Elektrolitinisvandenilisgamybos padalinyje yra visas vandens elektrolizės komplektasvandenilisgamybos įranga su pagrindine įranga, įskaitant:
1. Elektrolitinė ląstelė
2. Dujų skysčių atskyrimo įtaisas
3. Džiovinimo ir valymo sistema
4. Elektrinę dalį sudaro: transformatorius, lygintuvo spinta, PLC valdymo spinta, prietaisų spinta, paskirstymo spinta, viršutinis kompiuteris ir kt.
5. Pagalbinę sistemą daugiausia sudaro: šarminio tirpalo bakas, žaliavos vandens rezervuaras, papildomo vandens siurblys, azoto cilindras/šyna ir kt./ 6. Į bendrą pagalbinę įrangos sistemą įeina: gryno vandens mašina, aušintuvo bokštas, aušintuvas, oro kompresorius ir kt
vandenilio ir deguonies aušintuvai, o vanduo surenkamas lašelių gaudykle prieš išsiunčiant jį kontroliuojant valdymo sistemai; Elektrolitas praeinavandenilisir deguonies šarmų filtrai, vandenilio ir deguonies šarmų aušintuvai atitinkamai veikiant cirkuliaciniam siurbliui, o tada grįžta į elektrolitinį elementą tolesnei elektrolizei.
Sistemos slėgis reguliuojamas slėgio valdymo sistema ir diferencinio slėgio valdymo sistema, kad atitiktų tolesnių procesų ir sandėliavimo reikalavimus.
Vandenilio elektrolizės būdu pagamintas vandenilis pasižymi dideliu grynumu ir mažu priemaišų kiekiu. Paprastai vandens elektrolizės metu susidarančiose vandenilio dujose priemaišos yra tik deguonis ir vanduo, be kitų komponentų (dėl to galima išvengti tam tikrų katalizatorių apsinuodijimo). Tai suteikia patogumo gaminant didelio grynumo vandenilio dujas, o išgrynintos dujos gali atitikti elektroninių pramoninių dujų standartus.
Vandenilio gamybos įrenginio gaminamas vandenilis praeina per buferinį baką, kad stabilizuotų sistemos darbinį slėgį ir toliau pašalintų laisvą vandenį iš vandenilio.
Patekęs į vandenilio valymo įrenginį, vandens elektrolizės būdu pagamintas vandenilis toliau valomas, taikant katalizinės reakcijos ir molekulinio sieto adsorbcijos principus, siekiant pašalinti iš vandenilio deguonį, vandenį ir kitas priemaišas.
Įranga gali nustatyti automatinę vandenilio gamybos reguliavimo sistemą pagal faktinę situaciją. Dujų apkrovos pokyčiai sukels vandenilio rezervuaro slėgio svyravimus. Slėgio siųstuvas, sumontuotas ant rezervuaro, išves 4–20 mA signalą į PLC, kad būtų galima palyginti su pradine nustatyta verte, o po atvirkštinės transformacijos ir PID apskaičiavimo išves 20–4 mA signalą į lygintuvo spintelę, kad sureguliuotų jo dydį. elektrolizės srovė, taip pasiekiant tikslą automatiškai reguliuoti vandenilio gamybą pagal vandenilio apkrovos pokyčius.
Vienintelė reakcija vandenilio gamybos procese vandens elektrolizės būdu yra vanduo (H2O), kurį reikia nuolat tiekti žaliaviniu vandeniu per vandens papildymo siurblį. Papildymo padėtis yra ant vandenilio arba deguonies separatoriaus. Be to, vandenilis ir deguonis, išeinant iš sistemos, turi pašalinti nedidelį kiekį vandens. Įranga su mažu vandens suvartojimu gali sunaudoti 1 l/Nm ³ H2, o didesnė įranga gali sumažinti iki 0,9 l/Nm ³ H2. Sistema nuolat papildo žaliavinį vandenį, kuris gali išlaikyti šarminio skysčio lygio ir koncentracijos stabilumą. Jis taip pat gali laiku papildyti sureaguotą vandenį, kad išlaikytų šarminio tirpalo koncentraciją.
- Transformatorių lygintuvų sistema
Šią sistemą daugiausia sudaro du įrenginiai – transformatorius ir lygintuvo spinta. Pagrindinė jo funkcija yra paversti 10/35KV kintamosios srovės maitinimą, kurį teikia priekinės dalies savininkas, į nuolatinės srovės galią, reikalingą elektrolizės elementui, ir tiekti nuolatinę srovę į elektrolitinį elementą. Dalis tiekiamos galios naudojama vandens molekulėms tiesiogiai skaidyti į vandenilį ir deguonį, o kita dalis generuoja šilumą, kurią šarminis aušintuvas nuneša per aušinimo vandenį.
Dauguma transformatorių yra alyvos tipo. Jei jie yra patalpoje arba konteinerio viduje, galima naudoti sauso tipo transformatorius. Elektrolitinio vandens vandenilio gamybos įrangai naudojami transformatoriai yra specialūs transformatoriai, kuriuos reikia derinti pagal kiekvieno elektrolitinio elemento duomenis, todėl tai yra pritaikyta įranga.
Šiuo metu dažniausiai naudojama tiristoriaus tipo lygintuvų spinta, kurią įrangos gamintojai palaiko dėl ilgo naudojimo laiko, didelio stabilumo ir mažos kainos. Tačiau dėl būtinybės pritaikyti didelės apimties įrangą prie atsinaujinančios energijos, tiristorių lygintuvų spintelių konversijos efektyvumas yra palyginti mažas. Šiuo metu įvairūs lygintuvų spintelių gamintojai siekia įdiegti naujas IGBT lygintuvų spintas. IGBT jau yra labai paplitęs kitose pramonės šakose, tokiose kaip vėjo energija, ir manoma, kad IGBT lygintuvų spintos ateityje turės didelę plėtrą.
- Paskirstymo spintelių sistema
Paskirstymo spinta daugiausia naudojama tiekti energiją įvairiems komponentams su varikliais vandenilio deguonies atskyrimo ir valymo sistemoje, esančioje už elektrolitinio vandens vandenilio gamybos įrangos, įskaitant 400 V arba paprastai vadinamą 380 V įrangą. Į įrangą įeina šarminis cirkuliacinis siurblys vandenilio deguonies atskyrimo sistemoje ir papildomo vandens siurblys pagalbinėje sistemoje; Maitinimas šildymo laidams džiovinimo ir valymo sistemoje, taip pat pagalbinėms sistemoms, reikalingoms visai sistemai, pvz., gryno vandens mašinos, aušintuvai, oro kompresoriai, aušinimo bokštai ir galiniai vandenilio kompresoriai, hidrinimo mašinos ir kt. ., taip pat apima visos stoties apšvietimo, stebėjimo ir kitų sistemų maitinimą.
- Cantrl sistema
Valdymo sistema įgyvendina PLC automatinį valdymą. PLC paprastai naudoja Siemens 1200 arba 1500 ir turi žmogaus ir mašinos sąveikos sąsają su jutikliniu ekranu. Kiekvienos įrangos sistemos veikimo ir parametrų rodymas bei valdymo logikos atvaizdavimas realizuojamas jutikliniame ekrane.
5. Šarminio tirpalo cirkuliacijos sistema
Šią sistemą daugiausia sudaro ši pagrindinė įranga:
Vandenilio deguonies separatorius – Šarminio tirpalo cirkuliacinis siurblys – Vožtuvas – Šarminio tirpalo filtras – Elektrolitinis elementas
Pagrindinis procesas yra toks: vandenilio deguonies separatoriuje esantis šarminis tirpalas, sumaišytas su vandeniliu ir deguonimi, atskiriamas dujų ir skysčių separatoriumi ir grįžta į šarminio tirpalo cirkuliacinį siurblį. Čia prijungtas vandenilio separatorius ir deguonies separatorius, o šarminio tirpalo cirkuliacinis siurblys cirkuliuoja su grįžtamu šaldytuvu 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, pasiekiančios viršutinę separatoriaus dalį. Tada jis eina per vamzdynus tolesniam atskyrimui, atšaldomas aušinimo vandeniu ir surenkamas lašelių gaudykle, kad būtų pasiektas maždaug 99 % grynumas, prieš pasiekiant galinę džiovinimo ir valymo sistemą.
Evakuacija: Vandenilio dujų evakavimas daugiausia naudojamas paleidimo ir išjungimo laikotarpiais, nenormaliomis operacijomis 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 būdas.
Naudojimas: deguonies panaudojimo vertė yra reikšminga tik specialiuose projektuose, pavyzdžiui, programose, kuriose galima naudoti tiek vandenilį, tiek didelio grynumo deguonį, pvz., šviesolaidžių gamintojai. Taip pat yra keletas didelių projektų, kuriuose buvo rezervuota erdvė deguonies panaudojimui. Užpakalinės programos scenarijai yra skirti skysto deguonies gamybai po džiovinimo ir gryninimo arba medicininiam deguoniui per dispersines sistemas. Tačiau šių naudojimo scenarijų tikslumą dar reikia patvirtinti.
8. Aušinimo vandens sistema
Vandens elektrolizės procesas yra endoterminė reakcija, o vandenilio gamybos procesas turi būti aprūpintas elektros energija. Tačiau vandens elektrolizės procese sunaudota elektros energija viršija teorinę vandens elektrolizės reakcijos šilumos absorbciją. Kitaip tariant, dalis elektrolizės elemente sunaudojamos elektros energijos paverčiama šiluma, kuri pradžioje daugiausiai sunaudojama šarminio tirpalo cirkuliacijos sistemai šildyti, pakeliant šarminio tirpalo temperatūrą iki reikiamo 90 ± 5 temperatūros diapazono. ℃ įrangai. Jei elektrolizės elementas ir toliau veikia pasiekęs vardinę temperatūrą, generuojama šiluma turi būti išleidžiama aušinant vandenį, kad būtų palaikoma normali elektrolizės reakcijos zonos temperatūra. Aukšta temperatūra elektrolizės reakcijos zonoje gali sumažinti energijos sąnaudas, tačiau esant per aukštai temperatūrai, bus pažeista elektrolizės kameros diafragma, o tai taip pat pakenks ilgalaikiam įrangos veikimui.
Optimali šio įrenginio veikimo temperatūra turi būti ne aukštesnė kaip 95 ℃. Be to, susidaręs vandenilis ir deguonis taip pat turi būti aušinami ir sausinami, o vandeniu aušinamas tiristorinis lygintuvas taip pat turi būtinus aušinimo vamzdynus.
Didelės įrangos siurblio korpuse taip pat reikia aušinimo vandens.
- Azoto užpildymo ir azoto išvalymo sistema
Prieš derinant ir naudojant įrenginį, turi būti atliktas sistemos sandarumo azoto bandymas. Prieš įprastą paleidimą taip pat reikia išvalyti sistemos dujinę fazę azotu, siekiant užtikrinti, kad dujos, esančios dujų fazės erdvėje abiejose vandenilio ir deguonies pusėse, būtų toli nuo degių ir sprogių ribų.
Išjungus įrangą, valdymo sistema automatiškai palaikys slėgį ir sistemoje išlaikys tam tikrą vandenilio ir deguonies kiekį. Jei paleidimo metu slėgis vis dar išlieka, valymo veiksmo atlikti nereikia. Tačiau, jei slėgis visiškai sumažėja, azoto valymo veiksmą reikia atlikti dar kartą.
- Vandenilio džiovinimo (valymo) sistema (pasirinktinai)
Vandenilio dujos, pagamintos iš vandens elektrolizės, yra sausinamos lygiagrečiame džiovintuve ir galiausiai išvalomos sukepinto nikelio vamzdžio filtru, kad būtų gautos sausos vandenilio dujos. Atsižvelgiant į vartotojo reikalavimus produktui vandeniliui, sistema gali pridėti valymo įrenginį, kuriame gryninimui naudojamas paladžio platinos bimetalinis katalizinis deoksigenavimas.
Vandens elektrolizės vandenilio gamybos įrenginio pagamintas vandenilis per buferinį baką siunčiamas į vandenilio valymo įrenginį.
Vandenilio dujos pirmiausia praeina per deguonies pašalinimo bokštą, o 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 už sistemos ribų per kolektorių) ir patenka į adsorbcijos bokštą.
Paskelbimo laikas: 2024-12-03
