Det elektrolytiskebrintproduktionsenheden omfatter et komplet sæt vandelektrolysebrintproduktionsudstyr, med hovedudstyret, herunder:
1. Elektrolytisk celle
2. Gasvæskeseparationsanordning
3. Tørre- og rensningssystem
4. Den elektriske del inkluderer: transformer, ensretterskab, PLC styreskab, instrumentskab, distributionsskab, øvre computer osv.
5. Hjælpesystemet omfatter hovedsageligt: alkaliopløsningstank, råvarevandtank, efterfyldningsvandpumpe, nitrogencylinder/samleskinne, etc/ 6. Udstyrets overordnede hjælpesystem inkluderer: rentvandsmaskine, køletårn, køler, luftkompressor osv
brint- og iltkølere, og vandet opsamles af en drypfælde, inden det sendes ud under kontrol af kontrolsystemet; Elektrolytten passerer igennembrintog oxygenalkalifiltre, henholdsvis hydrogen- og oxygenalkalikølere under påvirkning af cirkulationspumpen og returnerer derefter til elektrolysecellen for yderligere elektrolyse.
Systemets tryk reguleres af trykstyringssystemet og differenstrykstyringssystemet for at opfylde kravene til nedstrømsprocesser og opbevaring.
Brinten produceret ved vandelektrolyse har fordelene ved høj renhed og lave urenheder. Normalt er urenhederne i brintgassen produceret ved vandelektrolyse kun ilt og vand uden andre komponenter (som kan undgå forgiftning af visse katalysatorer). Dette giver bekvemmelighed til fremstilling af højrent brintgas, og den rensede gas kan opfylde standarderne for industrigasser af elektronisk kvalitet.
Brinten produceret af brintproduktionsenheden passerer gennem en buffertank for at stabilisere systemets arbejdstryk og yderligere fjerne frit vand fra brinten.
Efter at være kommet ind i brintrensningsanordningen, renses brintet produceret ved vandelektrolyse yderligere ved at bruge principperne for katalytisk reaktion og molekylsigteadsorption for at fjerne oxygen, vand og andre urenheder fra brintet.
Udstyret kan opsætte et automatisk brintproduktionsjusteringssystem i henhold til den faktiske situation. Ændringer i gasbelastningen vil forårsage udsving i trykket i brintlagertanken. Tryktransmitteren installeret på lagertanken udsender et 4-20mA-signal til PLC'en til sammenligning med den oprindelige indstillede værdi, og efter invers transformation og PID-beregning udsender et 20-4mA-signal til ensretterkabinettet for at justere størrelsen af elektrolysestrøm, hvorved formålet med automatisk justering af brintproduktionen efter ændringer i brintbelastningen opnås.
Den eneste reaktion i processen med brintproduktion ved vandelektrolyse er vand (H2O), som kontinuerligt skal forsynes med råvand gennem en vandpåfyldningspumpe. Genopfyldningspositionen er placeret på brint- eller iltudskilleren. Derudover skal brint og ilt fjerne en lille mængde vand, når de forlader systemet. Udstyr med lavt vandforbrug kan forbruge 1L/Nm ³ H2, mens større udstyr kan reducere det til 0,9L/Nm ³ H2. Systemet genopfylder løbende råvand, hvilket kan opretholde stabiliteten af det alkaliske væskeniveau og koncentration. Det kan også genopfylde det reagerede vand rettidigt for at opretholde koncentrationen af den alkaliske opløsning.
- Transformer ensretter system
Dette system består hovedsageligt af to enheder, en transformer og et ensretterskab. Dens hovedfunktion er at konvertere den 10/35KV AC-strøm leveret af front-end-ejeren til den jævnstrøm, der kræves af elektrolysecellen, og levere jævnstrøm til elektrolysecellen. En del af den tilførte 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 af transformatorerne er af olietype. Hvis de placeres indendørs eller inde i en beholder, kan tør-type transformere bruges. Transformatorerne, der bruges til elektrolytisk vandbrintproduktionsudstyr, er specielle transformatorer, der skal matches i henhold til dataene for hver elektrolysecelle, så de er tilpasset udstyr.
I øjeblikket er det mest brugte ensretterskab tyristortypen, som understøttes af udstyrsproducenter på grund af dets lange brugstid, høje stabilitet og lave pris. Men på grund af behovet for at tilpasse udstyr i stor skala til front-end vedvarende energi, er konverteringseffektiviteten af tyristorensretterskabe relativt lav. I øjeblikket stræber forskellige producenter af ensretterskabe efter at indføre nye IGBT ensretterskabe. IGBT er allerede meget udbredt i andre industrier såsom vindkraft, og det menes, at IGBT ensretterskabe vil have en markant udvikling i fremtiden.
- Fordelingsskabssystem
Fordelingsskabet bruges hovedsageligt til at levere strøm til forskellige komponenter med motorer i brint-iltseparations- og rensningssystemet bag det elektrolytiske vand-brintproduktionsudstyr, inklusive 400V eller almindeligvis omtalt som 380V-udstyr. Udstyret inkluderer alkalicirkulationspumpen i brint-iltadskillelsesrammen og efterfyldningsvandpumpen i hjælpesystemet; Strømforsyningen til varmeledningerne i tørre- og rensningssystemet, samt de nødvendige hjælpesystemer til hele systemet såsom rentvandsmaskiner, chillere, luftkompressorer, køletårne og back-end brintkompressorer, hydrogeneringsmaskiner mv. ., omfatter også strømforsyningen til hele stationens belysning, overvågning og andre systemer.
- Control system
Styresystemet implementerer PLC automatisk styring. PLC'en bruger generelt Siemens 1200 eller 1500 og er udstyret med en berøringsskærm med interaktion mellem menneske og maskine. Betjeningen og parametervisningen af hvert system i udstyret samt visningen af kontrollogik realiseres på berøringsskærmen.
5. Alkali opløsning cirkulationssystem
Dette system omfatter hovedsageligt følgende hovedudstyr:
Brintiltudskiller – Alkaliopløsningscirkulationspumpe – Ventil – Alkaliopløsningsfilter – Elektrolytisk celle
Hovedprocessen er som følger: Den alkaliske opløsning blandet med brint og oxygen i hydrogeniltseparatoren adskilles af gas-væskeseparatoren og tilbagesvales til den alkaliske opløsningscirkulationspumpe. Hydrogenudskilleren og oxygenudskilleren er forbundet her, og cirkulationspumpen til alkalisk opløsning cirkulerer den tilbagesvalede alkaliske opløsning til ventilen og alkalisk opløsningsfilter i bagenden. Efter at filteret har filtreret store urenheder ud, cirkuleres den alkaliske opløsning til indersiden af elektrolysecellen.
6.Brintsystem
Hydrogengas genereres fra katodeelektrodesiden og når separatoren sammen med det alkaliske opløsningscirkulationssystem. Inde i separatoren er brintgas relativt let og naturligt adskilt fra den alkaliske opløsning og når den øverste del af separatoren. Derefter passerer den gennem rørledninger til yderligere adskillelse, afkøles med kølevand og opsamles af en drypfanger for at opnå en renhed på omkring 99 %, før den når bagendetørrings- og rensningssystemet.
Evakuering: Evakueringen af brintgas bruges hovedsageligt under opstarts- og nedlukningsperioder, unormale operationer, eller når renheden ikke opfylder standarderne, samt til fejlfinding.
7. Iltsystem
Iltvejen ligner brints vej, bortset fra at den udføres i forskellige separatorer.
Tømning: I øjeblikket bruger de fleste projekter metoden til at tømme ilt.
Udnyttelse: Udnyttelsesværdien af ilt er kun meningsfuld i særlige projekter, såsom applikationer, der kan bruge både brint og højrent ilt, såsom fiberoptiske producenter. Der er også nogle store projekter, der har reserveret plads til udnyttelse af ilt. Backend-applikationsscenarierne er til produktion af flydende oxygen efter tørring og oprensning eller til medicinsk oxygen gennem dispersionssystemer. Præcisionen af disse udnyttelsesscenarier kræver dog stadig yderligere bekræftelse.
8. Kølevandssystem
Elektrolyseprocessen af vand er en endoterm reaktion, og brintproduktionsprocessen skal forsynes med elektrisk energi. Imidlertid overstiger den elektriske energi, der forbruges i vandelektrolyseprocessen, 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 opløsnings cirkulationssystem i begyndelsen, hvilket hæver temperaturen af den alkaliske opløsning til det nødvendige temperaturområde på 90 ± 5 ℃ for udstyret. Hvis elektrolysecellen fortsætter med at fungere efter at have nået den nominelle temperatur, skal den genererede varme udføres af kølevand for at opretholde den normale temperatur i elektrolysereaktionszonen. Den høje temperatur i elektrolysereaktionszonen kan reducere energiforbruget, men hvis temperaturen er for høj, vil elektrolysekammerets membran blive beskadiget, hvilket også vil være til skade for udstyrets langsigtede drift.
Den optimale driftstemperatur for denne enhed skal holdes på højst 95 ℃. Derudover skal den genererede brint og ilt også afkøles og affugtes, og den vandkølede tyristorensretteranordning er også udstyret med nødvendige kølerørledninger.
Pumpelegemet af stort udstyr kræver også deltagelse af kølevand.
- Nitrogenpåfyldning og nitrogenrensningssystem
Før fejlfinding og betjening af enheden skal der udføres en nitrogentæthedstest på systemet. Inden normal opstart er det også nødvendigt at rense systemets gasfase med nitrogen for at sikre, at gassen i gasfaserummet på begge sider af brint og ilt er langt væk fra det brandfarlige og eksplosive område.
Efter at udstyret er lukket ned, vil styresystemet automatisk holde trykket og tilbageholde en vis mængde brint og ilt inde i systemet. Hvis trykket stadig er til stede under opstart, er det ikke nødvendigt at udføre en udrensningshandling. Men hvis trykket aflastes fuldstændigt, skal der udføres en nitrogenrensningshandling igen.
- Hydrogentørring (rensning) system (valgfrit)
Brintgassen fremstillet ved vandelektrolyse affugtes af en paralleltørrer og renses til sidst med et sintret nikkelrørsfilter for at opnå tør brintgas. Ifølge brugerens krav til produktbrint kan systemet tilføje en rensningsanordning, som bruger palladiumplatin bimetallisk katalytisk deoxygenering til rensning.
Brinten produceret af vandelektrolysebrintproduktionsenheden sendes til brintrensningsenheden gennem en buffertank.
Brintgassen passerer først gennem et deoxygeneringstårn, og under påvirkning af en katalysator reagerer ilten i brintgassen med brintgassen for at producere vand.
Reaktionsformel: 2H2+O2 2H2O.
Derefter passerer brintgassen gennem en brintkondensator (som afkøler gassen for at kondensere vanddamp til vand, som automatisk udledes uden for systemet gennem en opsamler) og kommer ind i adsorptionstårnet.
Posttid: Dec-03-2024
