Elektrolitičkivodikproizvodna jedinica uključuje kompletan set elektrolize vodevodikproizvodna oprema, s glavnom opremom koja uključuje:
1. Elektrolitička ćelija
2. Uređaj za odvajanje plina i tekućine
3. Sustav sušenja i pročišćavanja
4. Električni dio uključuje: transformator, ispravljački ormar, PLC upravljački ormar, instrumentni ormar, razvodni ormar, gornje računalo itd.
5. Pomoćni sustav uglavnom uključuje: spremnik alkalne otopine, spremnik vode za sirovine, pumpu za nadopunjavanje vode, dušikov cilindar/sabirnicu itd. 6. Cjelokupni pomoćni sustav opreme uključuje: stroj za čistu vodu, rashladni toranj, hladnjak, zračni kompresor itd
rashlađivači vodika i kisika, a voda se skuplja sifonom za kapanje prije slanja pod kontrolom kontrolnog sustava; Elektrolit prolazivodiki kisikovih alkalnih filtara, vodikovih i kisikovih alkalnih hladnjaka pod djelovanjem cirkulacijske pumpe, a zatim se vraća u elektrolitičku ćeliju za daljnju elektrolizu.
Tlak u sustavu reguliran je sustavom kontrole tlaka i sustavom kontrole diferencijalnog tlaka kako bi se zadovoljili zahtjevi nizvodnih procesa i skladištenja.
Vodik proizveden elektrolizom vode ima prednosti visoke čistoće i niske nečistoće. Obično su nečistoće u vodikovom plinu proizvedenom elektrolizom vode samo kisik i voda, bez drugih komponenti (čime se može izbjeći trovanje određenih katalizatora). Ovo pruža pogodnost za proizvodnju plinovitog vodika visoke čistoće, a pročišćeni plin može zadovoljiti standarde industrijskih plinova elektroničke kvalitete.
Vodik proizveden u jedinici za proizvodnju vodika prolazi kroz međuspremnik za stabilizaciju radnog tlaka sustava i daljnje uklanjanje slobodne vode iz vodika.
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 sustav prilagodbe proizvodnje vodika prema stvarnoj situaciji. Promjene u opterećenju plinom uzrokovat će fluktuacije u tlaku spremnika vodika. Transmiter tlaka instaliran na spremniku za skladištenje će poslati signal od 4-20 mA u PLC za usporedbu s izvorno postavljenom vrijednošću, a nakon inverzne transformacije i izračuna PID-a, poslati signal od 20-4 mA u ormarić ispravljača za podešavanje veličine struje elektrolize, čime se postiže svrha automatske prilagodbe proizvodnje vodika prema promjenama opterećenja vodikom.
Jedina reakcija u procesu proizvodnje vodika elektrolizom vode je voda (H2O), koju je potrebno kontinuirano opskrbljivati sirovom vodom preko pumpe za dopunjavanje vode. Mjesto za dopunjavanje nalazi se na separatoru vodika ili kisika. Osim toga, vodik i kisik trebaju oduzeti malu količinu vode kada izlaze iz sustava. Oprema s malom potrošnjom vode može potrošiti 1L/Nm ³ H2, dok veća oprema to može smanjiti na 0,9L/Nm ³ H2. Sustav kontinuirano nadopunjuje sirovu vodu, što može održavati stabilnost razine i koncentracije alkalne tekućine. Također može pravodobno dopuniti izreagiranu vodu kako bi se održala koncentracija alkalne otopine.
- Transformatorski ispravljački sustav
Ovaj sustav uglavnom se sastoji od dva uređaja, transformatora i ispravljačkog ormara. Njegova glavna funkcija je pretvoriti 10/35KV izmjenične struje koju osigurava vlasnik prednjeg dijela u istosmjernu snagu potrebnu za elektrolitičku ćeliju i opskrbu istosmjernom strujom elektrolitičke ćelije. Dio dovedene energije koristi se za izravnu razgradnju molekula vode na vodik i kisik, a drugi dio stvara toplinu koju rashladnom vodom provodi alkalijski hladnjak.
Većina transformatora je uljnog tipa. Ako se postavljaju u zatvorenom prostoru ili unutar spremnika, mogu se koristiti suhi transformatori. Transformatori koji se koriste za opremu za proizvodnju vodika u elektrolitičkoj vodi su posebni transformatori koji se moraju uskladiti prema podacima svake elektrolitičke ćelije, tako da su prilagođena oprema.
Trenutno se najčešće koristi ispravljački ormarić tiristorskog tipa, koji proizvođači opreme podržavaju zbog dugotrajnosti, visoke stabilnosti i niske cijene. Međutim, zbog potrebe za prilagodbom velike opreme obnovljivoj energiji prednjeg kraja, učinkovitost pretvorbe tiristorskih ispravljačkih ormara je relativno niska. Trenutno razni 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.
- Sustav razvodnih ormara
Razvodni ormar uglavnom se koristi za napajanje raznih komponenti s motorima u sustavu za odvajanje kisika od vodika i pročišćavanja iza opreme za proizvodnju vodika u elektrolitičkoj vodi, uključujući opremu od 400 V ili obično zvanu 380 V. Oprema uključuje alkalnu cirkulacijsku pumpu u okviru za odvajanje vodika i kisika i pumpu nadopunske vode u pomoćnom sustavu; Napajanje grijaćih žica u sustavu za sušenje i pročišćavanje, kao i pomoćni sustavi potrebni za cijeli sustav kao što su strojevi za čistu vodu, rashladni uređaji, zračni kompresori, rashladni tornjevi i pomoćni kompresori za vodik, strojevi za hidrogenaciju itd. ., uključuje i napajanje za rasvjetu, nadzor i druge sustave cijele stanice.
- Control sustav
Sustav upravljanja implementira PLC automatsku kontrolu. PLC općenito prihvaća Siemens 1200 ili 1500 i opremljen je zaslonom osjetljivim na dodir za interakciju čovjek-stroj. Rad i prikaz parametara svakog sustava opreme kao i prikaz upravljačke logike realiziraju se na ekranu osjetljivom na dodir.
5. Sustav cirkulacije otopine alkalija
Ovaj sustav uglavnom uključuje sljedeću glavnu opremu:
Separator vodika i kisika – Cirkulacijska pumpa otopine alkalije – Ventil – Filter otopine alkalije – Elektrolitička ćelija
Glavni proces je sljedeći: alkalna otopina pomiješana s vodikom i kisikom u separatoru vodika i kisika odvaja se separatorom plin-tekućina i refluksira u cirkulacijsku pumpu alkalne otopine. Ovdje su povezani separator vodika i separator kisika, a cirkulacijska pumpa alkalne otopine cirkulira refluksiranu alkalnu otopinu do ventila i filtra alkalne otopine na stražnjem kraju. Nakon što filtar filtrira velike nečistoće, alkalna otopina cirkulira u unutrašnjost elektrolitičke ćelije.
6. Vodikov sustav
Vodik se stvara sa strane katodne elektrode i dolazi do separatora zajedno sa sustavom cirkulacije alkalne otopine. Unutar separatora, plinoviti vodik je relativno lagan i prirodno odvojen od alkalne otopine, dospijevajući u gornji dio separatora. Zatim prolazi kroz cjevovode za daljnje odvajanje, hladi se vodom za hlađenje i skuplja hvatačem kapljica kako bi se postigla čistoća od oko 99% prije nego što stigne do zadnjeg sustava za sušenje i pročišćavanje.
Evakuacija: Evakuacija plinovitog vodika uglavnom se koristi tijekom razdoblja pokretanja i gašenja, nenormalnih operacija 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 različitim separatorima.
Pražnjenje: Trenutno većina projekata koristi metodu pražnjenja kisika.
Iskorištenje: Vrijednost iskorištenja kisika ima smisla samo u posebnim projektima, kao što su aplikacije koje mogu koristiti i vodik i kisik visoke čistoće, kao što su proizvođači optičkih vlakana. Postoje i veliki projekti koji imaju rezerviran prostor za iskorištavanje kisika. Scenariji pozadinske primjene su za proizvodnju tekućeg kisika nakon sušenja i pročišćavanja ili za medicinski kisik kroz disperzijske sustave. Međutim, preciznost ovih scenarija korištenja i dalje zahtijeva dodatnu potvrdu.
8. Sustav rashladne vode
Proces elektrolize vode je endotermna reakcija, a proces proizvodnje vodika mora biti opskrbljen električnom energijom. Međutim, električna energija potrošena u procesu elektrolize vode premašuje teoretsku apsorpciju topline reakcije elektrolize vode. Drugim riječima, dio električne energije korištene u ćeliji za elektrolizu pretvara se u toplinu, koja se uglavnom koristi za zagrijavanje sustava cirkulacije alkalne otopine na početku, podižući temperaturu alkalne otopine do potrebnog temperaturnog raspona od 90 ± 5 ℃ za opremu. Ako ćelija za elektrolizu nastavi s radom nakon postizanja nazivne temperature, stvorenu toplinu potrebno je odvesti rashladnom vodom kako bi se održala normalna temperatura reakcijske zone elektrolize. Visoka temperatura u zoni reakcije elektrolize može smanjiti potrošnju energije, ali ako je temperatura previsoka, dijafragma komore za elektrolizu će se oštetiti, što će također biti štetno za dugotrajni rad opreme.
Optimalna radna temperatura za ovaj uređaj ne smije se održavati na višoj od 95 ℃. Osim toga, stvoreni vodik i kisik također je potrebno ohladiti i odvlažiti, a vodom hlađeni tiristorski ispravljački uređaj opremljen je i potrebnim cjevovodima za hlađenje.
Tijelo pumpe velike opreme također zahtijeva sudjelovanje rashladne vode.
- Sustav za punjenje i pročišćavanje dušikom
Prije otklanjanja pogrešaka i rada s uređajem potrebno je provesti ispitivanje nepropusnosti sustava dušikom. Prije normalnog pokretanja također je potrebno plinsku fazu sustava pročistiti dušikom kako bi se osiguralo da je plin u prostoru plinske faze s obje strane vodika i kisika daleko od zapaljivog i eksplozivnog područja.
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 tijekom pokretanja, nema potrebe za pročišćavanjem. Međutim, ako se tlak potpuno smanji, potrebno je ponovno izvršiti pročišćavanje dušikom.
- Sustav sušenja (pročišćavanja) vodika (opcionalno)
Plinoviti vodik pripremljen elektrolizom vode odvlažuje se paralelnim sušačem i konačno pročišćava cijevni filtar od sinteriranog nikla kako bi se dobio suhi plinoviti vodik. Sukladno zahtjevima korisnika za produkt vodik, sustav može dodati uređaj za pročišćavanje, koji za pročišćavanje koristi bimetalnu katalitičku deoksigenaciju paladija i platine.
Vodik proizveden u jedinici za proizvodnju vodika elektrolizom vode šalje se u jedinicu za pročišćavanje vodika kroz međuspremnik.
Plinoviti vodik prvo prolazi kroz toranj za deoksigenaciju, a pod djelovanjem katalizatora, kisik u plinovitom vodiku reagira s plinovitim vodikom i proizvodi vodu.
Formula reakcije: 2H2+O2 2H2O.
Zatim, plinoviti vodik prolazi kroz kondenzator vodika (koji hladi plin radi kondenzacije vodene pare u vodu, koja se automatski ispušta izvan sustava kroz kolektor) i ulazi u adsorpcijski toranj.
Vrijeme objave: 3. prosinca 2024
