Elektrolitičkivodikproizvodna jedinica uključuje kompletan set za elektrolizu vodevodikproizvodna oprema, a glavna oprema uključuje:
1. Elektrolitička ćelija
2. Uređaj za odvajanje plina i tekućine
3. Sustav za sušenje i pročišćavanje
4. Električni dio uključuje: transformator, ormarić ispravljača, PLC upravljački ormarić, ormarić s instrumentima, razvodni ormarić, gornje računalo itd.
5. Pomoćni sustav uglavnom uključuje: spremnik alkalne otopine, spremnik sirove vode, pumpu za nadopunu vode, bocu/sabirnicu dušika itd./ 6. Cjelokupni pomoćni sustav opreme uključuje: stroj za čistu vodu, rashladni toranj, hladnjak, zračni kompresor itd.
hladnjaci vodika i kisika, a voda se skuplja u hvataču kapanja prije nego što se pošalje van pod kontrolom upravljačkog sustava; elektrolit prolazi krozvodiki filtere za kisikove lužine, hladnjake vodika i kisikovih lužina pod djelovanjem cirkulacijske pumpe, a zatim se vraća u elektrolitičku ćeliju za daljnju elektrolizu.
Tlak u sustavu reguliran je sustavom za regulaciju tlaka i sustavom za regulaciju diferencijalnog tlaka kako bi se zadovoljili zahtjevi nizvodnih procesa i skladištenja.
Vodik proizveden elektrolizom vode ima prednosti visoke čistoće i niskog udjela nečistoća. Obično su nečistoće u vodikovom plinu proizvedenom elektrolizom vode samo kisik i voda, bez drugih komponenti (što može izbjeći trovanje određenih katalizatora). To omogućuje pogodnost proizvodnje vodikovog plina visoke čistoće, a pročišćeni plin može zadovoljiti standarde industrijskih plinova elektroničke kvalitete.
Vodik koji proizvodi jedinica za proizvodnju vodika prolazi kroz međuspremnik kako bi se stabilizirao radni tlak sustava i dodatno uklonila slobodna voda iz vodika.
Nakon ulaska u uređaj za pročišćavanje vodika, vodik proizveden elektrolizom vode se dodatno pročišćava, koristeći principe katalitičke reakcije i adsorpcije molekularnim sitom za uklanjanje kisika, vode i drugih nečistoća iz vodika.
Oprema može postaviti automatski sustav za podešavanje proizvodnje vodika prema stvarnoj situaciji. Promjene u opterećenju plinom uzrokovat će fluktuacije tlaka u spremniku vodika. Pretvornik tlaka instaliran na spremniku slati će signal od 4-20 mA PLC-u za usporedbu s izvorno postavljenom vrijednošću, a nakon inverzne transformacije i PID izračuna, slati će signal od 20-4 mA ispravljačkom ormaru za podešavanje veličine struje elektrolize, čime se postiže svrha automatskog podešavanja proizvodnje vodika prema promjenama u opterećenju vodikom.
Jedina reakcija u procesu proizvodnje vodika elektrolizom vode je voda (H2O), koju je potrebno kontinuirano opskrbljivati sirovom vodom putem pumpe za nadopunjavanje vode. Položaj za nadopunjavanje nalazi se na separatoru vodika ili kisika. Osim toga, vodik i kisik moraju odnijeti malu količinu vode kada izlaze iz sustava. Oprema s niskom potrošnjom vode može potrošiti 1L/Nm³ H2, dok veća oprema može smanjiti potrošnju na 0,9L/Nm³ H2. Sustav kontinuirano nadopunjuje sirovu vodu, što može održavati stabilnost razine i koncentracije alkalne tekućine. Također može pravovremeno nadopunjavati reagiranu vodu kako bi se održala koncentracija alkalne otopine.
- Sustav ispravljača transformatora
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 za elektrolitičku ćeliju i opskrba istosmjernom strujom elektrolitičke ćelije. Dio isporučene energije koristi se za izravnu razgradnju molekula vode na vodik i kisik, a drugi dio stvara toplinu koju alkalijski hladnjak prenosi 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 za opremu za proizvodnju elektrolitičkog vodika su posebni transformatori koji se moraju uskladiti s podacima svake elektrolitičke ćelije, pa su stoga prilagođena oprema.
Trenutno se najčešće korišteni ispravljački ormarić nalazi u tiristorskom tipu, koji proizvođači opreme podržavaju zbog dugog vijeka trajanja, visoke stabilnosti i niske cijene. Međutim, zbog potrebe za prilagodbom velike opreme obnovljivim izvorima energije, učinkovitost pretvorbe tiristorskih ispravljačkih ormarića je relativno niska. Trenutno se razni proizvođači ispravljačkih ormarića trude usvojiti nove IGBT ispravljačke ormariće. IGBT je već vrlo uobičajen u drugim industrijama, poput vjetroelektrana, i vjeruje se da će se IGBT ispravljački ormarići u budućnosti značajno razviti.
- Sustav razvodnih ormara
Razvodni ormar se uglavnom koristi za napajanje raznih komponenti s motorima u sustavu za odvajanje i pročišćavanje vodika i kisika iza opreme za proizvodnju elektrolitičke vode iz vodika, uključujući opremu od 400 V ili obično nazvanu 380 V. Oprema uključuje pumpu za cirkulaciju alkalija u okviru za odvajanje vodika i kisika i pumpu za nadopunu vode u pomoćnom sustavu; napajanje za grijaće žice u sustavu za sušenje i pročišćavanje, kao i pomoćne sustave potrebne za cijeli sustav, kao što su strojevi za čistu vodu, rashladni uređaji, zračni kompresori, rashladni tornjevi i pozadinski kompresori vodika, strojevi za hidrogenaciju itd., također uključuje napajanje za rasvjetu, nadzor i druge sustave cijele stanice.
- Cuvodl-sustav
Upravljački sustav implementira automatsko upravljanje PLC-om. PLC općenito koristi Siemens 1200 ili 1500 i opremljen je zaslonom osjetljivim na dodir za interakciju čovjeka i stroja. Rad i prikaz parametara svakog sustava opreme, kao i prikaz upravljačke logike, realiziraju se na zaslonu osjetljivom na dodir.
5. Sustav cirkulacije lužnate otopine
Ovaj sustav uglavnom uključuje sljedeću glavnu opremu:
Separator vodika i kisika – Cirkulacijska pumpa za lužnatu otopinu – Ventil – Filter za lužnatu otopinu – Elektrolitička ćelija
Glavni proces je sljedeći: alkalna otopina pomiješana s vodikom i kisikom u separatoru vodika i kisika odvaja se separatorom plina i tekućine i refluksira u pumpu za cirkulaciju alkalne otopine. Separator vodika i separator kisika su ovdje spojeni, a pumpa za cirkulaciju alkalne otopine cirkulira refluksiranu alkalnu otopinu do ventila i filtera alkalne otopine na stražnjem kraju. Nakon što filter filtrira velike nečistoće, alkalna otopina cirkulira u unutrašnjost elektrolitičke ćelije.
6. Vodikov sustav
Vodikov plin se stvara sa strane katodne elektrode i dospijeva u separator zajedno sa sustavom cirkulacije alkalne otopine. Unutar separatora, vodikov plin je relativno lagan i prirodno se odvaja od alkalne otopine, dospijevajući do gornjeg dijela separatora. Zatim prolazi kroz cjevovode za daljnje odvajanje, hladi se rashladnom vodom i skuplja se pomoću hvatača kapanja kako bi se postigla čistoća od oko 99% prije nego što stigne do sustava za sušenje i pročišćavanje.
Evakuacija: Evakuacija vodikovog plina uglavnom se koristi tijekom razdoblja pokretanja i zaustavljanja, abnormalnog rada ili kada čistoća ne zadovoljava standarde, kao i za rješavanje problema.
7. Sustav kisika
Put kisika sličan je putu vodika, osim što se provodi u drugačijim separatorima.
Pražnjenje: Trenutno većina projekata koristi metodu pražnjenja kisika.
Iskorištenje: Vrijednost iskorištenja kisika ima smisla samo u posebnim projektima, kao što su primjene koje 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 odnose se na proizvodnju tekućeg kisika nakon sušenja i pročišćavanja ili na medicinski kisik putem disperzijskih sustava. Međutim, preciznost ovih scenarija iskorištenja još uvijek zahtijeva daljnju potvrdu.
8. Sustav rashladne vode
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija, a proces proizvodnje vodika mora se opskrbljivati električnom energijom. Međutim, električna energija potrošena u procesu elektrolize vode premašuje teorijsku apsorpciju topline reakcije elektrolize vode. Drugim riječima, dio električne energije korištene u elektroliznoj ćeliji pretvara se u toplinu, koja se uglavnom koristi za zagrijavanje sustava cirkulacije alkalne otopine na početku, podižući temperaturu alkalne otopine na potreban temperaturni raspon od 90 ± 5 ℃ za opremu. Ako elektrolizna ćelija nastavi raditi nakon postizanja nazivne temperature, generirana toplina mora se odvoditi hlađenjem vode kako bi se održala normalna temperatura zone reakcije elektrolize. Visoka temperatura u zoni reakcije elektrolize može smanjiti potrošnju energije, ali ako je temperatura previsoka, dijafragma elektrolizne komore će se oštetiti, što će također biti štetno za dugoročni rad opreme.
Optimalna radna temperatura za ovaj uređaj mora se održavati na najviše 95 ℃. Osim toga, generirani vodik i kisik također se moraju hladiti i odvlaživati, a vodom hlađeni tiristorski ispravljački uređaj također je opremljen potrebnim cjevovodima za hlađenje.
Tijelo pumpe velike opreme također zahtijeva sudjelovanje rashladne vode.
- Sustav za punjenje dušikom i pročišćavanje dušikom
Prije otklanjanja pogrešaka i rada uređaja, potrebno je provesti ispitivanje nepropusnosti sustava dušikom. Prije normalnog pokretanja, također je potrebno pročistiti plinsku fazu sustava dušikom kako bi se osiguralo da je plin u prostoru plinske faze s obje strane vodika i kisika daleko od područja zapaljivosti i eksplozivnosti.
Nakon što se oprema isključi, upravljački sustav automatski će održavati tlak i zadržati određenu količinu vodika i kisika unutar sustava. Ako je tlak još uvijek prisutan tijekom pokretanja, nije potrebno provesti postupak pročišćavanja. Međutim, ako se tlak potpuno smanji, potrebno je ponovno provesti postupak pročišćavanja dušikom.
- Sustav za sušenje (pročišćavanje) vodika (opcionalno)
Vodikov plin pripremljen elektrolizom vode odvlažuje se paralelnim sušilom i konačno pročišćava sinteriranim nikl cjevastim filterom kako bi se dobio suhi vodikov plin. Prema zahtjevima korisnika za proizvedeni vodik, sustav može dodati uređaj za pročišćavanje koji koristi paladij-platina bimetalnu katalitičku deoksigenaciju za pročišćavanje.
Vodik proizveden u jedinici za proizvodnju vodika elektrolizom vode šalje se u jedinicu za pročišćavanje vodika kroz međuspremnik.
Vodikov plin prvo prolazi kroz toranj za deoksigenaciju, a pod djelovanjem katalizatora kisik u vodikovom plinu reagira s vodikovim plinom i nastaje voda.
Reakcijska formula: 2H2+O2 2H2O.
Zatim, vodikov plin prolazi kroz kondenzator vodika (koji hladi plin kako bi kondenzirao vodenu paru u vodu, koja se automatski ispušta izvan sustava kroz kolektor) i ulazi u adsorpcijski toranj.
Vrijeme objave: 03.12.2024.
