Jedinica za proizvodnju vodika elektrolizom uključuje kompletan set opreme za proizvodnju vodika elektrolizom vode. Glavna oprema je:
1. Elektrolizator
2. Uređaj za odvajanje plina i tekućine
3. Sustav za sušenje i pročišćavanje
4. Električni dio uključuje: transformator, ormarić ispravljača, ormarić za upravljanje PLC programom, ormarić s instrumentima, ormarić za razvod energije, glavno računalo itd.
5. Pomoćni sustav uglavnom uključuje: spremnik alkalija, spremnik sirove vode, pumpu za dovod vode, bocu s dušikom/sabirnicu itd.
6. Cjelokupni pomoćni sustav opreme uključuje: stroj za čistu vodu, rashladni toranj, hladnjak, zračni kompresor itd.
U jedinici za elektrolitičku proizvodnju vodika, voda se u elektrolizeru pod djelovanjem istosmjerne struje razgrađuje na jedan dio vodika i pola dijela kisika. Generirani vodik i kisik šalju se zajedno s elektrolitom u separator plina i tekućine radi odvajanja. Vodik i kisik hlade se hladnjacima vodika i kisika, a hvatač kapljica hvata i uklanja vodu, a zatim se pod kontrolom upravljačkog sustava ispušta van; elektrolit prolazi kroz filter za vodik, kisik i lužine itd. pod djelovanjem cirkulacijske pumpe, hladnjak tekućine i zatim se vraća u elektrolizer radi nastavka elektrolize.
Tlak u sustavu se podešava putem sustava za regulaciju tlaka i sustava za regulaciju diferencijalnog tlaka kako bi se zadovoljili zahtjevi sljedećih procesa i skladištenja.
Vodik proizveden elektrolizom vode ima prednosti visoke čistoće i malog broja nečistoća. Obično su nečistoće u vodiku proizvedenom elektrolizom vode samo kisik i voda, bez drugih komponenti (što može izbjeći trovanje nekih katalizatora), što pruža pogodnost za proizvodnju vodika visoke čistoće. Nakon pročišćavanja, proizvedeni plin može postići pokazatelje elektroničkog industrijskog plina.
Vodik proizveden u uređaju za proizvodnju vodika prolazi kroz međuspremnik kako bi se stabilizirao radni tlak sustava i dodatno uklonila slobodna voda u vodiku.
Nakon što vodik uđe u uređaj za pročišćavanje vodika, vodik proizveden elektrolizom vode se dodatno pročišćava, a kisik, voda i ostale nečistoće u vodiku uklanjaju se korištenjem principa katalitičke reakcije i adsorpcije molekularnim sitom.
Oprema može postaviti automatski sustav podešavanja za proizvodnju vodika prema stvarnoj situaciji. Promjene u opterećenju plinom uzrokovat će fluktuacije tlaka u spremniku vodika. Pretvornik tlaka instaliran na spremniku će izdati signal od 4-20mA i poslati ga PLC-u. Nakon usporedbe izvorne zadane vrijednosti i izvođenja inverzne transformacije i PID izračuna, izdaje se signal od 20~4mA i šalje se u ispravljački ormarić za podešavanje veličine struje elektrolize, čime se postiže svrha automatskog podešavanja proizvodnje vodika prema promjenama u opterećenju vodikom.
Oprema za proizvodnju vodika elektrolizom alkalne vode uglavnom uključuje sljedeće sustave:
(1) Sustav sirove vode
Jedino što reagira u procesu proizvodnje vodika elektrolizom vode je voda (H2O), koju je potrebno kontinuirano nadopunjavati sirovom vodom putem pumpe za nadopunjavanje vode. Položaj za nadopunjavanje vode nalazi se na separatoru vodika ili kisika. Osim toga, mala količina vodika i kisika mora se ukloniti prilikom izlaska iz sustava. vlage. Potrošnja vode kod male opreme je 1L/Nm³H2, a kod velike opreme može se smanjiti na 0,9L/Nm³H2. Sustav kontinuirano nadopunjuje sirovu vodu. Dopunjavanjem vode može se održati stabilnost razine lužnate tekućine i koncentracije lužine, a reakcijska otopina može se pravovremeno nadopunjavati. vode kako bi se održala koncentracija lužine.
2) Sustav transformatorskog ispravljača
Ovaj sustav se uglavnom sastoji od dva uređaja: transformatora i ispravljačkog ormara. Njegova glavna funkcija je pretvaranje izmjenične struje od 10/35 kV koju osigurava vlasnik prednjeg dijela u istosmjernu struju potrebnu elektrolizatoru i opskrba elektrolizatora istosmjernom strujom. Dio isporučene energije koristi se za izravnu razgradnju vode. Molekule su vodik i kisik, a drugi dio stvara toplinu koju hladnjak lužine odvodi putem rashladne vode.
Većina transformatora je uljnog tipa. Ako se postavljaju u zatvorenom prostoru ili unutar spremnika, mogu se koristiti transformatori suhog tipa. Transformatori koji se koriste u opremi za proizvodnju elektrolitičkog vodika su posebni transformatori i potrebno ih je uskladiti s podacima svakog elektrolizera, pa su stoga prilagođena oprema.
(3) sustav razvodnih ormara za napajanje
Razvodni ormarić za napajanje uglavnom se koristi za napajanje opreme od 400 V ili općepoznate kao 380 V za različite komponente s motorima u sustavima za odvajanje i pročišćavanje vodika i kisika iza opreme za elektrolitičku proizvodnju vodika. Oprema uključuje cirkulaciju alkalija u okviru za odvajanje vodika i kisika. Pumpe, pumpe za nadopunjavanje vode u pomoćnim sustavima; grijaće žice u sustavima za sušenje i pročišćavanje te pomoćni sustavi potrebni za cijeli sustav, kao što su strojevi za čistu vodu, rashladni uređaji, zračni kompresori, rashladni tornjevi i pozadinski kompresori vodika, strojevi za hidrogenaciju i ostala oprema. Napajanje također uključuje napajanje za rasvjetu, nadzor i druge sustave cijele stanice.
(4) sustav upravljanja
Upravljački sustav implementira automatsko upravljanje PLC-om. PLC općenito koristi Siemens 1200 ili 1500. Opremljen je zaslonom osjetljivim na dodir za interakciju čovjeka i računala, a rad i prikaz parametara svakog sustava opreme te prikaz upravljačke logike realiziraju se na zaslonu osjetljivom na dodir.
5) Sustav cirkulacije alkalija
Ovaj sustav uglavnom uključuje sljedeću glavnu opremu:
Separator vodika i kisika - pumpa za cirkulaciju alkalija - ventil - filter za alkalije - elektrolizer
Glavni proces je: alkalna tekućina pomiješana s vodikom i kisikom u separatoru vodika i kisika odvaja se separatorom plina i tekućine, a zatim se vraća u pumpu za cirkulaciju alkalne tekućine. Ovdje su spojeni separator vodika i separator kisika, a pumpa za cirkulaciju alkalne tekućine refluksira. Alkalna tekućina cirkulira do ventila i filtera alkalne tekućine na stražnjem kraju. Nakon što filter filtrira velike nečistoće, alkalna tekućina cirkulira u unutrašnjost elektrolizatora.
(6) Vodikov sustav
Vodik se stvara sa strane katodne elektrode i dospijeva u separator zajedno sa sustavom cirkulacije alkalne tekućine. U separatoru, budući da je sam vodik relativno lagan, on će se prirodno odvojiti od alkalne tekućine i dospjeti do gornjeg dijela separatora, a zatim proći kroz cjevovod za daljnje odvajanje i hlađenje. Nakon hlađenja vodom, hvatač kapljica hvata kapljice i postiže čistoću od oko 99%, koje dospijevaju u sustav sušenja i pročišćavanja na kraju.
Evakuacija: Evakuacija vodika se uglavnom koristi za evakuaciju tijekom pokretanja i zaustavljanja, abnormalnog rada ili kvara čistoće te evakuacije u slučaju kvara.
(7) Sustav kisika
Put za kisik je sličan onome za vodik, ali u drugom separatoru.
Evakuacija: Trenutno se većina projekata s kisikom tretira evakuacijom.
Iskorištenje: Vrijednost iskorištenja kisika ima smisla samo u posebnim projektima, kao što su neki scenariji primjene koji mogu koristiti i vodik i kisik visoke čistoće, poput proizvođača optičkih vlakana. Postoje i neki veliki projekti koji su rezervirali prostor za iskorištenje kisika. Scenariji pozadinske primjene su proizvodnja tekućeg kisika nakon sušenja i pročišćavanja ili upotreba medicinskog kisika putem disperzijskog sustava. Međutim, usavršavanje ovih scenarija iskorištenja tek treba biti određeno. Daljnja potvrda.
(8) sustav rashladne vode
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija. Proces proizvodnje vodika mora se opskrbljivati električnom energijom. Međutim, električna energija koju troši proces elektrolize vode premašuje teorijsku apsorpciju topline reakcije elektrolize vode. To jest, dio električne energije koju koristi elektrolizer pretvara se u toplinu. Taj dio topline se uglavnom koristi za zagrijavanje sustava cirkulacije lužine na početku, tako da temperatura otopine lužine poraste do temperaturnog raspona od 90±5°C koji je potreban za opremu. Ako elektrolizer nastavi raditi nakon postizanja nazivne temperature, generirana toplina mora se koristiti. Rashladna voda se dovodi kako bi se održala normalna temperatura zone reakcije elektrolize. Visoka temperatura u zoni reakcije elektrolize može smanjiti potrošnju energije, ali ako je temperatura previsoka, membrana komore za elektrolizu će se uništiti, što će također biti štetno za dugoročni rad opreme.
Ovaj uređaj zahtijeva održavanje radne temperature na najviše 95°C. Osim toga, generirani vodik i kisik također se moraju hladiti i odvlaživati, a vodom hlađeni ispravljački uređaj s kontroliranim silicijem također je opremljen potrebnim cjevovodima za hlađenje.
Tijelo pumpe velike opreme također zahtijeva sudjelovanje rashladne vode.
(9) Sustav za punjenje dušikom i pročišćavanje dušikom
Prije otklanjanja pogrešaka i rada uređaja, sustav se mora napuniti dušikom radi ispitivanja nepropusnosti zraka. Prije normalnog pokretanja, plinovita faza sustava također se mora pročistiti dušikom kako bi se osiguralo da je plin u prostoru plinovite faze s obje strane vodika i kisika izvan područja zapaljivosti i eksplozivnosti.
Nakon što se oprema isključi, upravljački sustav će automatski održavati tlak i zadržati određenu količinu vodika i kisika unutar sustava. Ako je tlak i dalje prisutan kada se oprema uključi, nema potrebe za pročišćavanjem. Međutim, ako se sav tlak ukloni, potrebno ga je ponovno pročišćavati. Radnja pročišćavanja dušikom.
(10) Sustav za sušenje (pročišćavanje) vodika (opcionalno)
Vodik proizveden elektrolizom vode odvlažuje se paralelnim sušilom, a na kraju se otprašuje sinteriranim nikl cjevastim filterom kako bi se dobio suhi vodik. (Prema zahtjevima korisnika za proizvedeni vodik, sustav može dodati uređaj za pročišćavanje, a pročišćavanje koristi paladij-platina bimetalnu katalitičku deoksidaciju).
Vodik proizveden u uređaju za proizvodnju vodika elektrolizom vode šalje se u uređaj za pročišćavanje vodika kroz međuspremnik.
Vodik prvo prolazi kroz toranj za deoksigenaciju. Pod djelovanjem katalizatora, kisik u vodiku reagira s vodikom stvarajući vodu.
Reakcijska formula: 2H2+O2 2H2O.
Zatim vodik prolazi kroz kondenzator vodika (koji hladi plin kako bi kondenzirao vodenu paru u plinu i stvorio vodu, a kondenzirana voda se automatski ispušta iz sustava kroz sakupljač tekućine) i ulazi u adsorpcijski toranj.
Vrijeme objave: 14. svibnja 2024.
