La unidad de producción de hidrógeno por electrólisis incluye un conjunto completo de equipos de producción de hidrógeno por electrólisis de agua. El equipamiento principal es:
1. Electrolizador
2. Dispositivo de separación gas-líquido
3. Sistema de secado y purificación.
4. La parte eléctrica incluye: transformador, gabinete rectificador, gabinete de control del programa PLC, gabinete de instrumentos, gabinete de distribución de energía, computadora host, etc.
5. El sistema auxiliar incluye principalmente: tanque de álcali, tanque de agua de materia prima, bomba de suministro de agua, botella de nitrógeno/barra colectora, etc.
6. El sistema auxiliar general del equipo incluye: máquina de agua pura, torre de agua de enfriamiento, enfriador, compresor de aire, etc.
En la unidad de producción de hidrógeno electrolítico, el agua se descompone en una parte de hidrógeno y 1/2 parte de oxígeno en el electrolizador bajo la acción de una corriente continua. El hidrógeno y el oxígeno generados se envían al separador de gas y líquido junto con el electrolito para su separación. El hidrógeno y el oxígeno se enfrían mediante los enfriadores de hidrógeno y oxígeno, y el receptor de gotas atrapa y elimina el agua, y luego se envía bajo el control del sistema de control; el electrolito pasa a través del filtro de hidrógeno, oxígeno y álcali, hidrógeno, filtro de oxígeno y álcali, etc. bajo la acción de la bomba de circulación. enfriador de líquido y luego regresar al electrolizador para continuar con la electrólisis.
La presión del sistema se ajusta a través del sistema de control de presión y el sistema de control de presión diferencial para cumplir con los requisitos de procesos y almacenamiento posteriores.
El hidrógeno producido por electrólisis del agua tiene las ventajas de una alta pureza y pocas impurezas. Por lo general, las impurezas del hidrógeno producido por la electrólisis del agua son sólo oxígeno y agua, y ningún otro componente (lo que puede evitar el envenenamiento de algunos catalizadores), lo que proporciona comodidad para producir hidrógeno de alta pureza. , después de la purificación, el gas producido puede alcanzar los indicadores de gas industrial de grado electrónico.
El hidrógeno producido por el dispositivo de producción de hidrógeno pasa a través de un tanque intermedio para estabilizar la presión de trabajo del sistema y eliminar aún más el agua libre en el hidrógeno.
Después de que el hidrógeno ingresa al dispositivo de purificación de hidrógeno, el hidrógeno producido por la electrólisis del agua se purifica aún más y el oxígeno, el agua y otras impurezas del hidrógeno se eliminan utilizando los principios de reacción catalítica y adsorción por tamiz molecular.
El equipo puede configurar un sistema de ajuste automático para la producción de hidrógeno según la situación real. Los cambios en la carga de gas provocarán fluctuaciones en la presión del tanque de almacenamiento de hidrógeno. El transmisor de presión instalado en el tanque de almacenamiento emitirá una señal de 4-20 mA y la enviará al PLC. Después de comparar el valor establecido original y realizar la transformación inversa y el cálculo PID, se emite una señal de 20 ~ 4 mA y se envía al gabinete rectificador para ajustar el tamaño de la corriente de electrólisis, logrando así el propósito de ajuste automático de la producción de hidrógeno de acuerdo con los cambios en la carga de hidrógeno.
El equipo de producción de hidrógeno por electrólisis de agua alcalina incluye principalmente los siguientes sistemas:
(1)Sistema de agua de materia prima
Lo único que reacciona en el proceso de producción de hidrógeno por electrólisis del agua es agua (H2O), que debe reponerse continuamente con agua cruda a través de una bomba de reposición de agua. La posición de reabastecimiento de agua está en el separador de hidrógeno u oxígeno. Además, al salir del sistema se debe eliminar una pequeña cantidad de hidrógeno y oxígeno. de humedad. El consumo de agua de los equipos pequeños es de 1L/Nm³H2, y el de los equipos grandes se puede reducir a 0,9L/Nm³H2. El sistema repone continuamente agua cruda. Mediante la reposición de agua, se puede mantener la estabilidad del nivel del líquido alcalino y la concentración de álcali, y la solución de reacción se puede reponer a tiempo. de agua para mantener la concentración de la lejía.
2) Sistema rectificador de transformador
Este sistema consta principalmente de dos dispositivos: un transformador y un armario rectificador. Su función principal es convertir la energía CA de 10/35 KV proporcionada por el propietario inicial en la energía CC requerida por el electrolizador y suministrar energía CC al electrolizador. Parte de la energía suministrada se utiliza para descomponer directamente el agua. Las moléculas son hidrógeno y oxígeno, y la otra parte genera calor, que el enfriador de lejía extrae a través del agua fría.
La mayoría de los transformadores son de tipo aceite. Si se colocan en interiores o dentro de un contenedor, se pueden utilizar transformadores de tipo seco. Los transformadores utilizados en los equipos de producción de hidrógeno en agua electrolítica son transformadores especiales y deben combinarse de acuerdo con los datos de cada electrolizador, por lo que son equipos personalizados.
(3) sistema de gabinete de distribución de energía
El gabinete de distribución de energía se utiliza principalmente para suministrar equipos de 400 V o comúnmente conocidos como 380 V a varios componentes con motores en los sistemas de purificación y separación de hidrógeno y oxígeno detrás del equipo de producción de hidrógeno de agua electrolítica. El equipo incluye la circulación de álcali en el marco de separación de hidrógeno y oxígeno. Bombas, bombas de reabastecimiento de agua en sistemas auxiliares; cables calefactores en sistemas de secado y purificación, y sistemas auxiliares requeridos por todo el sistema, como máquinas de agua pura, enfriadores, compresores de aire, torres de enfriamiento y compresores de hidrógeno de back-end, máquinas de hidrogenación y otros equipos. El suministro de energía también incluye el suministro de energía para iluminación, monitorización y otros sistemas de toda la estación.
(4) sistema de control
El sistema de control implementa el control automático PLC. El PLC generalmente utiliza Siemens 1200 o 1500. Está equipado con una pantalla táctil de interfaz de interacción persona-computadora, y la operación y visualización de parámetros de cada sistema del equipo y la visualización de la lógica de control se realizan en la pantalla táctil.
5)Sistema de circulación alcalina
Este sistema incluye principalmente los siguientes equipos principales:
Separador de hidrógeno y oxígeno - bomba de circulación de álcalis - válvula - filtro de álcalis - electrolizador
El proceso principal es: el líquido alcalino mezclado con hidrógeno y oxígeno en el separador de hidrógeno y oxígeno es separado por el separador de gas-líquido y luego regresa a la bomba de circulación de líquido alcalino. Aquí se conectan el separador de hidrógeno y el separador de oxígeno, y la bomba de circulación de líquido alcalino refluirá. El líquido alcalino circula hacia la válvula y el filtro de líquido alcalino en el extremo trasero. Después de que el filtro filtra las impurezas grandes, el líquido alcalino circula hacia el interior del electrolizador.
(6)Sistema de hidrógeno
El hidrógeno se genera desde el lado del electrodo catódico y llega al separador junto con el sistema de circulación de líquido alcalino. En el separador, debido a que el hidrógeno en sí es relativamente liviano, se separará naturalmente del líquido alcalino y alcanzará la parte superior del separador, y luego pasará a través de la tubería para una mayor separación y enfriamiento. Después del enfriamiento con agua, el receptor de gotas atrapa las gotas y alcanza una pureza de aproximadamente el 99%, que llega al sistema final de secado y purificación.
Evacuación: La evacuación de hidrógeno se utiliza principalmente para la evacuación durante el arranque y el apagado, funcionamiento anormal o falla de pureza y evacuación de fallas.
(7) Sistema de oxígeno
El camino del oxígeno es similar al del hidrógeno, pero en un separador diferente.
Evacuación: En la actualidad, la mayoría de los proyectos de oxígeno se tratan mediante evacuación.
Utilización: el valor de utilización del oxígeno solo es significativo en proyectos especiales, como algunos escenarios de aplicación que pueden utilizar tanto hidrógeno como oxígeno de alta pureza, como los fabricantes de fibra óptica. También hay algunos grandes proyectos que han reservado espacio para la utilización de oxígeno. Los escenarios de aplicación back-end son la producción de oxígeno líquido después del secado y la purificación, o el uso de oxígeno médico a través de un sistema de dispersión. Sin embargo, aún no se ha determinado el refinamiento de estos escenarios de utilización. Más confirmación.
(8) sistema de agua de refrigeración
El proceso de electrólisis del agua es una reacción endotérmica. El proceso de producción de hidrógeno debe abastecerse de energía eléctrica. Sin embargo, la energía eléctrica consumida por el proceso de electrólisis del agua excede la absorción de calor teórica de la reacción de electrólisis del agua. Es decir, parte de la electricidad que utiliza el electrolizador se convierte en calor. Esta parte El calor se utiliza principalmente para calentar el sistema de circulación alcalina al principio, de modo que la temperatura de la solución alcalina aumente al rango de temperatura de 90 ± 5 °C requerido por el equipo. Si el electrolizador continúa funcionando después de alcanzar la temperatura nominal, es necesario utilizar el calor generado. Se saca agua de refrigeración para mantener la temperatura normal de la zona de reacción de electrólisis. La alta temperatura en la zona de reacción de electrólisis puede reducir el consumo de energía, pero si la temperatura es demasiado alta, la membrana de la cámara de electrólisis se destruirá, lo que también será perjudicial para el funcionamiento a largo plazo del equipo.
Este dispositivo requiere que la temperatura de funcionamiento se mantenga a no más de 95°C. Además, el hidrógeno y el oxígeno generados también deben enfriarse y deshumidificarse, y el dispositivo rectificador controlado por silicio refrigerado por agua también está equipado con las tuberías de refrigeración necesarias.
El cuerpo de bomba de equipos grandes también requiere la participación de agua de refrigeración.
(9) Sistema de llenado y purga de nitrógeno
Antes de depurar y operar el dispositivo, el sistema debe llenarse con nitrógeno para realizar pruebas de estanqueidad. Antes del arranque normal, también es necesario purgar la fase gaseosa del sistema con nitrógeno para garantizar que el gas en el espacio de la fase gaseosa en ambos lados del hidrógeno y el oxígeno esté lejos del rango de inflamabilidad y explosividad.
Después de apagar el equipo, el sistema de control mantendrá automáticamente la presión y retendrá una cierta cantidad de hidrógeno y oxígeno dentro del sistema. Si aún se encuentra presión al encender el equipo, no es necesario realizar una purga. Sin embargo, si se elimina toda la presión, será necesario purgarlo nuevamente. Acción de purga de nitrógeno.
(10) Sistema de secado (purificación) de hidrógeno (opcional)
El hidrógeno producido a partir de la electrólisis del agua se deshumidifica mediante un secador paralelo y finalmente se desempolva mediante un filtro de tubo de níquel sinterizado para obtener hidrógeno seco. (De acuerdo con los requisitos del usuario para el hidrógeno producido, el sistema puede agregar un dispositivo de purificación y la purificación utiliza desoxidación catalítica bimetálica de paladio-platino).
El hidrógeno producido por el dispositivo de producción de hidrógeno por electrólisis del agua se envía al dispositivo de purificación de hidrógeno a través del tanque intermedio.
El hidrógeno pasa primero por la torre de desoxigenación. Bajo la acción del catalizador, el oxígeno del hidrógeno reacciona con el hidrógeno para generar agua.
Fórmula de reacción: 2H2+O2 2H2O.
Luego, el hidrógeno pasa a través del condensador de hidrógeno (que enfría el gas para condensar el vapor de agua en el gas y generar agua, y el agua condensada se descarga automáticamente fuera del sistema a través del colector de líquido) y ingresa a la torre de adsorción.
Hora de publicación: 14 de mayo de 2024
