Электролізная ўстаноўка для вытворчасці вадароду ўключае ў сябе поўны камплект абсталявання для вытворчасці вадароду метадам электролізу вады. Асноўнае абсталяванне:
1. Электралізер
2. Прылада для падзелу газу і вадкасці
3. Сістэма сушкі і ачысткі
4. Электрычная частка ўключае ў сябе: трансфарматар, выпрамляльную шафу, шафу кіравання праграмай ПЛК, прыборную шафу, шафу размеркавання харчавання, галоўны камп'ютар і г.д.
5. Дапаможная сістэма ў асноўным уключае: бак для шчолачы, бак для вады з сыравіны, помпа падачы вады, балон з азотам/шыну і г.д.
6. Агульная дапаможная сістэма абсталявання ўключае: машыну для чыстай вады, градзірнёвую вадаправодную вежу, чылер, паветраны кампрэсар і г.д.
У электралітычнай вытворчасці вадароду вада раскладаецца на адну частку вадароду і палову кіслароду ў электралізеры пад дзеяннем пастаяннага току. Атрыманыя вадарод і кісларод разам з электралітам накіроўваюцца ў газава-вадкасны сепаратар для падзелу. Вадарод і кісларод астуджаюцца вадароднымі і кіслароднымі ахаладжальнікамі, а кропельшчык улоўлівае і выдаляе ваду, а затым пад кіраваннем сістэмы кіравання выводзіцца вонкі; электраліт пад дзеяннем цыркуляцыйнага помпы праходзіць праз вадародны, кіслародна-шчолачны фільтр і г.д., а затым вяртаецца ў электралізер для працягу электролізу.
Ціск у сістэме рэгулюецца з дапамогай сістэмы рэгулявання ціску і сістэмы рэгулявання перападу ціску ў адпаведнасці з патрабаваннямі наступных працэсаў і захоўвання.
Вадарод, які атрымліваецца шляхам электролізу вады, мае перавагі высокай чысціні і невялікай колькасці прымешак. Звычайна прымешкамі ў вадародзе, які атрымліваецца шляхам электролізу вады, з'яўляюцца толькі кісларод і вада, і ніякіх іншых кампанентаў (што дазваляе пазбегнуць атручвання некаторых каталізатараў), што забяспечвае зручнасць атрымання вадароду высокай чысціні. Пасля ачысткі атрыманы газ можа дасягнуць паказчыкаў прамысловага газу электроннага класа.
Вадарод, які выпрацоўваецца прыладай для вытворчасці вадароду, праходзіць праз буферны бак для стабілізацыі працоўнага ціску ў сістэме і далейшага выдалення свабоднай вады з вадароду.
Пасля таго, як вадарод трапляе ў прыладу для ачысткі вадароду, вадарод, атрыманы ў выніку электролізу вады, дадаткова ачышчаецца, а кісларод, вада і іншыя прымешкі ў вадародзе выдаляюцца з выкарыстаннем прынцыпаў каталітычнай рэакцыі і малекулярнай сітавай адсорбцыі.
Абсталяванне можа наладзіць сістэму аўтаматычнай рэгулявання вытворчасці вадароду ў залежнасці ад фактычнай сітуацыі. Змены нагрузкі газу прывядуць да ваганняў ціску ў рэзервуары для захоўвання вадароду. Датчык ціску, усталяваны на рэзервуары, будзе выдаваць сігнал 4-20 мА і адпраўляць яго на ПЛК. Пасля параўнання зыходнага зададзенага значэння і выканання адваротнага пераўтварэння і разліку ПІД-рэгулятара выводзіцца сігнал 20~4 мА і адпраўляецца на выпрамляльнік для рэгулявання велічыні току электролізу, тым самым дасягаючы мэты аўтаматычнай рэгулявання вытворчасці вадароду ў залежнасці ад змяненняў нагрузкі вадароду.
Абсталяванне для вытворчасці вадароду метадам электролізу шчолачнай вады ў асноўным уключае наступныя сістэмы:
(1) Сістэма водазабеспячэння сыравіны
Адзінае, што ўступае ў рэакцыю ў працэсе вытворчасці вадароду шляхам электролізу вады, - гэта вада (H2O), якую неабходна пастаянна папаўняць неачышчанай вадой з дапамогай помпы для папаўнення вады. Месца папаўнення вады знаходзіцца на сепаратары вадароду або кіслароду. Акрамя таго, невялікая колькасць вадароду і кіслароду павінна выдаляцца пры выхадзе з сістэмы. Спажыванне вады для малога абсталявання складае 1 л/нм³H2, а для вялікага абсталявання можа быць зніжана да 0,9 л/нм³H2. Сістэма пастаянна папаўняе неачышчаную ваду. Дзякуючы папаўненню вады можна падтрымліваць стабільнасць узроўню шчолачнай вадкасці і яе канцэнтрацыі, а таксама своечасова папаўняць рэакцыйны раствор.
2) Сістэма трансфарматарнага выпрамніка
Гэтая сістэма ў асноўным складаецца з дзвюх прылад: трансфарматара і выпрамляльнага корпуса. Яе асноўная функцыя заключаецца ў пераўтварэнні пераменнага току 10/35 кВ, які падаецца ўладальнікам франтальнага абсталявання, у пастаянны ток, неабходны для электралізера, і падачы пастаяннага току ў электралізер. Частка пададзенай энергіі выкарыстоўваецца для непасрэднага раскладання вады. Малекулы - гэта вадарод і кісларод, а другая частка выпрацоўвае цяпло, якое адводзіцца ахаладжальнікам шчолачы праз астуджальную ваду.
Большасць трансфарматараў — алейныя. Пры размяшчэнні ў памяшканні або ўнутры кантэйнера можна выкарыстоўваць сухія трансфарматары. Трансфарматары, якія выкарыстоўваюцца ў абсталяванні для вытворчасці вадароду з электралітычнай вады, з'яўляюцца спецыяльнымі трансфарматарамі і павінны падбірацца ў адпаведнасці з дадзенымі кожнага электралізера, таму яны з'яўляюцца спецыялізаваным абсталяваннем.
(3) сістэма размеркавальных шаф электраэнергіі
Размеркавальная шафа ў асноўным выкарыстоўваецца для падачы абсталявання напружаннем 400 В або, як правіла, 380 В да розных кампанентаў з рухавікамі ў сістэмах падзелу і ачысткі вадароду і кіслароду, якія стаяць за абсталяваннем для вытворчасці вадароду з электралітычнай вады. Да абсталявання адносяцца цыркуляцыя шчолачы ў сістэме падзелу вадароду і кіслароду, помпы, помпы для папаўнення вады ў дапаможных сістэмах, награвальныя правады ў сістэмах сушкі і ачысткі, а таксама дапаможныя сістэмы, неабходныя для ўсёй сістэмы, такія як машыны для ачысткі вады, чылеры, паветраныя кампрэсары, градзірні, а таксама задняе вадароднае кампрэсарнае абсталяванне, машыны для гідрагенізацыі і іншае абсталяванне. Электрасілкаванне таксама ўключае электрасілкаванне для асвятлення, маніторынгу і іншых сістэм усёй станцыі.
(4) сістэма кіравання
Сістэма кіравання рэалізуе аўтаматычнае кіраванне на базе ПЛК. ПЛК звычайна выкарыстоўвае Siemens 1200 або 1500. Ён абсталяваны сэнсарным экранам інтэрфейсу ўзаемадзеяння чалавека з камп'ютарам, на якім адлюстраваны аперацыі і параметры кожнай сістэмы абсталявання, а таксама логіка кіравання.
5) Сістэма цыркуляцыі шчолачаў
Гэтая сістэма ў асноўным уключае наступнае асноўнае абсталяванне:
Сепаратар вадароду і кіслароду - помпа для цыркуляцыі шчолачаў - клапан - фільтр для шчолачаў - электралізер
Асноўны працэс наступны: шчолачная вадкасць, змяшаная з вадародам і кіслародам у сепаратары вадароду і кіслароду, аддзяляецца газава-вадкасным сепаратарам і затым вяртаецца ў цыркуляцыйны помпа шчолачнай вадкасці. Тут сепаратар вадароду і сепаратар кіслароду злучаюцца, і цыркуляцыйны помпа шчолачнай вадкасці кіпіць з зваротнага боку. Шчолачная вадкасць цыркулюе да клапана і фільтра шчолачнай вадкасці ў задняй частцы. Пасля таго, як фільтр адфільтруе буйныя прымешкі, шчолачная вадкасць цыркулюе ўнутр электралізера.
(6) Вадародная сістэма
Вадарод выпрацоўваецца з боку катоднага электрода і паступае ў сепаратар разам з сістэмай цыркуляцыі шчолачнай вадкасці. У сепаратары, паколькі сам вадарод адносна лёгкі, ён натуральным чынам аддзяляецца ад шчолачнай вадкасці і дасягае верхняй часткі сепаратара, а затым праходзіць па трубаправодзе для далейшага аддзялення і астуджэння. Пасля астуджэння вадой кропельшчык улоўлівае кроплі і дасягае чысціні каля 99%, якія паступаюць у сістэму сушкі і ачысткі.
Эвакуацыя: Эвакуацыя вадароду ў асноўным выкарыстоўваецца для эвакуацыі падчас запуску і спынення, пры ненармальнай працы або парушэнні чысціні, а таксама для эвакуацыі пры няспраўнасцях.
(7) Кіслародная сістэма
Шлях для кіслароду падобны да шляху для вадароду, але ў іншым сепаратары.
Эвакуацыя: У цяперашні час большасць праектаў па забеспячэнні кіслародам апрацоўваюцца шляхам эвакуацыі.
Выкарыстанне: значэнне выкарыстання кіслароду мае значэнне толькі ў спецыяльных праектах, такіх як некаторыя сцэнарыі прымянення, якія могуць выкарыстоўваць як вадарод, так і кісларод высокай чысціні, напрыклад, вытворцы аптычных валокнаў. Ёсць таксама некаторыя буйныя праекты, якія зарэзервавалі месца для выкарыстання кіслароду. Сцэнарыі бэк-энда - гэта вытворчасць вадкага кіслароду пасля сушкі і ачысткі або выкарыстанне медыцынскага кіслароду праз сістэму дысперсій. Аднак удасканаленне гэтых сцэнарыяў выкарыстання яшчэ не вызначана. Дадатковае пацверджанне.
(8)сістэма астуджэння вадой
Працэс электролізу вады — гэта эндатэрмічная рэакцыя. Працэс атрымання вадароду павінен забяспечвацца электрычнай энергіяй. Аднак электрычная энергія, якая спажываецца ў працэсе электролізу вады, перавышае тэарэтычнае паглынанне цяпла рэакцыяй электролізу вады. Гэта значыць, частка электрычнасці, якая выкарыстоўваецца электралізерам, пераўтвараецца ў цяпло. Гэтая частка цяпла ў асноўным выкарыстоўваецца для нагрэву сістэмы цыркуляцыі шчолачы ў пачатку, каб тэмпература раствора шчолачы паднялася да дыяпазону тэмператур 90±5°C, неабходнага для абсталявання. Калі электралізер працягвае працаваць пасля дасягнення намінальнай тэмпературы, выпрацаванае цяпло неабходна выкарыстоўваць для падтрымання нармальнай тэмпературы зоны рэакцыі электролізу. Высокая тэмпература ў зоне рэакцыі электролізу можа знізіць спажыванне энергіі, але калі тэмпература занадта высокая, мембрана камеры электролізу будзе разбурана, што таксама будзе шкодна для доўгатэрміновай працы абсталявання.
Для гэтай прылады патрабуецца падтрымліваць рабочую тэмпературу не вышэй за 95°C. Акрамя таго, выпрацоўваемы вадарод і кісларод таксама павінны быць астуджаныя і асушаныя, а крэмніевы выпрамнік з вадзяным астуджэннем таксама абсталяваны неабходнымі астуджальнымі трубаправодамі.
Корпус помпы буйнога абсталявання таксама патрабуе ўдзелу астуджальнай вады.
(9) Сістэма запаўнення азотам і прачысткі азотам
Перад адладкай і эксплуатацыяй прылады сістэму неабходна запоўніць азотам для праверкі герметычнасці. Перад нармальным запускам газавую фазу сістэмы таксама неабходна прачысціць азотам, каб пераканацца, што газ у газафазнай прасторы па абодва бакі ад вадароду і кіслароду знаходзіцца па-за зонай гаруча- і выбуханебяспечных рэчываў.
Пасля адключэння абсталявання сістэма кіравання будзе аўтаматычна падтрымліваць ціск і ўтрымліваць пэўную колькасць вадароду і кіслароду ўнутры сістэмы. Калі ціск усё яшчэ захоўваецца пасля ўключэння абсталявання, няма неабходнасці праводзіць прачыстку. Аднак, калі ўвесь ціск будзе зняты, яго трэба будзе прачысціць зноў. Дзеянне прачысткі азотам.
(10) Сістэма сушкі (ачысткі) вадароду (па жаданні)
Вадарод, атрыманы ў выніку электролізу вады, асушваецца паралельнай сушкай, а затым ачышчаецца ад пылу праз спечаны нікелевы трубчасты фільтр для атрымання сухога вадароду. (У залежнасці ад патрабаванняў карыстальніка да атрыманага вадароду, сістэма можа быць дадаткова абсталявана прыладай для ачысткі, і для ачысткі выкарыстоўваецца біметалічнае каталітычнае дэаксідаванне паладый-плацінам).
Вадарод, які выпрацоўваецца прыладай для вытворчасці вадароду метадам электролізу вады, паступае ў прыладу для ачысткі вадароду праз буферны бак.
Спачатку вадарод праходзіць праз вежу дэаксігенацыі. Пад дзеяннем каталізатара кісларод, які змяшчаецца ў вадародзе, рэагуе з ім, утвараючы ваду.
Формула рэакцыі: 2H2+O2 2H2O.
Затым вадарод праходзіць праз вадародны кандэнсатар (які астуджае газ для кандэнсацыі вадзяной пары ў газе з утварэннем вады, а кандэнсаваная вада аўтаматычна выводзіцца з сістэмы праз вадкасны калектар) і паступае ў адсарбцыйную вежу.
Час публікацыі: 14 мая 2024 г.
