Elektrolitičkivodonikproizvodna jedinica uključuje kompletan set elektrolize vodevodonikproizvodnu opremu, sa glavnom opremom koja uključuje:
1. Elektrolitička ćelija
2. Uređaj za odvajanje tečnosti gasa
3. Sistem sušenja i prečišćavanja
4. Električni dio uključuje: transformator, orman ispravljača, PLC upravljački ormar, orman za instrumente, razvodni orman, gornji kompjuter itd.
5. Pomoćni sistem uglavnom uključuje: rezervoar za alkalnu otopinu, rezervoar za vodu sirovog materijala, pumpu za dopunsku vodu, cilindar za azot/sabirnicu, itd. vazdušni kompresor itd
hladnjaci vodonika i kiseonika, a voda se sakuplja kapaljkom pre nego što se pošalje pod kontrolu kontrolnog sistema; Elektrolit prolazivodoniki kisik alkalni filteri, vodonik i kisik alkalni hladnjaci respektivno pod djelovanjem cirkulacijske pumpe, a zatim se vraća u elektrolitičku ćeliju na dalju elektrolizu.
Pritisak u sistemu se reguliše sistemom za kontrolu pritiska i sistemom za kontrolu diferencijalnog pritiska kako bi se zadovoljili zahtevi nižih procesa i skladištenja.
Vodik proizveden elektrolizom vode ima prednosti visoke čistoće i niske nečistoće. Obično su nečistoće u plinovitom vodiku koji nastaje elektrolizom vode samo kisik i voda, bez drugih komponenti (koje mogu izbjeći trovanje određenih katalizatora). Ovo pruža pogodnost za proizvodnju gasa vodonika visoke čistoće, a prečišćeni gas može zadovoljiti standarde industrijskih gasova elektronskog kvaliteta.
Vodnik koji proizvodi jedinica za proizvodnju vodonika prolazi kroz pufer rezervoar da stabilizuje radni pritisak sistema i dalje uklanja slobodnu vodu iz vodonika.
Nakon ulaska u uređaj za pročišćavanje vodika, vodik proizveden elektrolizom vode dalje se pročišćava, koristeći principe katalitičke reakcije i adsorpcije na molekularnom situ za uklanjanje kisika, vode i drugih nečistoća iz vodika.
Oprema može postaviti automatski sistem za podešavanje proizvodnje vodonika prema stvarnoj situaciji. Promjene u opterećenju plinom će uzrokovati fluktuacije u tlaku u spremniku za pohranu vodika. Transmiter pritiska instaliran na rezervoaru će emitovati signal od 4-20 mA u PLC radi upoređivanja sa originalnom zadatom vrednošću, a nakon inverzne transformacije i PID izračunavanja, emitovaće signal od 20-4 mA u ormarić ispravljača za podešavanje veličine struja elektrolize, čime se postiže svrha automatskog prilagođavanja proizvodnje vodonika prema promjenama u opterećenju vodonika.
Jedina reakcija u procesu proizvodnje vodika elektrolizom vode je voda (H2O), koju je potrebno kontinuirano opskrbljivati sirovom vodom preko pumpe za dopunu vode. Položaj za dopunjavanje se nalazi na separatoru vodonika ili kiseonika. Pored toga, vodonik i kiseonik moraju da oduzmu malu količinu vode kada napuste sistem. Oprema sa malom potrošnjom vode može potrošiti 1L/Nm³ H2, dok veća oprema može smanjiti na 0,9L/Nm³ H2. Sistem kontinuirano dopunjuje sirovu vodu, što može održati stabilnost nivoa i koncentracije alkalne tečnosti. Takođe može pravovremeno dopuniti reagovanu vodu kako bi se održala koncentracija alkalne otopine.
- Transformatorski ispravljački sistem
Ovaj sistem se uglavnom sastoji od dva uređaja, transformatora i ispravljačkog ormara. Njegova glavna funkcija je da konvertuje 10/35KV AC snagu koju obezbeđuje vlasnik front-enda u istosmernu snagu koju zahteva elektrolitička ćelija, i snabdeva DC napajanje elektrolitičkoj ćeliji. Dio dovedene snage koristi se za direktnu razgradnju molekula vode na vodonik i kisik, a drugi dio stvara toplinu, koju alkalni hladnjak provodi kroz rashladnu vodu.
Većina transformatora je uljnog tipa. Ako se postavljaju u zatvorenom prostoru ili unutar kontejnera, mogu se koristiti suhi transformatori. Transformatori koji se koriste za opremu za proizvodnju vodika u elektrolitičkoj vodi su posebni transformatori koje je potrebno uskladiti prema podacima svake elektrolitičke ćelije, tako da su oprema prilagođena potrebama korisnika.
Trenutno najčešće korišteni ispravljački ormar je tiristorski, koji proizvođači opreme podržavaju zbog dugog vremena korištenja, visoke stabilnosti i niske cijene. Međutim, zbog potrebe da se oprema velikih razmjera prilagodi obnovljivoj energiji sa prednje strane, efikasnost konverzije tiristorskih ispravljačkih ormara je relativno niska. Trenutno, različiti proizvođači ispravljačkih ormara nastoje usvojiti nove IGBT ispravljačke ormare. IGBT je već vrlo čest u drugim industrijama kao što je energija vjetra, a vjeruje se da će IGBT ispravljački ormari imati značajan razvoj u budućnosti.
- Sistem razvodnih ormana
Razvodni orman se uglavnom koristi za napajanje različitih komponenti sa motorima u sistemu za odvajanje i prečišćavanje kiseonika vodonika iza opreme za proizvodnju vodonika u elektrolitičkoj vodi, uključujući opremu od 400V ili koja se obično naziva 380V. Oprema uključuje alkalnu cirkulacionu pumpu u okviru za odvajanje vodonika i kiseonika i pumpu za dopunsku vodu u pomoćnom sistemu; Napajanje grejnih žica u sistemu za sušenje i prečišćavanje, kao i pomoćni sistemi potrebni za ceo sistem kao što su mašine za čistu vodu, čileri, vazdušni kompresori, rashladni tornjevi, i back-end kompresori vodonika, mašine za hidrogenaciju itd. ., uključuje i napajanje za rasvjetu, nadzor i druge sisteme cijele stanice.
- Control sistem
Upravljački sistem implementira PLC automatsku kontrolu. PLC generalno prihvata Siemens 1200 ili 1500, i opremljen je ekranom osetljivim na dodir sa interfejsom čovek-mašina. Rad i prikaz parametara svakog sistema opreme kao i prikaz upravljačke logike se realizuju na ekranu osetljivom na dodir.
5. Sistem cirkulacije alkalnog rastvora
Ovaj sistem uglavnom uključuje sljedeću glavnu opremu:
Odvajač kisika vodika – Cirkulacijska pumpa za alkalnu otopinu – Ventil – Filter za alkalnu otopinu – Elektrolitička ćelija
Glavni proces je sljedeći: alkalna otopina pomiješana s vodonikom i kisikom u separatoru kisika vodika se odvaja separatorom plin-tečnost i refluksira u cirkulacionu pumpu za alkalni rastvor. Separator vodonika i separator kiseonika su ovde povezani, a cirkulaciona pumpa za alkalni rastvor cirkuliše refluksovani alkalni rastvor do ventila i filtera za alkalni rastvor na zadnjem kraju. Nakon što filter filtrira velike nečistoće, alkalni rastvor cirkuliše u unutrašnjost elektrolitičke ćelije.
6. Sistem vodonika
Gas vodonik se stvara sa strane katodne elektrode i stiže do separatora zajedno sa sistemom cirkulacije alkalnog rastvora. Unutar separatora, vodonik je relativno lagan i prirodno odvojen od alkalne otopine, dostižući gornji dio separatora. Zatim prolazi kroz cjevovode za dalje odvajanje, hladi se rashladnom vodom i sakuplja hvatačem kapanja kako bi se postigla čistoća od oko 99% prije nego što dođe do stražnjeg sistema za sušenje i prečišćavanje.
Evakuacija: Evakuacija gasa vodonika se uglavnom koristi tokom perioda pokretanja i isključivanja, nenormalnih operacija ili kada čistoća ne zadovoljava standarde, kao i za otklanjanje problema.
7. Sistem kiseonika
Put kisika sličan je putu vodika, osim što se odvija u različitim separatorima.
Pražnjenje: Trenutno većina projekata koristi metodu pražnjenja kiseonika.
Korištenje: Iskoristivost kisika je značajna samo u posebnim projektima, kao što su aplikacije koje mogu koristiti i vodonik i kisik visoke čistoće, kao što su proizvođači optičkih vlakana. Postoje i veliki projekti koji imaju rezervisan prostor za korišćenje kiseonika. Pozadinski scenariji primjene su za proizvodnju tekućeg kisika nakon sušenja i prečišćavanja, ili za medicinski kisik putem disperzijskih sistema. Međutim, preciznost ovih scenarija korištenja još uvijek treba dalju potvrdu.
8. Sistem vode za hlađenje
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija, a proces proizvodnje vodika mora biti opskrbljen električnom energijom. Međutim, električna energija potrošena u procesu elektrolize vode premašuje teorijsku apsorpciju topline reakcije elektrolize vode. Drugim riječima, dio električne energije koja se koristi u ćeliji za elektrolizu pretvara se u toplinu, koja se uglavnom koristi za zagrijavanje sistema cirkulacije alkalnog rastvora na početku, podižući temperaturu alkalnog rastvora na potreban temperaturni opseg od 90 ± 5 ℃ za opremu. Ako ćelija za elektrolizu nastavi da radi nakon postizanja nazivne temperature, stvorena toplota treba da se izvede rashladnom vodom kako bi se održala normalna temperatura reakcione zone elektrolize. Visoka temperatura u zoni reakcije elektrolize može smanjiti potrošnju energije, ali ako je temperatura previsoka, doći će do oštećenja membrane elektrolizne komore, što će također biti štetno za dugotrajan rad opreme.
Optimalna radna temperatura za ovaj uređaj treba da se održava na najviše 95 ℃. Osim toga, generirani vodonik i kisik se također moraju hladiti i odvlažiti, a vodeno hlađeni tiristorski ispravljač je opremljen i potrebnim rashladnim cjevovodima.
Tijelo pumpe velike opreme također zahtijeva učešće rashladne vode.
- Punjenje dušikom i sistem za pročišćavanje dušikom
Prije otklanjanja grešaka i rada uređaja, potrebno je provesti ispitivanje nepropusnosti dušika na sistemu. Prije normalnog pokretanja, također je potrebno pročistiti plinsku fazu sistema dušikom kako bi se osiguralo da je plin u prostoru plinske faze s obje strane vodonika i kisika daleko od zapaljivog i eksplozivnog područja.
Nakon što se oprema isključi, kontrolni sistem će automatski održavati pritisak i zadržati određenu količinu vodonika i kiseonika unutar sistema. Ako je pritisak i dalje prisutan tokom pokretanja, nema potrebe za pročišćavanjem. Međutim, ako se pritisak potpuno smanji, potrebno je ponovo izvršiti akciju pročišćavanja dušikom.
- Sistem sušenja (prečišćavanja) vodika (opciono)
Gas vodonik pripremljen elektrolizom vode se odvlažuje u paralelnom sušaču, a konačno se pročišćava filterom od sinterovane cijevi od nikla kako bi se dobio suvi plinoviti vodonik. Prema zahtjevima korisnika za vodonik za proizvod, sistem može dodati uređaj za prečišćavanje, koji koristi paladijum platinu bimetalnu katalitičku deoksigenaciju za prečišćavanje.
Vodik proizveden u jedinici za proizvodnju vodika za elektrolizu vode šalje se u jedinicu za pročišćavanje vodika kroz pufer spremnik.
Plinoviti vodonik prvo prolazi kroz toranj za deoksigenaciju, a pod djelovanjem katalizatora, kisik u plinovitom vodiku reagira s plinovitom vodikom i proizvodi vodu.
Reakciona formula: 2H2+O2 2H2O.
Zatim, gas vodonik prolazi kroz kondenzator vodonika (koji hladi gas da bi kondenzovao vodenu paru u vodu, koja se automatski ispušta van sistema kroz kolektor) i ulazi u adsorpcioni toranj.
Vrijeme objave: Dec-03-2024
