Die Elektrolyse-Wasserstoffproduktionseinheit umfasst einen kompletten Satz von Geräten zur Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktion. Die Hauptausrüstung ist:
1. Elektrolyseur
2. Gas-Flüssigkeits-Trenngerät
3. Trocknungs- und Reinigungssystem
4. Der elektrische Teil umfasst: Transformator, Gleichrichterschrank, SPS-Programmschaltschrank, Instrumentenschrank, Stromverteilerschrank, Host-Computer usw.
5. Das Hilfssystem umfasst hauptsächlich: Alkalitank, Rohstoffwassertank, Wasserversorgungspumpe, Stickstoffflasche/Sammelschiene usw.
6. Das gesamte Hilfssystem der Ausrüstung umfasst: Reinwassermaschine, Kühlwasserturm, Kühler, Luftkompressor usw.
In der elektrolytischen Wasserstofferzeugungsanlage wird Wasser im Elektrolyseur unter Einwirkung von Gleichstrom in einen Teil Wasserstoff und einen halben Teil Sauerstoff zerlegt. Der erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff werden zusammen mit dem Elektrolyten zur Trennung zum Gas-Flüssigkeits-Separator geleitet. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden durch die Wasserstoff- und Sauerstoffkühler gekühlt, und der Tropfenfänger fängt Wasser auf, entfernt es und wird dann unter der Kontrolle des Steuersystems ausgesendet; Der Elektrolyt durchläuft unter der Wirkung der Umwälzpumpe den Wasserstoff-, Sauerstoff-Alkalifilter, den Wasserstoff-, Sauerstoff-Alkalifilter usw. Flüssigkeitskühler und kehren Sie dann zum Elektrolyseur zurück, um die Elektrolyse fortzusetzen.
Der Druck des Systems wird über das Druckregelsystem und das Differenzdruckregelsystem angepasst, um den Anforderungen nachfolgender Prozesse und der Lagerung gerecht zu werden.
Durch Wasserelektrolyse erzeugter Wasserstoff hat die Vorteile einer hohen Reinheit und geringer Verunreinigungen. Normalerweise handelt es sich bei den durch Wasserelektrolyse erzeugten Verunreinigungen im Wasserstoff nur um Sauerstoff und Wasser und keine anderen Komponenten (wodurch eine Vergiftung einiger Katalysatoren vermieden werden kann), was die Herstellung von hochreinem Wasserstoff erleichtert. Nach der Reinigung kann das erzeugte Gas die Indikatoren für Industriegas in elektronischer Qualität erreichen.
Der von der Wasserstofferzeugungsvorrichtung erzeugte Wasserstoff durchläuft einen Puffertank, um den Arbeitsdruck des Systems zu stabilisieren und freies Wasser im Wasserstoff weiter zu entfernen.
Nachdem der Wasserstoff in das Wasserstoffreinigungsgerät gelangt ist, wird der durch Wasserelektrolyse erzeugte Wasserstoff weiter gereinigt und Sauerstoff, Wasser und andere Verunreinigungen im Wasserstoff werden mithilfe der Prinzipien der katalytischen Reaktion und der Molekularsiebadsorption entfernt.
Die Ausrüstung kann ein automatisches Anpassungssystem für die Wasserstoffproduktion entsprechend der tatsächlichen Situation einrichten. Änderungen der Gasbeladung führen zu Schwankungen im Druck des Wasserstoffspeichertanks. Der am Lagertank installierte Drucktransmitter gibt ein 4-20-mA-Signal aus und sendet es an die SPS. Nach dem Vergleich des ursprünglichen Einstellwerts und der Durchführung einer umgekehrten Transformation und PID-Berechnung wird ein 20-4-mA-Signal ausgegeben und an den Gleichrichterschrank gesendet Passen Sie die Größe des Elektrolysestroms an und erreichen Sie so den Zweck einer automatischen Anpassung der Wasserstoffproduktion entsprechend Änderungen der Wasserstofflast.
Die Ausrüstung zur Herstellung von Wasserstoff durch alkalische Wasserelektrolyse umfasst hauptsächlich die folgenden Systeme:
(1)Rohstoffwassersystem
Das Einzige, was im Wasserelektrolyse-Wasserstoffproduktionsprozess reagiert, ist Wasser (H2O), das über eine Wassernachfüllpumpe kontinuierlich mit Rohwasser aufgefüllt werden muss. Die Wassernachfüllposition befindet sich am Wasserstoff- oder Sauerstoffabscheider. Darüber hinaus muss beim Verlassen des Systems eine geringe Menge Wasserstoff und Sauerstoff abgeführt werden. von Feuchtigkeit. Der Wasserverbrauch von Kleingeräten beträgt 1L/Nm³H2, der von Großgeräten kann auf 0,9L/Nm³H2 reduziert werden. Das System ergänzt kontinuierlich Rohwasser. Durch die Wasserauffüllung können die Stabilität des Alkaliflüssigkeitsstands und der Alkalikonzentration aufrechterhalten und die Reaktionslösung rechtzeitig aufgefüllt werden. Wasser, um die Konzentration der Lauge aufrechtzuerhalten.
2) Transformator-Gleichrichtersystem
Dieses System besteht im Wesentlichen aus zwei Geräten: einem Transformator und einem Gleichrichterschrank. Seine Hauptfunktion besteht darin, den vom Front-End-Besitzer bereitgestellten 10/35-kV-Wechselstrom in den vom Elektrolyseur benötigten Gleichstrom umzuwandeln und den Elektrolyseur mit Gleichstrom zu versorgen. Ein Teil der zugeführten Energie wird zur direkten Wasserzersetzung genutzt. Die Moleküle bestehen aus Wasserstoff und Sauerstoff, der andere Teil erzeugt Wärme, die vom Laugenkühler über Kühlwasser abgeführt wird.
Die meisten Transformatoren sind Öltransformatoren. Bei der Platzierung im Innenbereich oder in einem Container können Trockentransformatoren verwendet werden. Die in Geräten zur Herstellung von elektrolytischem Wasser und Wasserstoff verwendeten Transformatoren sind Spezialtransformatoren und müssen entsprechend den Daten jedes Elektrolyseurs angepasst werden, sodass es sich um maßgeschneiderte Geräte handelt.
(3) Stromverteilerschranksystem
Der Stromverteilerschrank dient hauptsächlich zur Versorgung verschiedener Komponenten mit Motoren in den Wasserstoff- und Sauerstofftrennungs- und -reinigungssystemen hinter den Geräten zur elektrolytischen Wasser-Wasserstoff-Produktion mit 400-V- oder allgemein als 380-V-Geräten bekannt. Die Ausrüstung umfasst die Alkalizirkulation im Wasserstoff- und Sauerstoff-Trenngerüst. Pumpen, Wassernachfüllpumpen in Hilfssystemen; Heizdrähte in Trocknungs- und Reinigungssystemen sowie Hilfssysteme, die für das gesamte System erforderlich sind, wie z. B. Reinwassermaschinen, Kältemaschinen, Luftkompressoren, Kühltürme und Back-End-Wasserstoffkompressoren, Hydrierungsmaschinen und andere Geräte. Zur Stromversorgung gehört auch die Stromversorgung für Beleuchtung, Überwachung und andere Systeme der gesamten Station.
(4) Kontrollsystem
Das Steuerungssystem implementiert eine automatische SPS-Steuerung. Die SPS verwendet im Allgemeinen Siemens 1200 oder 1500. Sie ist mit einem Touchscreen für die Mensch-Computer-Interaktionsschnittstelle ausgestattet, und die Bedienung und Parameteranzeige jedes Systems der Ausrüstung sowie die Anzeige der Steuerlogik werden auf dem Touchscreen realisiert.
5)Alkali-Zirkulationssystem
Dieses System umfasst im Wesentlichen die folgende Hauptausrüstung:
Wasserstoff- und Sauerstoffabscheider – Alkali-Umwälzpumpe – Ventil – Alkalifilter – Elektrolyseur
Der Hauptprozess ist: Die im Wasserstoff- und Sauerstoffabscheider mit Wasserstoff und Sauerstoff vermischte Alkaliflüssigkeit wird durch den Gas-Flüssigkeitsabscheider getrennt und fließt dann zurück zur Alkaliflüssigkeitsumwälzpumpe. Hier sind der Wasserstoffabscheider und der Sauerstoffabscheider verbunden, und die Umwälzpumpe für Alkaliflüssigkeit sorgt für einen Rückfluss. Die alkalische Flüssigkeit zirkuliert zum Ventil und zum alkalischen Filter am hinteren Ende. Nachdem der Filter große Verunreinigungen herausgefiltert hat, zirkuliert die alkalische Flüssigkeit in das Innere des Elektrolyseurs.
(6)Wasserstoffsystem
Wasserstoff wird auf der Seite der Kathodenelektrode erzeugt und gelangt zusammen mit dem Alkaliflüssigkeitszirkulationssystem zum Separator. Da der Wasserstoff selbst im Abscheider relativ leicht ist, trennt er sich auf natürliche Weise von der Alkaliflüssigkeit, erreicht den oberen Teil des Abscheiders und strömt dann zur weiteren Trennung und Kühlung durch die Rohrleitung. Nach der Wasserkühlung fängt der Tropfenfänger die Tropfen auf und erreicht eine Reinheit von etwa 99 %, die das hintere Trocknungs- und Reinigungssystem erreicht.
Evakuierung: Die Evakuierung von Wasserstoff wird hauptsächlich zur Evakuierung beim An- und Abfahren, bei abnormalem Betrieb oder Reinheitsfehlern sowie bei der Evakuierung bei Störungen eingesetzt.
(7) Sauerstoffsystem
Der Weg für Sauerstoff ist ähnlich wie für Wasserstoff, jedoch in einem anderen Abscheider.
Evakuierung: Derzeit werden die meisten Sauerstoffprojekte durch Evakuierung behandelt.
Nutzung: Der Nutzungswert von Sauerstoff ist nur in speziellen Projekten von Bedeutung, beispielsweise in einigen Anwendungsszenarien, in denen sowohl Wasserstoff als auch hochreiner Sauerstoff verwendet werden kann, beispielsweise bei Herstellern von Glasfasern. Es gibt auch einige große Projekte, die Platz für die Nutzung von Sauerstoff reserviert haben. Die Back-End-Anwendungsszenarien sind die Herstellung von flüssigem Sauerstoff nach Trocknung und Reinigung oder die Verwendung von medizinischem Sauerstoff über ein Dispersionssystem. Die Verfeinerung dieser Nutzungsszenarien muss jedoch noch festgelegt werden. Weitere Bestätigung.
(8) Kühlwassersystem
Der Elektrolyseprozess von Wasser ist eine endotherme Reaktion. Der Wasserstoffproduktionsprozess muss mit elektrischer Energie versorgt werden. Allerdings übersteigt die durch den Wasserelektrolyseprozess verbrauchte elektrische Energie die theoretische Wärmeaufnahme der Wasserelektrolysereaktion. Das heißt, ein Teil des vom Elektrolyseur verbrauchten Stroms wird in Wärme umgewandelt. Dieser Teil der Wärme wird hauptsächlich zum Erhitzen des Alkalizirkulationssystems zu Beginn verwendet, so dass die Temperatur der Alkalilösung auf den von der Ausrüstung geforderten Temperaturbereich von 90 ± 5 °C ansteigt. Wenn der Elektrolyseur nach Erreichen der Nenntemperatur weiterarbeitet, muss die erzeugte Wärme mit Kühlwasser abgeführt werden, um die normale Temperatur der Elektrolyse-Reaktionszone aufrechtzuerhalten. Die hohe Temperatur in der Elektrolyse-Reaktionszone kann den Energieverbrauch senken, bei zu hoher Temperatur wird jedoch die Membran der Elektrolysekammer zerstört, was sich ebenfalls negativ auf den langfristigen Betrieb der Anlage auswirkt.
Bei diesem Gerät muss die Betriebstemperatur auf höchstens 95 °C gehalten werden. Darüber hinaus müssen der erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff auch gekühlt und entfeuchtet werden, und das wassergekühlte, siliziumgesteuerte Gleichrichtergerät ist auch mit den notwendigen Kühlleitungen ausgestattet.
Auch der Pumpenkörper großer Geräte erfordert die Beteiligung von Kühlwasser.
(9) Stickstofffüll- und Stickstoffspülsystem
Vor dem Debuggen und Betreiben des Geräts muss das System zur Luftdichtheitsprüfung mit Stickstoff gefüllt werden. Vor dem normalen Start muss außerdem die Gasphase des Systems mit Stickstoff gespült werden, um sicherzustellen, dass sich das Gas im Gasphasenraum auf beiden Seiten von Wasserstoff und Sauerstoff außerhalb des brennbaren und explosionsgefährdeten Bereichs befindet.
Nach dem Abschalten der Anlage hält das Steuersystem automatisch den Druck aufrecht und hält eine bestimmte Menge Wasserstoff und Sauerstoff im System zurück. Wenn der Druck beim Einschalten des Geräts immer noch vorhanden ist, ist keine Spülung erforderlich. Wenn jedoch der gesamte Druck entfernt wurde, muss erneut gespült werden. Stickstoffspülung.
(10) Wasserstoff-Trocknungs-(Reinigungs-)System (optional)
Der durch Wasserelektrolyse erzeugte Wasserstoff wird durch einen parallelen Trockner entfeuchtet und schließlich durch einen gesinterten Nickelrohrfilter entstaubt, um trockenen Wasserstoff zu erhalten. (Je nach den Anforderungen des Benutzers an Produktwasserstoff kann das System eine Reinigungsvorrichtung hinzufügen, und die Reinigung verwendet eine bimetallische katalytische Palladium-Platin-Desoxidation).
Der von der Wasserelektrolyse-Wasserstofferzeugungsvorrichtung erzeugte Wasserstoff wird über den Puffertank zur Wasserstoffreinigungsvorrichtung geleitet.
Der Wasserstoff durchläuft zunächst den Desoxygenierungsturm. Unter der Wirkung des Katalysators reagiert der Sauerstoff im Wasserstoff mit dem Wasserstoff unter Bildung von Wasser.
Reaktionsformel: 2H2+O2 2H2O.
Anschließend durchläuft der Wasserstoff den Wasserstoffkondensator (der das Gas kühlt, um den Wasserdampf im Gas zu kondensieren und so Wasser zu erzeugen, und das kondensierte Wasser wird automatisch durch den Flüssigkeitssammler aus dem System abgeleitet) und gelangt in den Adsorptionsturm.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Mai 2024
