiesiogiai vandeniui skaidyti. Molekulės yra vandenilis ir deguonis, o kita dalis generuoja šilumą, kurią šarmo aušintuvas pašalina per aušinimo vandenį.
Dauguma transformatorių yra alyvos tipo. Jei jie pastatomi patalpose arba konteineryje, galima naudoti sauso tipo transformatorius. Elektrolizės vandens ir vandenilio gamybos įrangoje naudojami transformatoriai yra specialūs transformatoriai ir turi būti pritaikyti pagal kiekvieno elektrolizerio duomenis, todėl tai yra pritaikyta įranga.
(3) elektros paskirstymo spintelių sistema
Maitinimo paskirstymo spinta daugiausia naudojama tiekti 400 V arba paprastai vadinamą 380 V įrangai įvairius komponentus su varikliais vandenilio ir deguonies atskyrimo ir gryninimo sistemose, esančiose už elektrolizinio vandens ir vandenilio gamybos įrangos. Įranga apima šarmų cirkuliaciją vandenilio ir deguonies atskyrimo sistemoje. Siurbliai, vandens papildymo siurbliai pagalbinėse sistemose; šildymo laidai džiovinimo ir gryninimo sistemose ir pagalbinės sistemos, reikalingos visai sistemai, pvz., gryno vandens mašinos, aušintuvai, oro kompresoriai, aušinimo bokštai ir galiniai vandenilio kompresoriai, hidrinimo mašinos ir kita įranga. Maitinimo šaltinis taip pat apima maitinimo šaltinius apšvietimui, stebėjimui ir kitoms visos stoties sistemoms.
(4) valdymo sistema
Valdymo sistema įgyvendina PLC automatinį valdymą. PLC paprastai naudoja „Siemens 1200“ arba „1500“. Ji aprūpinta žmogaus ir kompiuterio sąveikos sąsajos jutikliniu ekranu, kuriame rodomas kiekvienos įrangos sistemos veikimas ir parametrai bei valdymo logika.
5) Šarmų cirkuliacijos sistema
Ši sistema daugiausia apima šią pagrindinę įrangą:
Vandenilio ir deguonies separatorius - šarmų cirkuliacinis siurblys - vožtuvas - šarmų filtras - elektrolizeris
Pagrindinis procesas yra toks: vandenilio ir deguonies separatoriuje esantis šarminis skystis, sumaišytas su vandeniliu ir deguonimi, atskiriamas dujų ir skysčio separatoriumi ir tada teka atgal į šarminio skysčio cirkuliacinį siurblį. Čia vandenilio separatorius ir deguonies separatorius yra sujungti, o šarminio skysčio cirkuliacinis siurblys veikia grįžtamuoju srautu. Šarminis skystis cirkuliuoja į vožtuvą ir šarminio skysčio filtrą gale. Kai filtras išfiltruoja dideles priemaišas, šarminis skystis cirkuliuoja į elektrolizatoriaus vidų.
(6) Vandenilio sistema
Vandenilis susidaro katodo elektrodo pusėje ir kartu su šarminio skysčio cirkuliacijos sistema pasiekia separatorių. Separatoriuje, kadangi pats vandenilis yra gana lengvas, jis natūraliai atsiskiria nuo šarminio skysčio ir pasiekia viršutinę separatoriaus dalį, o tada praeina per vamzdyną tolesniam atskyrimui ir aušinimui. Atvėsus vandeniui, lašų gaudyklė sugauna lašus ir pasiekia apie 99 % grynumo, kuris pasiekia galinę džiovinimo ir valymo sistemą.
Evakuavimas: Vandenilio evakuacija daugiausia naudojama evakuacijai paleidimo ir išjungimo metu, neįprasto veikimo ar grynumo sutrikimo atveju ir gedimų atveju.
(7) Deguonies sistema
Deguonies kelias yra panašus į vandenilio, bet kitame separatoriuje.
Evakuacija: Šiuo metu dauguma deguonies projektų yra sprendžiami evakuacijos būdu.
Naudojimas: Deguonies panaudojimo vertė yra reikšminga tik specialiuose projektuose, tokiuose kaip kai kurie taikymo scenarijai, kuriuose gali būti naudojamas ir vandenilis, ir didelio grynumo deguonis, pavyzdžiui, optinių skaidulų gamintojai. Taip pat yra keletas didelių projektų, kuriuose numatyta vieta deguonies panaudojimui. Galutiniai taikymo scenarijai yra skysto deguonies gamyba po džiovinimo ir valymo arba medicininio deguonies naudojimas dispersijos sistemoje. Tačiau šių panaudojimo scenarijų patikslinimas dar nėra nustatytas. Tolesnis patvirtinimas.
(8) aušinimo vandens sistema
Vandens elektrolizės procesas yra endoterminė reakcija. Vandenilio gamybos procesui reikia elektros energijos. Tačiau vandens elektrolizės proceso metu suvartojama elektros energija viršija teorinę vandens elektrolizės reakcijos šilumos absorbciją. Tai reiškia, kad dalis elektrolizatoriaus sunaudojamos elektros energijos paverčiama šiluma. Ši šiluma daugiausia naudojama šarmų cirkuliacijos sistemai šildyti pradžioje, kad šarmų tirpalo temperatūra pakiltų iki įrangai reikalingo 90 ± 5 °C temperatūros diapazono. Jei elektrolizatorius toliau veikia pasiekęs vardinę temperatūrą, susidariusią šilumą reikia panaudoti aušinimo vandeniui palaikyti, kad būtų palaikoma normali elektrolizės reakcijos zonos temperatūra. Aukšta temperatūra elektrolizės reakcijos zonoje gali sumažinti energijos suvartojimą, tačiau per aukšta temperatūra gali sunaikinti elektrolizės kameros membraną, o tai taip pat pakenks ilgalaikiam įrangos veikimui.
Šiam įrenginiui darbinė temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 95 °C. Be to, susidaręs vandenilis ir deguonis taip pat turi būti aušinami ir sausinami, o vandeniu aušinamas silicio valdomas lygintuvas taip pat turi reikiamus aušinimo vamzdynus.
Didelės įrangos siurblio korpusui taip pat reikalingas aušinimo vanduo.
(9) Azoto pripildymo ir azoto prapūtimo sistema
Prieš derinant ir naudojant įrenginį, sistema turi būti užpildyta azotu, kad būtų galima patikrinti sandarumą. Prieš įprastą paleidimą sistemos dujų fazė taip pat turi būti prapūsta azotu, siekiant užtikrinti, kad dujos dujų fazės erdvėje abiejose vandenilio ir deguonies pusėse nebūtų degios ir sprogios.
Išjungus įrangą, valdymo sistema automatiškai palaikys slėgį ir sistemoje išsaugos tam tikrą vandenilio ir deguonies kiekį. Jei įjungus įrangą slėgis vis dar yra, nereikia atlikti prapūtimo. Tačiau jei visas slėgis pašalinamas, sistemą reikės vėl prapūsti. Azoto prapūtimo veiksmas.
(10) Vandenilio džiovinimo (valymo) sistema (neprivaloma)
Vandens elektrolizės metu gautas vandenilis sausinamas lygiagrečiu džiovintuvu ir galiausiai nuvalomas dulkelėmis per sukepinto nikelio vamzdinį filtrą, kad būtų gautas sausas vandenilis. (Atsižvelgiant į vartotojo reikalavimus vandeniliui, sistema gali pridėti valymo įrenginį, o valymui naudojama paladžio-platinos bimetalinė katalizinė deoksidacija).
Vandens elektrolizės būdu pagaminto vandenilio gamybos įrenginio pagamintas vandenilis per buferinę talpyklą siunčiamas į vandenilio valymo įrenginį.
Vandenilis pirmiausia praeina per deoksigenacijos bokštą. Veikiant katalizatoriui, vandenilyje esantis deguonis reaguoja su vandeniliu ir susidaro vanduo.
Reakcijos formulė: 2H2+O2 2H2O.
Tada vandenilis praeina per vandenilio kondensatorių (kuris atvėsina dujas, kad kondensuotų dujose esančius vandens garus ir susidarytų vanduo, o kondensuotas vanduo automatiškai išleidžiamas iš sistemos per skysčio surinktuvą) ir patenka į adsorbcijos bokštą.
Įrašo laikas: 2024 m. gegužės 14 d.
