Elektrolyyttinenvetytuotantoyksikköön kuuluu täydellinen vesielektrolyysilaitteistovetytuotantolaitteet, joihin kuuluvat päälaitteet:
1. Elektrolyysikenno
2. Kaasun ja nesteen erotuslaite
3. Kuivaus- ja puhdistusjärjestelmä
4. Sähköosaan kuuluvat: muuntaja, tasasuuntaajakaappi, PLC-ohjauskaappi, instrumenttikaappi, jakokaappi, ylempi tietokone jne.
5. Apujärjestelmään kuuluvat pääasiassa: alkaliliuossäiliö, raaka-ainevesisäiliö, täyttövesipumppu, typpisylinteri/virtakisko jne. / 6. Laitteen yleinen apujärjestelmä sisältää: puhdasvesikoneen, jäähdytystornin, jäähdyttimen, ilmakompressorin jne.
vety- ja happijäähdyttimiä, ja vesi kerätään tippakaivolla ennen kuin se lähetetään ulos ohjausjärjestelmän ohjauksessa; Elektrolyytti kulkeevetyja happi-alkalisuodattimissa, vedyn ja happi-alkalijäähdyttimissä kiertovesipumpun vaikutuksesta ja palaa sitten elektrolyysikennoon jatkoelektrolyysiä varten.
Järjestelmän painetta säädellään paineensäätöjärjestelmällä ja paine-erosäätöjärjestelmällä, jotta se täyttää jatkoprosessien ja varastoinnin vaatimukset.
Veden elektrolyysillä tuotetulla vedyllä on etunaan korkea puhtaus ja alhainen epäpuhtauspitoisuus. Yleensä veden elektrolyysillä tuotetussa vetykaasussa on epäpuhtauksia vain happea ja vettä, eikä muita komponentteja ole (mikä voi estää tiettyjen katalyyttien myrkytyksen). Tämä helpottaa erittäin puhtaan vetykaasun tuotantoa, ja puhdistettu kaasu voi täyttää elektroniikkalaatuisten teollisuuskaasujen standardit.
Vedyntuotantoyksikön tuottama vety kulkee puskurisäiliön läpi, joka vakauttaa järjestelmän työpaineen ja poistaa edelleen vapaata vettä vedystä.
Vedynpuhdistuslaitteeseen syötettyä vesielektrolyysillä tuotettu vety puhdistetaan edelleen katalyyttisen reaktion ja molekyyliseula-adsorptioperiaatteen mukaisesti hapen, veden ja muiden epäpuhtauksien poistamiseksi vedystä.
Laite voi asettaa automaattisen vedyntuotannon säätöjärjestelmän todellisen tilanteen mukaan. Kaasukuorman muutokset aiheuttavat vaihteluita vetysäiliön paineessa. Varastosäiliöön asennettu paineanturi lähettää 4–20 mA:n signaalin PLC:lle vertailua varten alkuperäiseen asetusarvoon, ja käänteismuunnoksen ja PID-laskennan jälkeen se lähettää 20–4 mA:n signaalin tasasuuntaajakaappiin elektrolyysivirran suuruuden säätämiseksi, jolloin saavutetaan vedyntuotannon automaattinen säätö vetykuorman muutosten mukaan.
Veden elektrolyysillä tapahtuvan vedyn tuotantoprosessin ainoa reaktio on vesi (H2O), johon on jatkuvasti syötettävä raakavettä veden täydennyspumpun kautta. Täydennyspaikka sijaitsee vedyn tai hapen erottimessa. Lisäksi vedyn ja hapen on poistettava pieni määrä vettä poistuessaan järjestelmästä. Alhaisen vedenkulutuksen omaavat laitteet voivat kuluttaa 1 l/Nm³ H2, kun taas suuremmat laitteet voivat vähentää sen 0,9 l/Nm³ H2:een. Järjestelmä täydentää raakavettä jatkuvasti, mikä voi ylläpitää emäksisen nesteen tason ja pitoisuuden vakautta. Se voi myös täydentää reagoinutta vettä oikea-aikaisesti emäksisen liuoksen pitoisuuden ylläpitämiseksi.
- Muuntajan tasasuuntaajajärjestelmä
Tämä järjestelmä koostuu pääasiassa kahdesta laitteesta, muuntajasta ja tasasuuntaajakaapista. Sen päätehtävänä on muuntaa etupään omistajan toimittama 10/35 kV:n vaihtovirta elektrolyysikennon tarvitsemaksi tasavirraksi ja syöttää tasavirtaa elektrolyysikennolle. Osa syötetystä virrasta käytetään vesimolekyylien suoraan hajottamiseen vedyksi ja hapeksi, ja toinen osa tuottaa lämpöä, jonka alkalijäähdytin suorittaa jäähdytysveden kautta.
Useimmat muuntajat ovat öljytyyppisiä. Sisätiloihin tai säiliöön sijoitettuina voidaan käyttää kuivatyyppisiä muuntajia. Elektrolyyttisen veden ja vedyn tuotantolaitteissa käytettävät muuntajat ovat erikoismuuntajia, jotka on sovitettava kunkin elektrolyysikennon tietojen mukaan, joten ne ovat räätälöityjä laitteita.
Tällä hetkellä yleisimmin käytetty tasasuuntaajakaappi on tyristorityyppinen, jota laitevalmistajat tukevat sen pitkän käyttöiän, korkean vakauden ja alhaisen hinnan vuoksi. Suurten laitteiden sovittamisen tarpeen vuoksi uusiutuvan energian etupään käyttöön tyristoritasasuuntaajakaappien muuntotehokkuus on kuitenkin suhteellisen alhainen. Tällä hetkellä useat tasasuuntaajakaappien valmistajat pyrkivät ottamaan käyttöön uusia IGBT-tasasuuntaajakaappeja. IGBT on jo hyvin yleinen muilla teollisuudenaloilla, kuten tuulivoimassa, ja IGBT-tasasuuntaajakaappien uskotaan kehittyvän merkittävästi tulevaisuudessa.
- Jakelukaappijärjestelmä
Jakokaappia käytetään pääasiassa virransyöttöön eri moottoreilla varustetuille komponenteille vedyn ja hapen erotus- ja puhdistusjärjestelmässä elektrolyyttisen veden vedyn tuotantolaitteiston takana, mukaan lukien 400 V:n tai yleisesti 380 V:n laitteet. Laitteisiin kuuluvat vedyn ja hapen erotuskehyksen alkalikiertovesipumppu ja apujärjestelmän korvausvesipumppu. Kuivaus- ja puhdistusjärjestelmän lämmitysjohtojen virransyöttö sekä koko järjestelmän tarvitsemat apujärjestelmät, kuten puhdasvesikoneet, jäähdyttimet, ilmakompressorit, jäähdytystornit ja takaosan vetykompressorit, hydrauskoneet jne., sisältävät myös koko aseman valaistuksen, valvonnan ja muiden järjestelmien virransyötön.
- Control-järjestelmä
Ohjausjärjestelmä toteuttaa PLC:n automaattista ohjausta. PLC käyttää yleensä Siemens 1200- tai 1500-piiriä ja on varustettu ihmisen ja koneen vuorovaikutusrajapinnan kosketusnäytöllä. Laitteen kunkin järjestelmän toiminta ja parametrit sekä ohjauslogiikan näyttö toteutetaan kosketusnäytöllä.
5. Alkaliliuoksen kiertojärjestelmä
Tämä järjestelmä sisältää pääasiassa seuraavat päälaitteet:
Vety-happierotin – Emäsliuoksen kiertovesipumppu – Venttiili – Emäsliuossuodatin – Elektrolyysikenno
Pääprosessi on seuraava: vety-happi-erottimessa oleva emäksinen liuos, johon on sekoitettu vetyä ja happea, erotetaan kaasu-neste-erottimella ja palautetaan emäksisen liuoksen kiertovesipumppuun. Vetyerotin ja happierotin on yhdistetty tähän, ja emäksisen liuoksen kiertovesipumppu kierrättää palautusjäähdytetyn emäksisen liuoksen venttiiliin ja emäksisen liuoksen suodattimeen takaosassa. Kun suodatin on suodattanut pois suuret epäpuhtaudet, emäksinen liuos kierrätetään elektrolyysikennon sisälle.
6. Vetyjärjestelmä
Vetykaasua syntyy katodielektrodin puolelta ja se saavuttaa erottimen emäksisen liuoksen kiertojärjestelmän mukana. Erottimen sisällä vetykaasu on suhteellisen kevyttä ja erottuu luonnollisesti emäksisestä liuoksesta ja saavuttaa erottimen yläosan. Sitten se kulkee putkistojen kautta jatkoerottelua varten, jäähdytetään jäähdytysvedellä ja kerätään tippukerääjään noin 99 %:n puhtauden saavuttamiseksi ennen kuin se saavuttaa jälkikäsittelyn kuivaus- ja puhdistusjärjestelmän.
Tyhjennys: Vetykaasun tyhjennystä käytetään pääasiassa käynnistys- ja sammutusaikoina, epänormaaleissa toiminnoissa tai kun puhtaus ei täytä standardeja, sekä vianmäärityksessä.
7. Happijärjestelmä
Hapen reitti on samanlainen kuin vedyn, paitsi että se tapahtuu eri erottimissa.
Tyhjennys: Tällä hetkellä useimmissa projekteissa käytetään hapen tyhjennysmenetelmää.
Käyttö: Hapen käyttöarvolla on merkitystä vain erityisprojekteissa, kuten sovelluksissa, jotka voivat käyttää sekä vetyä että erittäin puhdasta happea, kuten valokuituvalmistajissa. On myös joitakin suuria projekteja, joissa on varattu tilaa hapen käytölle. Taustasovellusskenaariot ovat nestemäisen hapen tuotantoa kuivauksen ja puhdistuksen jälkeen tai lääketieteellistä happea dispersiojärjestelmien avulla. Näiden käyttöskenaarioiden tarkkuus vaatii kuitenkin vielä lisävahvistusta.
8. Jäähdytysvesijärjestelmä
Veden elektrolyysiprosessi on endoterminen reaktio, ja vedyn tuotantoprosessiin on syötettävä sähköenergiaa. Veden elektrolyysiprosessissa kulutettu sähköenergia ylittää kuitenkin veden elektrolyysireaktion teoreettisen lämmönabsorption. Toisin sanoen osa elektrolyysikennossa käytetystä sähköstä muuttuu lämmöksi, jota käytetään pääasiassa emäksisen liuoksen kiertojärjestelmän lämmittämiseen alussa, jolloin emäksisen liuoksen lämpötila nostetaan laitteen vaadittuun 90 ± 5 ℃:n lämpötila-alueelle. Jos elektrolyysikenno jatkaa toimintaansa nimellislämpötilan saavuttamisen jälkeen, syntynyt lämpö on poistettava jäähdyttämällä vettä 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.
Tämän laitteen optimaalisen käyttölämpötilan on oltava enintään 95 ℃. Lisäksi syntyvä vety ja happi on jäähdytettävä ja kuivattava, ja vesijäähdytteinen tyristoritasasuuntaajalaite on myös varustettu tarvittavilla jäähdytysputkilla.
Suurten laitteiden pumpun runko vaatii myös jäähdytysveden osallistumista.
- Typpitäyttö- ja typpipuhdistusjärjestelmä
Ennen laitteen virheenkorjausta ja käyttöä järjestelmälle on tehtävä typpitiiviystesti. Ennen normaalia käynnistystä on myös tarpeen puhdistaa järjestelmän kaasufaasi typellä sen varmistamiseksi, että vedyn ja hapen molemmin puolin olevassa kaasufaasitilassa oleva kaasu on kaukana syttymis- ja räjähdysalueelta.
Laitteen sammuttamisen jälkeen ohjausjärjestelmä ylläpitää automaattisesti painetta ja pitää järjestelmässä tietyn määrän vetyä ja happea. Jos paine on edelleen olemassa käynnistyksen aikana, puhdistusta ei tarvitse suorittaa. Jos paine on kuitenkin kokonaan poistunut, typpipuhdistus on suoritettava uudelleen.
- Vetykuivaus- (puhdistus)järjestelmä (valinnainen)
Veden elektrolyysistä valmistettu vetykaasu kuivataan rinnakkaiskuivurilla ja lopuksi puhdistetaan sintratulla nikkeliputkisuodattimella kuivan vetykaasun saamiseksi. Käyttäjän vaatimusten mukaisesti tuotevedyn suhteen järjestelmään voidaan lisätä puhdistuslaite, joka käyttää puhdistukseen palladiumplatina-bimetallista katalyyttistä hapettumista.
Veden elektrolyysin vedyntuotantoyksikön tuottama vety johdetaan vedynpuhdistusyksikköön puskurisäiliön kautta.
Vetykaasu kulkee ensin hapettotornin läpi, ja katalyytin vaikutuksesta vetykaasun happi reagoi vetykaasun kanssa tuottaen vettä.
Reaktiokaava: 2H2+O2 2H2O.
Sitten vetykaasu kulkee vetykondensaattorin läpi (joka jäähdyttää kaasun tiivistääkseen vesihöyryn vedeksi, joka poistuu automaattisesti järjestelmän ulkopuolelle keräilijän kautta) ja siirtyy adsorptiotorniin.
Julkaisun aika: 03.12.2024
