Elektrolyysivedyn tuotantoyksikkö sisältää täydellisen vesielektrolyysivedyn tuotantolaitteiston. Päälaitteet ovat:
1. Elektrolyyseri
2. Kaasu-neste-erotuslaite
3. Kuivaus- ja puhdistusjärjestelmä
4. Sähköosaan kuuluvat: muuntaja, tasasuuntaajakaappi, PLC-ohjelman ohjauskaappi, instrumenttikaappi, virranjakelukaappi, isäntätietokone jne.
5. Apujärjestelmään kuuluvat pääasiassa: alkalisäiliö, raaka-ainevesisäiliö, vesipumppu, typpipullo/väyläpalkki jne.
6. Laitteen yleinen apujärjestelmä sisältää: puhdasvesikoneen, jäähdytysvesitornin, jäähdyttimen, ilmakompressorin jne.
Elektrolyyttisessä vedyntuotantoyksikössä vesi hajoaa elektrolyyserissä tasavirran vaikutuksesta yhdeksi osaksi vetyä ja puoleksi osaksi happea. Syntynyt vety ja happi johdetaan elektrolyytin kanssa kaasu-neste-erottimeen erotusta varten. Vety ja happi jäähdytetään vedyn ja hapen jäähdyttimillä, ja pisarankerääjä kerää ja poistaa veden, minkä jälkeen elektrolyytti johdetaan ulos ohjausjärjestelmän ohjauksessa; kiertovesipumpun vaikutuksesta elektrolyytti kulkee vety-, happi-alkalisuodattimen jne. läpi ja palaa sitten elektrolyyserille jatkamaan elektrolyysiä.
Järjestelmän painetta säädetään paineensäätöjärjestelmän ja paine-erosäätöjärjestelmän avulla seuraavien prosessien ja varastoinnin vaatimusten täyttämiseksi.
Veden elektrolyysillä tuotetulla vedyllä on etuna korkea puhtaus ja vähäiset epäpuhtaudet. Yleensä veden elektrolyysillä tuotetussa vedyssä epäpuhtauksina ovat vain happi ja vesi, eikä muita komponentteja (mikä voi estää joidenkin katalyyttien myrkytyksen), mikä helpottaa erittäin puhtaan vedyn tuotantoa. Puhdistuksen jälkeen tuotettu kaasu voi saavuttaa elektroniikkalaatuisen teollisuuskaasun ominaisuudet.
Vedyntuotantolaitteen tuottama vety kulkee puskurisäiliön läpi järjestelmän työpaineen vakauttamiseksi ja vapaan veden poistamiseksi vedystä.
Kun vety on tullut vedynpuhdistuslaitteeseen, veden elektrolyysillä tuotettu vety puhdistetaan edelleen, ja vedystä poistetaan happi, vesi ja muut epäpuhtaudet katalyyttisen reaktion ja molekyyliseula-adsorption periaatteiden mukaisesti.
Laite voi asettaa automaattisen vedyntuotannon säätöjärjestelmän todellisen tilanteen mukaan. Kaasukuorman muutokset aiheuttavat vaihteluita vetysäiliön paineessa. Varastosäiliöön asennettu paineanturi antaa 4–20 mA:n signaalin ja lähettää sen PLC:lle. Alkuperäisen asetetun arvon vertailun ja käänteismuunnoksen sekä PID-laskennan jälkeen 20–4 mA:n signaali lähetetään tasasuuntaajakaappiin elektrolyysivirran suuruuden säätämiseksi, jolloin saavutetaan vedyntuotannon automaattinen säätö vetykuorman muutosten mukaisesti.
Emäksisen veden elektrolyysin vedyntuotantolaitteet sisältävät pääasiassa seuraavat järjestelmät:
(1) Raaka-aineiden vesijärjestelmä
Veden elektrolyysin vedyntuotantoprosessissa reagoi ainoastaan vesi (H2O), jota on jatkuvasti täydennettävä raakavedellä veden täydennyspumpun avulla. Veden täydennyspaikka on vedyn tai hapen erottimessa. Lisäksi järjestelmästä on poistettava pieni määrä vetyä ja happea, kun se poistuu. kosteutta. Pienten laitteiden vedenkulutus on 1 l/Nm³H2, ja suurten laitteiden vedenkulutus voidaan vähentää 0,9 l/Nm³H2:een. Järjestelmä täydentää raakavettä jatkuvasti. Veden täydennyksen avulla voidaan ylläpitää alkalinesteen tason ja alkalipitoisuuden vakautta, ja reaktioliuosta voidaan täydentää ajan myötä. vettä lipeän pitoisuuden ylläpitämiseksi.
2) Muuntajan tasasuuntaajajärjestelmä
Tämä järjestelmä koostuu pääasiassa kahdesta laitteesta: muuntajasta ja tasasuuntaajakaapista. Sen päätehtävänä on muuntaa laitteen omistajan toimittama 10/35 kV:n vaihtovirta elektrolyysilaitteen tarvitsemaksi tasavirraksi ja syöttää tasavirtaa elektrolyysilaitteelle. Osa syötetystä virrasta käytetään veden suoraan hajottamiseen. Molekyylit ovat vetyä ja happea, ja toinen osa tuottaa lämpöä, jonka lipeäjäähdytin poistaa jäähdytysveden mukana.
Useimmat muuntajat ovat öljytyyppisiä. Sisätiloissa tai astian sisällä voidaan käyttää kuivatyyppisiä muuntajia. Elektrolyyttisen veden ja vedyn tuotantolaitteissa käytettävät muuntajat ovat erikoismuuntajia, ja ne on sovitettava kunkin elektrolyyserin tietojen mukaan, joten ne ovat räätälöityjä laitteita.
(3) sähkönjakelukaappijärjestelmä
Virranjakokaappia käytetään pääasiassa 400 V:n tai yleisesti 380 V:n laitteiden syöttämiseen erilaisiin moottoreilla varustettuihin komponentteihin vedyn ja hapen erotus- ja puhdistusjärjestelmissä elektrolyyttisen veden ja vedyn tuotantolaitteiden takana. Laitteisiin kuuluvat vedyn ja hapen erotusjärjestelmän alkalikierrätys. Apujärjestelmien pumput, veden täydennyspumput; kuivaus- ja puhdistusjärjestelmien lämmityslangat sekä koko järjestelmän tarvitsemat apujärjestelmät, kuten puhdasvesikoneet, jäähdyttimet, ilmakompressorit, jäähdytystornit ja vetykompressorit, hydrauskoneet ja muut laitteet. Virransyöttöön kuuluu myös koko aseman valaistuksen, valvonnan ja muiden järjestelmien virransyöttö.
(4) ohjausjärjestelmä
Ohjausjärjestelmä toteuttaa PLC:n automaattista ohjausta. PLC käyttää yleensä Siemens 1200- tai 1500-piiriä. Se on varustettu ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutusrajapinnan kosketusnäytöllä, ja laitteen kunkin järjestelmän toiminta ja parametrit sekä ohjauslogiikan näyttö toteutetaan kosketusnäytöllä.
5) Alkalikiertojärjestelmä
Tämä järjestelmä sisältää pääasiassa seuraavat päälaitteet:
Vedyn ja hapen erotin - alkalin kiertovesipumppu - venttiili - alkalisuodatin - elektrolyyseri
Pääprosessi on seuraava: vedyn ja hapen erottimessa oleva alkalineste, johon on sekoitettu vetyä ja happea, erotetaan kaasu-neste-erottimella ja virtaa sitten takaisin alkalinestekiertopumppuun. Tässä vedynerotin ja hapenerotin on yhdistetty, ja alkalinestekiertopumppu palautusjäähdyttää. Alkalineste kiertää venttiiliin ja alkalinestesuodattimeen takaosassa. Kun suodatin on suodattanut pois suuret epäpuhtaudet, alkalineste kiertää elektrolyysilaitteen sisälle.
(6) Vetyjärjestelmä
Vetyä syntyy katodielektrodin puolelta ja se saavuttaa erottimen alkalinestekiertojärjestelmän mukana. Erottimessa vety itsessään on suhteellisen kevyttä, joten se erottuu luonnollisesti alkalinesteestä ja saavuttaa erottimen yläosan, josta se kulkee putkiston läpi jatkoerotusta ja jäähdytystä varten. Vesijäähdytyksen jälkeen pisarankerääjä kerää pisarat ja saavuttaa noin 99 %:n puhtauden, joka päätyy jälkikäsittelyn kuivaus- ja puhdistusjärjestelmään.
Tyhjennys: Vedyn tyhjennystä käytetään pääasiassa tyhjennyksessä käynnistyksen ja sammutuksen aikana, epänormaalissa toiminnassa tai puhtaushäiriössä ja vikatilanteessa.
(7) Happijärjestelmä
Hapen reitti on samanlainen kuin vedyn, mutta eri erottimessa.
Evakuointi: Tällä hetkellä useimmat happiprojektit hoidetaan evakuoimalla.
Käyttö: Hapen käyttöarvolla on merkitystä vain erityisprojekteissa, kuten joissakin sovellusskenaarioissa, joissa voidaan käyttää sekä vetyä että erittäin puhdasta happea, kuten optisten kuitujen valmistajilla. On myös joitakin suuria projekteja, joissa on varattu tilaa hapen käytölle. Taustasovellusskenaarioita ovat nestemäisen hapen tuotanto kuivauksen ja puhdistuksen jälkeen tai lääketieteellisen hapen käyttö dispersiojärjestelmän avulla. Näiden käyttöskenaarioiden tarkennusta ei kuitenkaan ole vielä määritelty. Lisävahvistusta tarvitaan.
(8) jäähdytysvesijärjestelmä
Veden elektrolyysiprosessi on endoterminen reaktio. Vedyn tuotantoprosessiin on syötettävä sähköenergiaa. Veden elektrolyysiprosessin kuluttama sähköenergia ylittää kuitenkin veden elektrolyysireaktion teoreettisen lämmönabsorboinnin. Toisin sanoen osa elektrolyysilaitteen käyttämästä sähköstä muuttuu lämmöksi. Tätä lämpöä käytetään pääasiassa alkalikiertojärjestelmän lämmittämiseen alussa, jotta alkaliliuoksen lämpötila nousee laitteen vaatimaan 90 ± 5 °C:n lämpötila-alueelle. Jos elektrolyysilaite jatkaa toimintaansa nimellislämpötilan saavuttamisen jälkeen, syntynyt lämpö on käytettävä jäähdytysveden poistamiseen elektrolyysireaktioalueen normaalin lämpötilan ylläpitämiseksi. Elektrolyysireaktioalueen korkea lämpötila voi vähentää energiankulutusta, mutta liian korkea lämpötila voi vahingoittaa elektrolyysikammion kalvoa, mikä on myös haitallista laitteen pitkäaikaiselle toiminnalle.
Tämä laite vaatii, että käyttölämpötila pidetään enintään 95 °C:ssa. Lisäksi syntyvä vety ja happi on myös jäähdytettävä ja kuivattava, ja vesijäähdytteinen piipohjainen tasasuuntaajalaite on myös varustettu tarvittavilla jäähdytysputkilla.
Suurten laitteiden pumpun runko vaatii myös jäähdytysveden osallistumista.
(9) Typpitäyttö- ja typpipuhdistusjärjestelmä
Ennen laitteen virheenkorjausta ja käyttöä järjestelmä on täytettävä typellä ilmatiiviystestiä varten. Ennen normaalia käynnistystä järjestelmän kaasufaasi on myös puhdistettava typellä sen varmistamiseksi, että vedyn ja hapen molemmin puolin olevassa kaasufaasitilassa oleva kaasu on poissa syttymis- ja räjähdysalueelta.
Laitteen sammuttamisen jälkeen ohjausjärjestelmä ylläpitää automaattisesti painetta ja pitää tietyn määrän vetyä ja happea järjestelmässä. Jos paine on edelleen olemassa laitteen käynnistyksen jälkeen, puhdistusta ei tarvitse suorittaa. Jos paine kuitenkin poistuu kokonaan, järjestelmä on huuhdeltava uudelleen. Typpipuhdistustoiminto.
(10) Vetykuivaus- (puhdistus)järjestelmä (valinnainen)
Veden elektrolyysistä tuotettu vety kuivataan rinnakkaiskuivurilla ja lopuksi pölytetään sintratulla nikkeliputkisuodattimella kuivan vedyn saamiseksi. (Käyttäjän tuotevedyn vaatimusten mukaisesti järjestelmään voidaan lisätä puhdistuslaite, ja puhdistuksessa käytetään palladium-platina-bimetallista katalyyttistä hapettumista).
Veden elektrolyysivedyn tuotantolaitteen tuottama vety johdetaan vedynpuhdistuslaitteeseen puskurisäiliön kautta.
Vety kulkee ensin hapetustornin läpi. Katalyytin vaikutuksesta vedyn happi reagoi vedyn kanssa muodostaen vettä.
Reaktiokaava: 2H2+O2 2H2O.
Sitten vety kulkee vetykondensaattorin läpi (joka jäähdyttää kaasua tiivistääkseen kaasun vesihöyryn veden tuottamiseksi, ja tiivistynyt vesi poistuu automaattisesti järjestelmästä nestekeräimen kautta) ja siirtyy adsorptiotorniin.
Julkaisun aika: 14.5.2024
