Den elektrolytiskebrintproduktionsenheden inkluderer et komplet sæt vandelektrolysebrintproduktionsudstyr, hvor hovedudstyret omfatter:
1. Elektrolytisk celle
2. Gasvæskeseparationsanordning
3. Tørrings- og rensningssystem
4. Den elektriske del omfatter: transformer, ensretterskab, PLC-styreskab, instrumentskab, fordelerskab, øvre computer osv.
5. Hjælpesystemet omfatter hovedsageligt: alkaliopløsningstank, råmaterialevandtank, spædevandspumpe, nitrogencylinder/samleskinne osv./ 6. Udstyrets samlede hjælpesystem omfatter: rentvandsmaskine, køletårn, køler, luftkompressor osv.
brint- og iltkølere, og vandet opsamles af en drypfælde, før det sendes ud under kontrol af styresystemet; Elektrolytten passerer igennembrintog ilt-alkalifiltre, henholdsvis brint- og ilt-alkalikølere under påvirkning af cirkulationspumpen og vender derefter tilbage til den elektrolysecelle for yderligere elektrolyse.
Systemets tryk reguleres af trykstyringssystemet og differenstrykstyringssystemet for at opfylde kravene til downstream-processer og lagring.
Hydrogen produceret ved vandelektrolyse har fordelene ved høj renhed og lave urenheder. Normalt er urenhederne i hydrogengassen produceret ved vandelektrolyse kun ilt og vand uden andre komponenter (hvilket kan undgå forgiftning af visse katalysatorer). Dette gør det nemt at producere hydrogengas med høj renhed, og den rensede gas kan opfylde standarderne for industrigasser af elektronikkvalitet.
Den brint, der produceres af brintproduktionsenheden, passerer gennem en buffertank for at stabilisere systemets arbejdstryk og yderligere fjerne frit vand fra brinten.
Efter at være kommet ind i hydrogenrensningsanordningen, renses hydrogenet produceret ved vandelektrolyse yderligere ved hjælp af principperne for katalytisk reaktion og molekylsigteadsorption for at fjerne ilt, vand og andre urenheder fra hydrogenet.
Udstyret kan opsætte et automatisk system til justering af brintproduktionen i henhold til den faktiske situation. Ændringer i gasbelastningen vil forårsage udsving i trykket i brinttanken. Tryktransmitteren, der er installeret på tanken, vil udsende et 4-20mA signal til PLC'en til sammenligning med den oprindelige indstillede værdi, og efter invers transformation og PID-beregning udsendes et 20-4mA signal til ensretterskabet for at justere størrelsen af elektrolysestrømmen og derved opnå formålet med automatisk justering af brintproduktionen i henhold til ændringer i brintbelastningen.
Den eneste reaktion i processen med hydrogenproduktion ved vandelektrolyse er vand (H2O), som kontinuerligt skal tilføres råvand gennem en vandpåfyldningspumpe. Påfyldningspositionen er placeret på hydrogen- eller iltseparatoren. Derudover skal hydrogen og ilt fjerne en lille mængde vand, når de forlader systemet. Udstyr med lavt vandforbrug kan forbruge 1L/Nm³ H2, mens større udstyr kan reducere det til 0,9L/Nm³ H2. Systemet genopfylder kontinuerligt råvand, hvilket kan opretholde stabiliteten af den alkaliske væskeniveau og -koncentration. Det kan også genopfylde det reagerede vand rettidigt for at opretholde koncentrationen af den alkaliske opløsning.
- Transformer ensrettersystem
Dette system består hovedsageligt af to enheder, en transformer og et ensretterskab. Dets hovedfunktion er at konvertere den 10/35 kV vekselstrøm, der leveres af ejeren af front-end-systemet, til den jævnstrøm, der kræves af elektrolysecellen, og forsyne elektrolysecellen med jævnstrøm. En del af den leverede strøm bruges til direkte at nedbryde vandmolekyler til brint og ilt, og den anden del genererer varme, som udføres af alkalikøleren gennem kølevand.
De fleste transformere er af olietypen. Tørtransformere kan anvendes, hvis de placeres indendørs eller i en beholder. Transformatorerne, der anvendes til elektrolytisk vand- og hydrogenproduktionsudstyr, er specielle transformere, der skal tilpasses dataene for hver elektrolytisk celle, så de er skræddersyet udstyr.
I øjeblikket er det mest almindeligt anvendte ensretterskab tyristortypen, som understøttes af udstyrsproducenter på grund af dets lange brugstid, høje stabilitet og lave pris. På grund af behovet for at tilpasse storskalaudstyr til front-end vedvarende energi er konverteringseffektiviteten af tyristor-ensretterskabe dog relativt lav. I øjeblikket stræber forskellige producenter af ensretterskabe efter at implementere nye IGBT-ensretterskabe. IGBT er allerede meget almindeligt i andre industrier såsom vindkraft, og det menes, at IGBT-ensretterskabe vil opleve en betydelig udvikling i fremtiden.
- Fordelingsskabssystem
Fordelingsskabet bruges primært til at forsyne forskellige komponenter med motorer i hydrogen-oxygenseparations- og rensningssystemet bag det elektrolytiske vandhydrogenproduktionsudstyr, herunder 400V eller almindeligvis omtalt som 380V-udstyr. Udstyret omfatter alkalicirkulationspumpen i hydrogen-oxygenseparationsrammen og spædevandspumpen i hjælpesystemet. Strømforsyningen til varmeledningerne i tørre- og rensningssystemet samt de nødvendige hjælpesystemer til hele systemet, såsom rentvandsmaskiner, kølere, luftkompressorer, køletårne og back-end hydrogenkompressorer, hydrogeneringsmaskiner osv., omfatter også strømforsyning til belysning, overvågning og andre systemer i hele stationen.
- Control-systemet
Styresystemet implementerer PLC-automatik. PLC'en anvender generelt Siemens 1200 eller 1500 og er udstyret med en berøringsskærm med menneske-maskine-interaktionsgrænseflade. Betjening og parametervisning af hvert system i udstyret samt visning af kontrollogik realiseres på berøringsskærmen.
5. Cirkulationssystem for alkaliopløsninger
Dette system omfatter hovedsageligt følgende hovedudstyr:
Hydrogen-oxygenseparator – Alkaliopløsningscirkulationspumpe – Ventil – Alkaliopløsningsfilter – Elektrolytisk celle
Hovedprocessen er som følger: Den alkaliske opløsning blandet med hydrogen og ilt i hydrogen-oxygenseparatoren separeres af gas-væskeseparatoren og tilbagesvales til den alkaliske opløsningscirkulationspumpe. Hydrogenseparatoren og oxygenseparatoren er forbundet her, og den alkaliske opløsningscirkulationspumpe cirkulerer den tilbagesvalede alkaliske opløsning til ventilen og det alkaliske opløsningsfilter i bagenden. Efter at filteret har filtreret store urenheder fra, cirkuleres den alkaliske opløsning til det indre af den elektrolysecelle.
6. Hydrogensystem
Hydrogengas genereres fra katodeelektrodesiden og når separatoren sammen med det alkaliske opløsningscirkulationssystem. Inde i separatoren er hydrogengassen relativt let og naturligt adskilt fra den alkaliske opløsning og når den øvre del af separatoren. Derefter passerer den gennem rørledninger for yderligere separation, afkøles af kølevand og opsamles af en drypfanger for at opnå en renhed på omkring 99%, før den når bagenden af tørrings- og rensningssystemet.
Evakuering: Evakuering af brintgas anvendes hovedsageligt under opstarts- og nedlukningsperioder, unormal drift eller når renheden ikke opfylder standarderne, samt til fejlfinding.
7. Iltsystem
Iltens transportvej ligner hydrogens, bortset fra at den udføres i forskellige separatorer.
Tømning: I øjeblikket bruger de fleste projekter metoden med at tømme ilt.
Udnyttelse: Udnyttelsesværdien af ilt er kun meningsfuld i særlige projekter, såsom applikationer, der kan bruge både brint og ilt med høj renhed, såsom fiberoptiske producenter. Der er også nogle store projekter, der har reserveret plads til udnyttelse af ilt. Backend-applikationsscenarierne er til produktion af flydende ilt efter tørring og rensning eller til medicinsk ilt gennem dispersionssystemer. Præcisionen af disse udnyttelsesscenarier skal dog stadig bekræftes yderligere.
8. Kølevandssystem
Elektrolyseprocessen af vand er en endoterm reaktion, og hydrogenproduktionsprocessen skal forsynes med elektrisk energi. Den elektriske energi, der forbruges i vandelektrolyseprocessen, overstiger dog den teoretiske varmeabsorption af vandelektrolysereaktionen. Med andre ord omdannes en del af den elektricitet, der bruges i elektrolysecellen, til varme, som hovedsageligt bruges til at opvarme det alkaliske opløsningscirkulationssystem i begyndelsen, hvilket hæver temperaturen af den alkaliske opløsning til det krævede temperaturområde på 90 ± 5 ℃ for udstyret. Hvis elektrolysecellen fortsætter med at fungere efter at have nået den nominelle temperatur, skal den genererede varme bortledes ved at køle vandet for at opretholde den normale temperatur i elektrolysereaktionszonen. Den høje temperatur i elektrolysereaktionszonen kan reducere energiforbruget, men hvis temperaturen er for høj, vil membranen i elektrolysekammeret blive beskadiget, hvilket også vil være skadeligt for udstyrets langsigtede drift.
Den optimale driftstemperatur for denne enhed skal opretholdes på højst 95 ℃. Derudover skal den genererede brint og ilt også afkøles og affugtes, og den vandkølede tyristor-ensretterenhed er også udstyret med de nødvendige kølerør.
Pumpehuset på stort udstyr kræver også deltagelse af kølevand.
- Nitrogenpåfyldning og nitrogenrensningssystem
Før fejlfinding og betjening af enheden skal der udføres en nitrogentæthedstest på systemet. Før normal opstart er det også nødvendigt at rense systemets gasfase med nitrogen for at sikre, at gassen i gasfaserummet på begge sider af hydrogen og ilt er langt væk fra det brandfarlige og eksplosive område.
Når udstyret er lukket ned, vil styresystemet automatisk opretholde trykket og tilbageholde en vis mængde brint og ilt inde i systemet. Hvis trykket stadig er til stede under opstart, er der ikke behov for at udføre en udrensning. Men hvis trykket er helt lettet, skal der udføres en nitrogenudrensning igen.
- Hydrogentørringssystem (rensningssystem) (valgfrit)
Den hydrogengas, der fremstilles ved vandelektrolyse, affugtes i en parallel tørrer og renses til sidst med et sintret nikkelrørfilter for at opnå tør hydrogengas. I henhold til brugerens krav til produktets hydrogen kan systemet tilføje en rensningsanordning, der bruger palladium-platin bimetallisk katalytisk deoxygenering til rensning.
Den hydrogen, der produceres af vandelektrolyse-hydrogenproduktionsenheden, sendes til hydrogenrensningsenheden gennem en buffertank.
Hydrogengassen passerer først gennem et deoxygeneringstårn, og under påvirkning af en katalysator reagerer ilten i hydrogengassen med hydrogengassen og producerer vand.
Reaktionsformel: 2H2+O2 · 2H2O.
Derefter passerer brintgassen gennem en brintkondensator (som køler gassen for at kondensere vanddamp til vand, som automatisk udledes fra systemet gennem en kollektor) og kommer ind i adsorptionstårnet.
Opslagstidspunkt: 3. dec. 2024
