Đơn vị sản xuất hydro điện phân bao gồm một bộ thiết bị sản xuất hydro điện phân nước hoàn chỉnh. Thiết bị chính là:
1. Máy điện phân
2. Thiết bị tách khí-lỏng
3. Hệ thống sấy và tinh chế
4. Phần điện bao gồm: máy biến áp, tủ chỉnh lưu, tủ điều khiển chương trình PLC, tủ đo lường, tủ phân phối điện, máy chủ, v.v.
5. Hệ thống phụ trợ chủ yếu bao gồm: bồn chứa kiềm, bồn chứa nước nguyên liệu, máy bơm cấp nước, bình nitơ/thanh cái, v.v.
6. Hệ thống phụ trợ tổng thể của thiết bị bao gồm: máy nước tinh khiết, tháp nước giải nhiệt, máy làm lạnh, máy nén khí, v.v.
Trong đơn vị sản xuất hydro điện phân, nước được phân hủy thành một phần hydro và 1/2 phần oxy trong bình điện phân dưới tác động của dòng điện một chiều. Hydro và oxy được tạo ra được đưa đến bộ tách khí-lỏng cùng với chất điện phân để tách. Hydro và Oxy được làm mát bằng bộ làm mát hydro và oxy, và bộ thu giọt bắt và loại bỏ nước, sau đó được đưa ra ngoài dưới sự điều khiển của hệ thống điều khiển; chất điện phân đi qua bộ lọc hydro, bộ lọc kiềm oxy, hydro, bộ lọc kiềm oxy, v.v. dưới tác động của bơm tuần hoàn. bộ làm mát chất lỏng và sau đó quay trở lại bình điện phân để tiếp tục điện phân.
Áp suất của hệ thống được điều chỉnh thông qua hệ thống kiểm soát áp suất và hệ thống kiểm soát áp suất chênh lệch để đáp ứng yêu cầu của các quy trình và lưu trữ tiếp theo.
Hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước có ưu điểm là độ tinh khiết cao và ít tạp chất. Thông thường, tạp chất trong hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước chỉ là oxy và nước, không có thành phần nào khác (có thể tránh ngộ độc một số chất xúc tác), tạo sự thuận tiện cho việc sản xuất hydro có độ tinh khiết cao. Sau khi tinh chế, khí tạo ra có thể đạt chỉ số khí công nghiệp cấp điện tử.
Hydro được tạo ra bởi thiết bị sản xuất hydro sẽ đi qua bể đệm để ổn định áp suất làm việc của hệ thống và loại bỏ thêm nước tự do trong hydro.
Sau khi hydro đi vào thiết bị lọc hydro, hydro được tạo ra từ quá trình điện phân nước sẽ được tinh chế thêm và oxy, nước và các tạp chất khác trong hydro được loại bỏ bằng nguyên lý phản ứng xúc tác và hấp phụ sàng phân tử.
Thiết bị có thể thiết lập hệ thống điều chỉnh tự động để sản xuất hydro theo tình hình thực tế. Những thay đổi về tải khí sẽ gây ra sự dao động về áp suất của bình chứa hydro. Bộ truyền áp suất được lắp trên bình chứa sẽ đưa ra tín hiệu 4-20mA và gửi đến PLC và Sau khi so sánh giá trị cài đặt ban đầu và thực hiện phép biến đổi ngược và tính toán PID, tín hiệu 20~4mA được đưa ra và gửi đến tủ chỉnh lưu để điều chỉnh kích thước của dòng điện điện phân, do đó đạt được mục đích tự động điều chỉnh sản xuất hydro theo những thay đổi về tải hydro.
Thiết bị sản xuất hydro điện phân nước kiềm chủ yếu bao gồm các hệ thống sau:
(1)Hệ thống nước nguyên liệu
Thứ duy nhất phản ứng trong quá trình sản xuất hydro bằng điện phân nước là nước (H2O), cần phải liên tục bổ sung nước thô thông qua bơm bổ sung nước. Vị trí bổ sung nước nằm trên bộ tách hydro hoặc oxy. Ngoài ra, một lượng nhỏ hydro và oxy phải được lấy đi khi rời khỏi hệ thống. độ ẩm. Mức tiêu thụ nước của thiết bị nhỏ là 1L/Nm³H2, và mức tiêu thụ nước của thiết bị lớn có thể giảm xuống còn 0,9L/Nm³H2. Hệ thống liên tục bổ sung nước thô. Thông qua việc bổ sung nước, có thể duy trì sự ổn định của mức chất lỏng kiềm và nồng độ kiềm, và có thể bổ sung dung dịch phản ứng kịp thời. nước để duy trì nồng độ kiềm.
2) Hệ thống chỉnh lưu biến áp
Hệ thống này chủ yếu bao gồm hai thiết bị: một máy biến áp và một tủ chỉnh lưu. Chức năng chính của nó là chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 10/35KV do chủ sở hữu front-end cung cấp thành nguồn điện một chiều mà máy điện phân yêu cầu và cung cấp nguồn điện một chiều cho máy điện phân. Một phần nguồn điện được cung cấp được sử dụng để phân hủy trực tiếp nước. Các phân tử là hydro và oxy, phần còn lại tạo ra nhiệt, được bộ làm mát kiềm đưa ra ngoài thông qua nước làm mát.
Hầu hết các máy biến áp đều là loại dầu. Nếu đặt trong nhà hoặc bên trong thùng chứa, có thể sử dụng máy biến áp loại khô. Các máy biến áp được sử dụng trong thiết bị sản xuất hydro nước điện phân là máy biến áp đặc biệt và cần phải được kết hợp theo dữ liệu của từng máy điện phân, vì vậy chúng là thiết bị tùy chỉnh.
(3) hệ thống tủ phân phối điện
Tủ phân phối điện chủ yếu được sử dụng để cung cấp thiết bị 400V hoặc thường được gọi là 380V cho các thành phần khác nhau có động cơ trong hệ thống tách và tinh chế hydro và oxy phía sau thiết bị sản xuất hydro nước điện phân. Thiết bị bao gồm tuần hoàn kiềm trong khung tách hydro và oxy. Máy bơm, máy bơm bổ sung nước trong các hệ thống phụ trợ; dây sưởi ấm trong hệ thống sấy và tinh chế, và các hệ thống phụ trợ cần thiết cho toàn bộ hệ thống, chẳng hạn như máy nước tinh khiết, máy làm lạnh, máy nén khí, tháp giải nhiệt và máy nén hydro phía sau, máy hydro hóa và các thiết bị khác Nguồn cung cấp điện cũng bao gồm nguồn cung cấp điện cho hệ thống chiếu sáng, giám sát và các hệ thống khác của toàn bộ trạm.
(4) hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển thực hiện điều khiển tự động PLC. PLC thường sử dụng Siemens 1200 hoặc 1500. Nó được trang bị màn hình cảm ứng giao diện tương tác giữa người và máy tính, và việc hiển thị hoạt động và thông số của từng hệ thống thiết bị và hiển thị logic điều khiển được thực hiện trên màn hình cảm ứng.
5) Hệ thống tuần hoàn kiềm
Hệ thống này chủ yếu bao gồm các thiết bị chính sau:
Máy tách hydro và oxy - bơm tuần hoàn kiềm - van - bộ lọc kiềm - máy điện phân
Quá trình chính là: chất lỏng kiềm trộn với hydro và oxy trong bộ tách hydro và oxy được tách ra bằng bộ tách khí-lỏng và sau đó chảy trở lại bơm tuần hoàn chất lỏng kiềm. Tại đây, bộ tách hydro và bộ tách oxy được kết nối và bơm tuần hoàn chất lỏng kiềm sẽ trào ngược. Chất lỏng kiềm tuần hoàn đến van và bộ lọc chất lỏng kiềm ở đầu sau. Sau khi bộ lọc lọc ra các tạp chất lớn, chất lỏng kiềm tuần hoàn vào bên trong bình điện phân.
(6)Hệ thống hydro
Hydro được tạo ra từ phía điện cực catốt và đi đến bộ tách cùng với hệ thống tuần hoàn chất lỏng kiềm. Trong bộ tách, vì bản thân hydro tương đối nhẹ, nó sẽ tự nhiên tách ra khỏi chất lỏng kiềm và đi đến phần trên của bộ tách, sau đó đi qua đường ống để tách và làm mát thêm. Sau khi làm mát bằng nước, bộ phận thu giọt bắt các giọt và đạt độ tinh khiết khoảng 99%, đi đến hệ thống sấy và tinh chế phía sau.
Thoát khí: Việc thoát khí hydro chủ yếu được sử dụng để thoát khí trong quá trình khởi động và tắt máy, vận hành bất thường hoặc lỗi độ tinh khiết và thoát khí khi xảy ra sự cố.
(7) Hệ thống oxy
Đường đi của oxy tương tự như đường đi của hydro, nhưng trong một thiết bị tách khác.
Thoát khí: Hiện nay, hầu hết các dự án oxy đều được xử lý bằng phương pháp thoát khí.
Sử dụng: Giá trị sử dụng của oxy chỉ có ý nghĩa trong các dự án đặc biệt, chẳng hạn như một số kịch bản ứng dụng có thể sử dụng cả hydro và oxy tinh khiết cao, chẳng hạn như nhà sản xuất sợi quang. Ngoài ra còn có một số dự án lớn dành không gian cho việc sử dụng oxy. Các kịch bản ứng dụng phụ trợ là sản xuất oxy lỏng sau khi sấy khô và tinh chế hoặc sử dụng oxy y tế thông qua hệ thống phân tán. Tuy nhiên, việc tinh chỉnh các kịch bản sử dụng này vẫn chưa được xác định. Xác nhận thêm.
(8)hệ thống nước làm mát
Quá trình điện phân nước là phản ứng thu nhiệt. Quá trình sản xuất hydro phải được cung cấp năng lượng điện. Tuy nhiên, năng lượng điện tiêu thụ của quá trình điện phân nước vượt quá mức hấp thụ nhiệt lý thuyết của phản ứng điện phân nước. Nghĩa là, một phần điện mà máy điện phân sử dụng được chuyển thành nhiệt. Phần nhiệt này chủ yếu được sử dụng để làm nóng hệ thống tuần hoàn kiềm lúc đầu, để nhiệt độ của dung dịch kiềm tăng lên đến phạm vi nhiệt độ 90 ± 5 ° C theo yêu cầu của thiết bị. Nếu máy điện phân tiếp tục hoạt động sau khi đạt đến nhiệt độ định mức, nhiệt sinh ra cần được sử dụng Nước làm mát được đưa ra để duy trì nhiệt độ bình thường của vùng phản ứng điện phân. Nhiệt độ cao trong vùng phản ứng điện phân có thể làm giảm mức tiêu thụ năng lượng, nhưng nếu nhiệt độ quá cao, màng của buồng điện phân sẽ bị phá hủy, điều này cũng sẽ gây bất lợi cho hoạt động lâu dài của thiết bị.
Thiết bị này yêu cầu nhiệt độ hoạt động phải được duy trì không quá 95°C. Ngoài ra, hydro và oxy tạo ra cũng phải được làm mát và hút ẩm, và thiết bị chỉnh lưu điều khiển bằng silicon làm mát bằng nước cũng được trang bị đường ống làm mát cần thiết.
Thân bơm của các thiết bị lớn cũng cần có sự tham gia của nước làm mát.
(9) Hệ thống nạp nitơ và xả nitơ
Trước khi gỡ lỗi và vận hành thiết bị, hệ thống phải được nạp nitơ để kiểm tra độ kín khí. Trước khi khởi động bình thường, pha khí của hệ thống cũng cần được thanh lọc bằng nitơ để đảm bảo khí trong không gian pha khí ở cả hai bên hydro và oxy đều nằm ngoài phạm vi dễ cháy nổ.
Sau khi thiết bị ngừng hoạt động, hệ thống điều khiển sẽ tự động duy trì áp suất và giữ lại một lượng hydro và oxy nhất định bên trong hệ thống. Nếu áp suất vẫn được tìm thấy khi thiết bị được bật, thì không cần phải thực hiện xả. Tuy nhiên, nếu tất cả áp suất bị loại bỏ, thì cần phải xả lại. Hành động xả nitơ.
(10) Hệ thống sấy hydro (làm sạch) (tùy chọn)
Hydro được tạo ra từ quá trình điện phân nước được khử ẩm bằng máy sấy song song và cuối cùng được phủ bụi bằng bộ lọc ống niken thiêu kết để thu được hydro khô. (Theo yêu cầu của người dùng đối với hydro sản phẩm, hệ thống có thể thêm thiết bị tinh chế và quá trình tinh chế sử dụng phương pháp khử oxy xúc tác lưỡng kim paladi-platin).
Hydro được tạo ra từ thiết bị sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước được đưa đến thiết bị lọc hydro thông qua bể đệm.
Đầu tiên, hydro đi qua tháp khử oxy. Dưới tác động của chất xúc tác, oxy trong hydro phản ứng với hydro để tạo ra nước.
Công thức phản ứng: 2H2+O2 · 2H2O.
Sau đó, hydro đi qua bộ ngưng tụ hydro (làm mát khí để ngưng tụ hơi nước trong khí tạo thành nước và nước ngưng tụ được tự động thải ra khỏi hệ thống qua bộ thu chất lỏng) và đi vào tháp hấp phụ.
Thời gian đăng: 14-05-2024
