Chất điện phânhiđrôđơn vị sản xuất bao gồm một bộ hoàn chỉnh của điện phân nướchiđrôthiết bị sản xuất, với các thiết bị chính bao gồm:
1. Bình 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 PLC, tủ dụng cụ, tủ phân phối, máy tính trên, v.v.
5. Hệ thống phụ trợ chủ yếu bao gồm: bồn chứa dung dịch kiềm, bồn chứa nước nguyên liệu, bơm nước bổ sung, bình nitơ/thanh cái, v.v. 6. Hệ thống phụ trợ tổng thể của thiết bị bao gồm: máy nước tinh khiết, tháp làm lạnh, máy làm lạnh, máy nén khí, v.v.
máy làm mát hydro và oxy, và nước được thu thập bằng một bẫy nhỏ giọt trước khi được đưa ra ngoài dưới sự kiểm soát của hệ thống điều khiển; Chất điện phân đi quahiđrôvà các bộ lọc kiềm oxy, bộ làm mát hydro và kiềm oxy tương ứng dưới tác động của bơm tuần hoàn, sau đó quay trở lại bình điện phân để điện phân tiếp.
Áp suất của hệ thống được điều chỉnh bởi hệ thống kiểm soát áp suất và hệ thống kiểm soát áp suất chênh lệch để đáp ứng yêu cầu của các quy trình hạ lưu và lưu trữ.
Hydro được tạo ra bằng phương pháp điện phân nước có ưu điểm là độ tinh khiết cao và ít tạp chất. Thông thường, tạp chất trong khí hydro được tạo ra 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). Điều này tạo sự thuận tiện cho việc tạo ra khí hydro có độ tinh khiết cao và khí tinh khiết có thể đáp ứng các tiêu chuẩn của khí công nghiệp cấp điện tử.
Hydro được tạo ra bởi bộ phận 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 khỏi hydro.
Sau khi vào thiết bị lọc hydro, hydro được tạo ra từ quá trình điện phân nước sẽ được tinh chế thêm bằng cách sử dụng nguyên lý phản ứng xúc tác và hấp phụ sàng phân tử để loại bỏ oxy, nước và các tạp chất khác ra khỏi hydro.
Thiết bị có thể thiết lập hệ thống điều chỉnh sản xuất hydro tự động 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 tín hiệu 4-20mA đến PLC để so sánh với giá trị cài đặt ban đầu và sau khi biến đổi ngược và tính toán PID, đưa tín hiệu 20-4mA 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.
Phản ứng duy nhất trong quá trình sản xuất hydro bằng phương pháp điện phân nước là nước (H2O), cần phải liên tục cung cấp nước thô thông qua một máy bơm bổ sung nước. Vị trí bổ sung nằm trên bộ tách hydro hoặc oxy. Ngoài ra, hydro và oxy cần phải lấy đi một lượng nước nhỏ khi rời khỏi hệ thống. Thiết bị có mức tiêu thụ nước thấp có thể tiêu thụ 1L/Nm ³ H2, trong khi thiết bị lớn hơn có thể giảm xuống còn 0,9L/Nm ³ H2. Hệ thống liên tục bổ sung nước thô, có thể duy trì sự ổn định của mức và nồng độ chất lỏng kiềm. Nó cũng có thể bổ sung nước đã phản ứng kịp thời để duy trì nồng độ của dung dịch kiềm.
- 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 cell điện phân yêu cầu và cung cấp nguồn điện một chiều cho cell điện phân. Một phần nguồn điện được cung cấp được sử dụng để phân hủy trực tiếp các phân tử nước thành hydro và oxy, phần còn lại tạo ra nhiệt, được bộ làm mát kiềm thực hiện 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 dùng cho thiết bị sản xuất hydro nước điện phân là máy biến áp đặc biệt cần phải được kết hợp theo dữ liệu của từng ngăn điện phân, vì vậy chúng là thiết bị tùy chỉnh.
Hiện nay, tủ chỉnh lưu được sử dụng phổ biến nhất là loại thyristor, được các nhà sản xuất thiết bị hỗ trợ do thời gian sử dụng lâu, độ ổn định cao và giá thành thấp. Tuy nhiên, do nhu cầu điều chỉnh thiết bị quy mô lớn sang năng lượng tái tạo đầu cuối, hiệu suất chuyển đổi của tủ chỉnh lưu thyristor tương đối thấp. Hiện nay, nhiều nhà sản xuất tủ chỉnh lưu đang nỗ lực áp dụng tủ chỉnh lưu IGBT mới. IGBT đã rất phổ biến trong các ngành công nghiệp khác như năng lượng gió và người ta tin rằng tủ chỉnh lưu IGBT sẽ có sự phát triển đáng kể trong tương lai.
- Hệ thống tủ phân phối
Tủ phân phối chủ yếu được sử dụng để cung cấp điện cho các thành phần khác nhau có động cơ trong hệ thống tách và tinh chế hydro oxy phía sau thiết bị sản xuất hydro nước điện phân, bao gồm 400V hoặc thường được gọi là thiết bị 380V. Thiết bị bao gồm bơm tuần hoàn kiềm trong khung tách hydro oxy và bơm nước bổ sung trong hệ thống phụ trợ; Nguồn điện cung cấp cho dây sưởi ấm trong hệ thống sấy và tinh chế, cũng như các hệ thống phụ trợ cần thiết cho toàn bộ hệ thống như máy nước tinh khiết, máy làm lạnh, máy nén khí, tháp giải nhiệt và máy nén hydro phía sau, máy hydro hóa, v.v., cũng bao gồm nguồn điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng, giám sát và các hệ thống khác của toàn bộ trạm.
- Cgiới thiệuhệ thống l
Hệ thống điều khiển thực hiện điều khiển tự động PLC. PLC thường sử dụng Siemens 1200 hoặc 1500, được trang bị màn hình cảm ứng giao diện tương tác giữa người và máy. Hoạt động và hiển thị thông số của từng hệ thống thiết bị cũng như hiển thị logic điều khiển đều được thực hiện trên màn hình cảm ứng.
5. Hệ thống tuần hoàn dung dịch kiềm
Hệ thống này chủ yếu bao gồm các thiết bị chính sau:
Máy tách hydro oxy – Bơm tuần hoàn dung dịch kiềm – Van – Bộ lọc dung dịch kiềm – Bình điện phân
Quá trình chính như sau: dung dịch kiềm trộn với hydro và oxy trong bộ tách hydro oxy được tách ra bằng bộ tách khí-lỏng và được hồi lưu đến bơm tuần hoàn dung dịch kiềm. Bộ tách hydro và bộ tách oxy được kết nối tại đây và bơm tuần hoàn dung dịch kiềm tuần hoàn dung dịch kiềm đã hồi lưu đến van và bộ lọc dung dịch kiềm ở đầu sau. Sau khi bộ lọc lọc ra các tạp chất lớn, dung dịch kiềm được tuần hoàn vào bên trong bình điện phân.
6.Hệ thống hydro
Khí hydro được tạo ra từ phía điện cực catốt và đi đến bộ tách cùng với hệ thống tuần hoàn dung dịch kiềm. Bên trong bộ tách, khí hydro tương đối nhẹ và được tách tự nhiên khỏi dung dịch kiềm, đi đến phần trên của bộ tách. Sau đó, nó đi qua các đường ống để tách thêm, được làm mát bằng nước làm mát và được thu thập bằng một bộ thu nhỏ giọt để đạt được độ tinh khiết khoảng 99% trước khi đến hệ thống sấy và tinh chế phía sau.
Thoát khí: Việc thoát khí hydro chủ yếu được sử dụng trong giai đoạn khởi động và tắt máy, vận hành bất thường hoặc khi độ tinh khiết không đạt tiêu chuẩn, cũng như để khắc phục sự cố.
7. Hệ thống oxy
Con đường của oxy tương tự như con đường của hydro, ngoại trừ việc nó được thực hiện trong các bộ tách khác nhau.
Làm rỗng: Hiện nay, hầu hết các dự án đều sử dụng phương pháp làm rỗng oxy.
Sử dụng: Giá trị sử dụng của oxy chỉ có ý nghĩa trong các dự án đặc biệt, chẳng hạn như các ứng dụng có thể sử dụng cả hydro và oxy tinh khiết cao, chẳng hạn như các 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 để sản xuất oxy lỏng sau khi sấy khô và tinh chế, hoặc cho oxy y tế thông qua các hệ thống phân tán. Tuy nhiên, độ chính xác của các kịch bản sử dụng này vẫn cần được 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 trong quá trình điện phân nước vượt quá mức hấp thụ nhiệt lý thuyết của phản ứng điện phân nước. Nói cách khác, một phần điện được sử dụng trong buồng điện phân được chuyển thành nhiệt, chủ yếu được sử dụng để làm nóng hệ thống tuần hoàn dung dịch kiềm lúc đầu, nâng nhiệt độ của dung dịch kiềm lên phạm vi nhiệt độ yêu cầu là 90 ± 5 ℃ cho thiết bị. Nếu buồng điện phân tiếp tục hoạt động sau khi đạt đến nhiệt độ định mức, nhiệt sinh ra cần được thực hiện bằng cách làm mát nước 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 ngăn của buồng điện phân sẽ bị hỏng, điều này cũng sẽ gây bất lợi cho hoạt động lâu dài của thiết bị.
Nhiệt độ hoạt động tối ưu của thiết bị này cần được duy trì không quá 95℃. Ngoài ra, hydro và oxy tạo ra cũng cần được làm mát và hút ẩm, thiết bị chỉnh lưu thyristor 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.
- Hệ thống nạp nitơ và xả nitơ
Trước khi gỡ lỗi và vận hành thiết bị, cần tiến hành kiểm tra độ kín của nitơ trên hệ thống. Trước khi khởi động bình thường, cũng cần phải thanh lọc pha khí của hệ thống bằng nitơ để đảm bảo rằng khí trong không gian pha khí ở cả hai bên hydro và oxy đều cách xa 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 còn trong quá trình khởi động, không cần phải thực hiện hành động xả khí. Tuy nhiên, nếu áp suất được giải phóng hoàn toàn, cần phải thực hiện lại hành động xả khí nitơ.
- Hệ thống sấy hydro (lọc) (tùy chọn)
Khí hydro được tạo ra từ quá trình điện phân nước được khử ẩm bằng máy sấy song song và cuối cùng được tinh chế bằng bộ lọc ống niken thiêu kết để thu được khí hydro khô. Theo yêu cầu của người dùng đối với hydro sản phẩm, hệ thống có thể thêm một thiết bị tinh chế, sử dụng quá trình khử oxy xúc tác lưỡng kim paladi platinum để tinh chế.
Hydro được tạo ra từ bộ phận sản xuất hydro điện phân nước được đưa đến bộ phận lọc hydro thông qua một bể đệm.
Đầu tiên, khí hydro đi qua tháp khử oxy và dưới tác dụng của chất xúc tác, oxy trong khí hydro phản ứng với khí hydro để tạo ra nước.
Công thức phản ứng: 2H2+O2 · 2H2O.
Sau đó, khí hydro đi qua bộ ngưng tụ hydro (làm mát khí để ngưng tụ hơi nước thành nước, sau đó tự động thải ra ngoài hệ thống qua bộ thu) và đi vào tháp hấp phụ.
Thời gian đăng: 03-12-2024
