Elektrolitinisvandenilisgamybos įrenginyje yra visas vandens elektrolizės rinkinysvandenilisgamybos įranga, įskaitant pagrindinę įrangą:
1. Elektrolitinis elementas
2. Dujų ir skysčių atskyrimo įtaisas
3. Džiovinimo ir valymo sistema
4. Elektrinę dalį sudaro: transformatorius, lygintuvo spintelė, PLC valdymo spintelė, prietaisų spintelė, paskirstymo spintelė, viršutinis kompiuteris ir kt.
5. Pagalbinę sistemą daugiausia sudaro: šarminio tirpalo bakas, žaliavų vandens bakas, papildymo vandens siurblys, azoto cilindras/šyna ir kt. / 6. Bendrą įrangos pagalbinę sistemą sudaro: gryno vandens mašina, šaldymo bokštas, šaldymo įrenginys, oro kompresorius ir kt.
vandenilio ir deguonies aušintuvai, o vanduo surenkamas lašeliniu gaudykliu prieš išleidžiant jį kontroliuojant valdymo sistemai; Elektrolitas praeina pervandenilisir deguonies šarmų filtrus, atitinkamai vandenilio ir deguonies šarmų aušintuvus, veikiant cirkuliaciniam siurbliui, o po to grįžta į elektrolizės elementą tolesnei elektrolizei.
Sistemos slėgį reguliuoja slėgio reguliavimo sistema ir slėgio skirtumo reguliavimo sistema, kad būtų patenkinti tolesnių procesų ir sandėliavimo reikalavimai.
Vandens elektrolizės būdu gautas vandenilis pasižymi dideliu grynumu ir mažu priemaišų kiekiu. Paprastai vandens elektrolizės būdu gautose vandenilio dujose priemaišos yra tik deguonis ir vanduo, be jokių kitų komponentų (tai gali padėti išvengti tam tikrų katalizatorių apsinuodijimo). Tai leidžia patogiai gaminti didelio grynumo vandenilio dujas, o išvalytos dujos gali atitikti elektronikos pramonės dujų standartus.
Vandenilio gamybos įrenginio pagamintas vandenilis praeina per buferinę talpyklą, kad stabilizuotų sistemos darbinį slėgį ir toliau pašalintų laisvą vandenį iš vandenilio.
Patekęs į vandenilio valymo įrenginį, vandens elektrolizės būdu gautas vandenilis toliau valomas, naudojant katalizinės reakcijos ir molekulinio sieto adsorbcijos principus, kad iš vandenilio būtų pašalintas deguonis, vanduo ir kitos priemaišos.
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 perduos 4–20 mA signalą į PLC, kad būtų galima palyginti jį su pradine nustatyta verte, o po atvirkštinės transformacijos ir PID apskaičiavimo perduos 20–4 mA signalą į lygintuvo spintelę, kad būtų galima reguliuoti elektrolizės srovės dydį, taip pasiekiant automatinio vandenilio gamybos reguliavimo pagal vandenilio kiekio pokyčius tikslą.
Vandens elektrolizės būdu gaminant vandenilį, vienintelė reakcija yra vanduo (H2O), į kurį reikia nuolat tiekti neapdorotą vandenį per vandens papildymo siurblį. Papildymo vieta yra ant vandenilio arba deguonies separatoriaus. Be to, vandenilis ir deguonis, išeidami iš sistemos, turi pašalinti nedidelį kiekį vandens. Įranga, sunaudojanti mažai vandens, gali sunaudoti 1 l/Nm³ H2, o didesnė įranga gali sumažinti šį kiekį iki 0,9 l/Nm³ H2. Sistema nuolat papildo neapdoroto vandens atsargas, taip palaikydama šarminio skysčio lygio ir koncentracijos stabilumą. Ji taip pat gali laiku papildyti sureagavusį vandenį, kad palaikytų šarminio tirpalo koncentraciją.
- Transformatoriaus lygintuvo sistema
Šią sistemą daugiausia sudaro du įrenginiai: transformatorius ir lygintuvo spintelė. Pagrindinė jos funkcija – konvertuoti priekinio savininko tiekiamą 10/35 kV kintamąją energiją į elektrolizės elementui reikalingą nuolatinę srovę ir tiekti nuolatinę srovę elektrolizės elementui. Dalis tiekiamos energijos naudojama vandens molekulėms tiesiogiai suskaidyti į vandenilį ir deguonį, o kita dalis generuoja šilumą, kurią šarminis aušintuvas per aušinimo vandenį išskiria.
Dauguma transformatorių yra alyvos tipo. Jei jie pastatomi patalpose arba konteineryje, galima naudoti sauso tipo transformatorius. Elektrolizės vandens ir vandenilio gamybos įrangoje naudojami specialūs transformatoriai, kuriuos reikia pritaikyti prie kiekvieno elektrolizės elemento duomenų, todėl tai yra pritaikyta įranga.
Šiuo metu dažniausiai naudojama lygintuvų spinta yra tiristorinio tipo, kurią įrangos gamintojai palaiko dėl ilgo naudojimo laiko, didelio stabilumo ir mažos kainos. Tačiau dėl poreikio pritaikyti didelio masto įrangą atsinaujinančiai energijai, tiristorinių lygintuvų spintų konversijos efektyvumas yra gana mažas. Šiuo metu įvairūs lygintuvų spintų gamintojai stengiasi diegti naujas IGBT lygintuvų spintas. IGBT jau yra labai paplitęs kitose pramonės šakose, tokiose kaip vėjo energija, ir manoma, kad ateityje IGBT lygintuvų spintos gerokai patobulės.
- Skirstomųjų spintų sistema
Skirstymo spinta daugiausia naudojama tiekti energiją įvairiems vandenilio deguonies atskyrimo ir gryninimo sistemos komponentams su varikliais už elektrolizinio vandens vandenilio gamybos įrangos, įskaitant 400 V arba paprastai vadinamą 380 V įranga. Įranga apima šarmų cirkuliacinį siurblį vandenilio deguonies atskyrimo sistemoje ir papildinio vandens siurblį pagalbinėje sistemoje; Džiovinimo ir gryninimo sistemos šildymo laidų, taip pat visai sistemai reikalingų pagalbinių sistemų, tokių kaip gryno vandens mašinos, aušintuvai, oro kompresoriai, aušinimo bokštai ir galiniai vandenilio kompresoriai, hidrinimo mašinos ir kt., maitinimo šaltinis taip pat apima visos stoties apšvietimo, stebėjimo ir kitų sistemų maitinimo šaltinius.
- Control sistema
Valdymo sistema įgyvendina automatinį PLC valdymą. PLC paprastai naudoja „Siemens 1200“ arba „1500“ ir turi žmogaus ir mašinos sąveikos sąsajos jutiklinį ekraną. Kiekvienos įrangos sistemos veikimas ir parametrai, taip pat valdymo logika rodomi jutikliniame ekrane.
5. Šarminio tirpalo cirkuliacijos sistema
Ši sistema daugiausia apima šią pagrindinę įrangą:
Vandenilio-deguonies separatorius – Šarminio tirpalo cirkuliacinis siurblys – Vožtuvas – Šarminio tirpalo filtras – Elektrolitinis elementas
Pagrindinis procesas yra toks: vandenilio ir deguonies separatoriuje esantis šarminis tirpalas, sumaišytas su vandeniliu ir deguonimi, atskiriamas dujų ir skysčio separatoriumi ir grįžtamai nukreipiamas į šarminio tirpalo cirkuliacinį siurblį. Čia sujungti vandenilio ir deguonies separatoriai, o šarminio tirpalo cirkuliacinis siurblys cirkuliuoja grįžtamai nukreiptą šarminį tirpalą į vožtuvą ir šarminio tirpalo filtrą gale. Filtrui išfiltravus dideles priemaišas, šarminis tirpalas cirkuliuoja į elektrolizės elemento vidų.
6.Vandenilio sistema
Vandenilio dujos susidaro iš katodo elektrodo pusės ir kartu su šarminio tirpalo cirkuliacijos sistema pasiekia separatorių. Separatoriaus viduje vandenilio dujos yra gana lengvos ir natūraliai atsiskiria nuo šarminio tirpalo, pasiekdamos viršutinę separatoriaus dalį. Tada jos teka vamzdynais tolesniam atskyrimui, aušinamos aušinimo vandeniu ir surenkamos lašeliniu gaudykliu, kad būtų pasiektas apie 99 % grynumas, prieš pasiekiant galinę džiovinimo ir valymo sistemą.
Evakuavimas: Vandenilio dujų evakuavimas daugiausia naudojamas paleidimo ir išjungimo metu, neįprasto veikimo metu arba kai grynumas neatitinka standartų, taip pat trikčių šalinimui.
7. Deguonies sistema
Deguonies kelias yra panašus į vandenilio, išskyrus tai, kad jis vyksta skirtinguose separatoriuose.
Ištuštinimas: Šiuo metu daugumoje projektų naudojamas deguonies ištuštinimo metodas.
Panaudojimas: Deguonies panaudojimo vertė yra reikšminga tik specialiuose projektuose, tokiuose kaip vandenilis ir didelio grynumo deguonis, pavyzdžiui, šviesolaidinių įrenginių gamintojai. Taip pat yra keletas didelių projektų, kuriuose numatyta vieta deguonies panaudojimui. Galutiniai taikymo scenarijai skirti skysto deguonies gamybai po džiovinimo ir valymo arba medicininiam deguoniui dispersijos sistemose. Tačiau šių panaudojimo scenarijų tikslumas dar turi būti patvirtintas.
8. Aušinimo vandens sistema
Vandens elektrolizės procesas yra endoterminė reakcija, todėl vandenilio gamybos procesui reikia elektros energijos. Tačiau vandens elektrolizės procese suvartojama elektros energija viršija teorinę vandens elektrolizės reakcijos šilumos absorbciją. Kitaip tariant, dalis elektrolizės kameroje sunaudojamos elektros energijos paverčiama šiluma, kuri daugiausia naudojama šarminio tirpalo cirkuliacijos sistemai šildyti pradžioje, pakėlus šarminio tirpalo temperatūrą iki įrangai reikalingo 90 ± 5 ℃ temperatūros intervalo. Jei elektrolizės kamera toliau veikia pasiekusi vardinę temperatūrą, susidariusią šilumą reikia pašalinti aušinant vandenį, kad būtų palaikoma normali elektrolizės reakcijos zonos temperatūra. Aukšta temperatūra elektrolizės reakcijos zonoje gali sumažinti energijos suvartojimą, tačiau per aukšta temperatūra gali pažeisti elektrolizės kameros diafragmą, o tai taip pat pakenks ilgalaikiam įrangos veikimui.
Optimali šio įrenginio darbinė temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 95 ℃. Be to, susidariusį vandenilį ir deguonį taip pat reikia aušinti ir sausinti, o vandeniu aušinamas tiristorinis lygintuvas taip pat turi reikiamus aušinimo vamzdynus.
Didelės įrangos siurblio korpusui taip pat reikalingas aušinimo vanduo.
- Azoto užpildymo ir azoto valymo sistema
Prieš derinant ir naudojant įrenginį, sistemoje reikia atlikti azoto sandarumo bandymą. Prieš įprastą paleidimą taip pat reikia išvalyti sistemos dujų fazę azotu, kad būtų užtikrinta, jog dujos dujų fazės erdvėje abiejose vandenilio ir deguonies pusėse būtų toli nuo degios ir sprogios zonos.
Išjungus įrangą, valdymo sistema automatiškai palaikys slėgį ir sistemoje išsaugos tam tikrą vandenilio ir deguonies kiekį. Jei paleidimo metu slėgis vis dar yra, nereikia atlikti prapūtimo. Tačiau jei slėgis visiškai sumažintas, reikia dar kartą atlikti prapūtimą azotu.
- Vandeninio džiovinimo (valymo) sistema (neprivaloma)
Vandens elektrolizės būdu gautos vandenilio dujos yra sausinamos lygiagrečiu džiovintuvu ir galiausiai išvalomos sukepinto nikelio vamzdiniu filtru, kad būtų gautos sausos vandenilio dujos. Pagal vartotojo reikalavimus vandeniliui, sistema gali pridėti valymo įrenginį, kuriame valymui naudojamas paladžio-platinos bimetalinis katalizinis deoksigeninimas.
Vandens elektrolizės vandenilio gamybos įrenginio pagamintas vandenilis per buferinį baką siunčiamas į vandenilio valymo įrenginį.
Vandenilio dujos pirmiausia praeina per deoksigenacijos bokštą, ir, veikiant katalizatoriui, vandenilio dujose esantis deguonis reaguoja su vandenilio dujomis ir susidaro vanduo.
Reakcijos formulė: 2H2+O2 2H2O.
Tada vandenilio dujos praeina per vandenilio kondensatorių (kuris atvėsina dujas, kad vandens garai kondensuotųsi į vandenį, kuris automatiškai išleidžiamas iš sistemos per kolektorių) ir patenka į adsorbcijos bokštą.
Įrašo laikas: 2024 m. gruodžio 3 d.
