ЭлектралітычнывадародВытворчая ўстаноўка ўключае поўны камплект для электралізу вадывадародвытворчае абсталяванне, у тым ліку асноўнае:
1. Электралітычная ячэйка
2. Прылада для падзелу газу і вадкасці
3. Сістэма сушкі і ачысткі
4. Электрычная частка ўключае ў сябе: трансфарматар, выпрамляльную шафу, шафу кіравання ПЛК, прыборную шафу, размеркавальную шафу, верхні камп'ютар і г.д.
5. Дапаможная сістэма ў асноўным уключае: бак для шчолачнага раствора, бак для сырой вады, помпа падсілкоўвальнай вады, балон з азотам/шыну і г.д./ 6. Агульная дапаможная сістэма абсталявання ўключае: машыну для ачысткі вады, ахаладжальную вежу, ахаладжальную машыну, паветраны кампрэсар і г.д.
вадародныя і кіслародныя ахаладжальнікі, а вада збіраецца ў капезалопе перад тым, як быць адпраўленай пад кантролем сістэмы кіравання; электраліт праходзіць празвадароді кіслародна-шчолачныя фільтры, вадародныя і кіслародна-шчолачныя ахаладжальнікі адпаведна пад дзеяннем цыркуляцыйнага помпы, а затым вяртаюцца ў электралітычную ячэйку для далейшага электролізу.
Ціск у сістэме рэгулюецца сістэмай рэгулявання ціску і сістэмай рэгулявання перападу ціску ў адпаведнасці з патрабаваннямі наступных працэсаў і захоўвання.
Вадарод, які атрымліваецца шляхам электролізу вады, мае такія перавагі, як высокая чысціня і нізкае ўтрыманне прымешак. Звычайна прымешкамі ў вадародзе, які атрымліваецца шляхам электролізу вады, з'яўляюцца толькі кісларод і вада, без іншых кампанентаў (што дазваляе пазбегнуць атручвання некаторых каталізатараў). Гэта забяспечвае зручнасць атрымання вадароду высокай чысціні, і ачышчаны газ можа адпавядаць стандартам прамысловых газаў для электронікі.
Вадарод, які выпрацоўваецца ўстаноўкай па вытворчасці вадароду, праходзіць праз буферны бак для стабілізацыі працоўнага ціску ў сістэме і далейшага выдалення свабоднай вады з вадароду.
Пасля паступлення ў прыладу для ачысткі вадароду вадарод, атрыманы шляхам электролізу вады, падвяргаецца дадатковай ачыстцы з выкарыстаннем прынцыпаў каталітычнай рэакцыі і малекулярнай сітавай адсорбцыі для выдалення кіслароду, вады і іншых прымешак з вадароду.
Абсталяванне можа наладзіць аўтаматычную сістэму рэгулявання вытворчасці вадароду ў залежнасці ад рэальнай сітуацыі. Змены нагрузкі газу прывядуць да ваганняў ціску ў рэзервуары для захоўвання вадароду. Датчык ціску, усталяваны на рэзервуары, будзе выдаваць сігнал 4-20 мА на ПЛК для параўнання з першапачатковым зададзеным значэннем, а пасля адваротнага пераўтварэння і разліку ПІД-рэгулятара будзе выдаваць сігнал 20-4 мА на выпрамляльны рэгулятар для рэгулявання велічыні току электролізу, тым самым дасягаючы мэты аўтаматычнай рэгулявання вытворчасці вадароду ў залежнасці ад змяненняў нагрузкі вадароду.
Адзінай рэакцыяй у працэсе атрымання вадароду шляхам электролізу вады з'яўляецца вада (H2O), якая павінна пастаянна падавацца разам з сырой вадой праз помпа для папаўнення вады. Месца папаўнення знаходзіцца на сепаратары вадароду або кіслароду. Акрамя таго, вадарод і кісларод павінны забіраць невялікую колькасць вады пры выхадзе з сістэмы. Абсталяванне з нізкім спажываннем вады можа спажываць 1 л/нм³ H2, у той час як больш магутнае абсталяванне можа знізіць гэты паказчык да 0,9 л/нм³ H2. Сістэма пастаянна папаўняе сырую ваду, што дазваляе падтрымліваць стабільнасць узроўню і канцэнтрацыі шчолачнай вадкасці. Яна таксама можа своечасова папаўняць прарэагаваную ваду для падтрымання канцэнтрацыі шчолачнага раствора.
- Трансфарматарная выпрамляльная сістэма
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 ад уладальніка франтальнага абсталявання, у пастаянны ток, неабходны для электралітычнай ячэйкі, і падачы пастаяннага току ў электралітычную ячэйку. Частка пададзенай энергіі выкарыстоўваецца для непасрэднага раскладання малекул вады на вадарод і кісларод, а другая частка выпрацоўвае цяпло, якое перадаецца шчолачным ахаладжальнікам праз астуджальную ваду.
Большасць трансфарматараў — алейныя. Пры размяшчэнні ў памяшканні або ўнутры кантэйнера можна выкарыстоўваць сухія трансфарматары. Трансфарматары, якія выкарыстоўваюцца для абсталявання для вытворчасці вадароду з электралітычнай вады, — гэта спецыяльныя трансфарматары, якія павінны быць падабраныя ў адпаведнасці з дадзенымі кожнай электралітычнай ячэйкі, таму яны з'яўляюцца абсталяваннем, вырабленым па індывідуальнай замове.
У цяперашні час найбольш распаўсюджаным выпрамляльным шафам з'яўляецца тырыстарны тып, які падтрымліваецца вытворцамі абсталявання з-за яго працяглага тэрміну службы, высокай стабільнасці і нізкай цаны. Аднак з-за неабходнасці адаптацыі буйнамаштабнага абсталявання да аднаўляльных крыніц энергіі, эфектыўнасць пераўтварэння тырыстарных выпрамляльных шаф адносна нізкая. У цяперашні час розныя вытворцы выпрамляльных шаф імкнуцца ўкараніць новыя выпрамляльныя шафы на базе IGBT. IGBT ужо вельмі распаўсюджаны ў іншых галінах прамысловасці, такіх як ветраэнергетыка, і лічыцца, што выпрамляльныя шафы на базе IGBT атрымаюць значнае развіццё ў будучыні.
- Сістэма размеркавальных шаф
Размеркавальная шафа ў асноўным выкарыстоўваецца для падачы электраэнергіі на розныя кампаненты з рухавікамі ў сістэме аддзялення і ачысткі вадароду і кіслароду, размешчаныя за абсталяваннем для вытворчасці вадароду з электралітычнай вады, у тым ліку на абсталяванне 400 В або, як правіла, 380 В. Абсталяванне ўключае ў сябе цыркуляцыйны помпа шчолачы ў каркасе аддзялення вадароду і кіслароду і помпа падсілкоўвальнай вады ў дапаможнай сістэме; крыніца харчавання для награвальных правадоў у сістэме сушкі і ачысткі, а таксама дапаможныя сістэмы, неабходныя для ўсёй сістэмы, такія як машыны для ачысткі вады, чылеры, паветраныя кампрэсары, градзірні і задняе вадароднае кампрэсар, машыны для гідрагенізацыі і г.д., а таксама крыніца харчавання для асвятлення, маніторынгу і іншых сістэм усёй станцыі.
- Cутросістэма l
Сістэма кіравання рэалізуе аўтаматычнае кіраванне на базе ПЛК. ПЛК звычайна выкарыстоўвае Siemens 1200 або 1500 і абсталяваны сэнсарным экранам інтэрфейсу ўзаемадзеяння чалавека і машыны. Адлюстраванне працы і параметраў кожнай сістэмы абсталявання, а таксама адлюстраванне логікі кіравання рэалізуюцца на сэнсарным экране.
5. Сістэма цыркуляцыі шчолачнага раствора
Гэтая сістэма ў асноўным уключае наступнае асноўнае абсталяванне:
Сепаратар вадароду і кіслароду – Цыркуляцыйны помпа для раствора шчолачы – Клапан – Фільтр для раствора шчолачы – Электралітычная ячэйка
Асноўны працэс выглядае наступным чынам: шчолачны раствор, змяшаны з вадародам і кіслародам у сепаратары вадароду і кіслароду, аддзяляецца газава-вадкасным сепаратарам і падаецца з рэфлюксам у цыркуляцыйны помпа шчолачнага раствора. Сепаратар вадароду і сепаратар кіслароду падключаны да гэтага месца, і цыркуляцыйны помпа шчолачнага раствора цыркулюе з рэфлюксам шчолачны раствор да клапана і фільтра шчолачнага раствора на заднім канцы. Пасля таго, як фільтр адфільтруе буйныя прымешкі, шчолачны раствор цыркулюе ўнутр электралітычнай ячэйкі.
6. Вадародная сістэма
Вадарод выпрацоўваецца з боку катоднага электрода і паступае ў сепаратар разам з сістэмай цыркуляцыі шчолачнага раствора. Унутры сепаратара вадарод адносна лёгкі і натуральным чынам аддзяляецца ад шчолачнага раствора, дасягаючы верхняй часткі сепаратара. Затым ён праходзіць па трубаправодах для далейшага аддзялення, астуджаецца ахаладжальнай вадой і збіраецца ў каплазборніку для дасягнення чысціні каля 99%, перш чым паступіць у сістэму сушкі і ачысткі.
Адпампоўка: Адпампоўка вадароду ў асноўным выкарыстоўваецца падчас запуску і спынення, пры неналежнай эксплуатацыі або калі чысціня не адпавядае стандартам, а таксама для ліквідацыі непаладак.
7. Кіслародная сістэма
Шлях кіслароду падобны да шляху вадароду, за выключэннем таго, што ён ажыццяўляецца ў іншых сепаратарах.
Апаражненне: У цяперашні час у большасці праектаў выкарыстоўваецца метад апаражнення кіслародам.
Выкарыстанне: значэнне выкарыстання кіслароду мае значэнне толькі ў спецыяльных праектах, такіх як прымяненне, якое можа выкарыстоўваць як вадарод, так і кісларод высокай чысціні, напрыклад, вытворцы валаконна-аптычных прылад. Ёсць таксама некаторыя буйныя праекты, якія зарэзервавалі месца для выкарыстання кіслароду. Сцэнарыі бэкэнд-прымянення прызначаны для вытворчасці вадкага кіслароду пасля сушкі і ачысткі або для медыцынскага кіслароду з дапамогай дысперсійных сістэм. Аднак дакладнасць гэтых сцэнарыяў выкарыстання ўсё яшчэ патрабуе далейшага пацверджання.
8. Сістэма астуджэння вады
Працэс электролізу вады з'яўляецца эндатэрмічнай рэакцыяй, і працэс атрымання вадароду павінен забяспечвацца электрычнай энергіяй. Аднак электрычная энергія, якая спажываецца ў працэсе электролізу вады, перавышае тэарэтычнае паглынанне цяпла рэакцыяй электролізу вады. Іншымі словамі, частка электрычнасці, якая выкарыстоўваецца ў электролізнай ячэйцы, пераўтвараецца ў цяпло, якое ў асноўным выкарыстоўваецца для нагрэву сістэмы цыркуляцыі шчолачнага раствора ў пачатку, павышаючы тэмпературу шчолачнага раствора да неабходнага для абсталявання дыяпазону тэмператур 90 ± 5 ℃. Калі электролізная ячэйка працягвае працаваць пасля дасягнення намінальнай тэмпературы, выпрацаванае цяпло павінна адводзіцца шляхам астуджэння вады, каб падтрымліваць нармальную тэмпературу зоны рэакцыі электролізу. Высокая тэмпература ў зоне рэакцыі электролізу можа знізіць спажыванне энергіі, але калі тэмпература занадта высокая, дыяфрагма камеры электролізу будзе пашкоджана, што таксама будзе шкодна для працяглай працы абсталявання.
Аптымальная працоўная тэмпература для гэтай прылады павінна падтрымлівацца на ўзроўні не больш за 95 ℃. Акрамя таго, выпрацоўваемы вадарод і кісларод таксама патрабуюць астуджэння і асушвання, а тырыстарны выпрамнік з вадзяным астуджэннем таксама абсталяваны неабходнымі трубаправодамі для астуджэння.
Корпус помпы буйнога абсталявання таксама патрабуе ўдзелу астуджальнай вады.
- Сістэма запраўкі азотам і прачысткі азотам
Перад адладкай і эксплуатацыяй прылады неабходна правесці праверку герметычнасці сістэмы азотам. Перад нармальным запускам таксама неабходна прадзьмуць газавую фазу сістэмы азотам, каб пераканацца, што газ у газафазнай прасторы па абодва бакі ад вадароду і кіслароду знаходзіцца далёка ад дыяпазону ўзгарання і выбуху.
Пасля адключэння абсталявання сістэма кіравання будзе аўтаматычна падтрымліваць ціск і ўтрымліваць пэўную колькасць вадароду і кіслароду ўнутры сістэмы. Калі ціск усё яшчэ прысутнічае падчас запуску, няма неабходнасці праводзіць прачыстку. Аднак, калі ціск цалкам скінуты, неабходна зноў правесці прачыстку азотам.
- Сістэма сушкі (ачысткі) вадароду (дадаткова)
Вадарод, атрыманы ў выніку электролізу вады, асушваецца ў паралельнай сушылцы і, нарэшце, ачышчаецца з дапамогай спечанага нікелевага трубчастага фільтра для атрымання сухога вадароду. У адпаведнасці з патрабаваннямі карыстальніка да прадукту вадароду, сістэма можа быць дапоўнена прыладай для ачысткі, якая выкарыстоўвае паладый-плацінавую біметалічную каталітычную дэаксігенацыю для ачысткі.
Вадарод, які выпрацоўваецца ўстаноўкай вытворчасці вадароду метадам электролізу вады, паступае ў ўстаноўку ачысткі вадароду праз буферны бак.
Спачатку вадарод праходзіць праз вежу дэаксігенацыі, і пад дзеяннем каталізатара кісларод у вадародзе рэагуе з вадародам, утвараючы ваду.
Формула рэакцыі: 2H2+O2 2H2O.
Затым вадарод праходзіць праз вадародны кандэнсатар (які астуджае газ для кандэнсацыі вадзяной пары ў ваду, якая аўтаматычна выводзіцца за межы сістэмы праз калектар) і паступае ў адсарбцыйную вежу.
Час публікацыі: 03 снежня 2024 г.
