Elektroliz vodorod ishlab chiqarish bloki suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish uskunalarining to'liq to'plamini o'z ichiga oladi. Asosiy uskunalar:
1. Elektrolizator
2. Gaz-suyuqlikni ajratish moslamasi
3. Quritish va tozalash tizimi
4. Elektr qismiga quyidagilar kiradi: transformator, rektifikator shkafi, PLC dastur boshqaruv shkafi, asboblar shkafi, quvvat taqsimlash shkafi, asosiy kompyuter va boshqalar.
5. Yordamchi tizim asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: ishqoriy idish, xom ashyo suv idishi, suv ta'minoti nasosi, azotli shisha/shinali bar va boshqalar.
6. Uskunaning umumiy yordamchi tizimiga quyidagilar kiradi: toza suv mashinasi, sovutish suv minorasi, chiller, havo kompressori va boshqalar.
Elektrolitik vodorod ishlab chiqarish blokida suv elektrolizatorda to'g'ridan-to'g'ri tok ta'sirida vodorodning bir qismiga va kislorodning 1/2 qismiga parchalanadi. Hosil bo'lgan vodorod va kislorod ajratish uchun elektrolit bilan birga gaz-suyuqlik ajratgichga yuboriladi. Vodorod va kislorod vodorod va kislorod sovutgichlari tomonidan sovutiladi va tomchi ushlagich suvni ushlab, chiqarib tashlaydi, keyin esa boshqaruv tizimining nazorati ostida yuboriladi; elektrolit sirkulyatsiya pompasi ta'sirida vodorod, kislorod ishqoriy filtri, vodorod, kislorod ishqoriy filtri va boshqalardan o'tadi. Suyuqlik sovutgichi va keyin elektrolizni davom ettirish uchun elektrolizatorga qaytariladi.
Tizimning bosimi keyingi jarayonlar va saqlash talablariga javob berish uchun bosimni boshqarish tizimi va differentsial bosimni boshqarish tizimi orqali sozlanadi.
Suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodorod yuqori tozalik va oz miqdordagi aralashmalar kabi afzalliklarga ega. Odatda, suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodoroddagi aralashmalar faqat kislorod va suvdan iborat bo'lib, boshqa tarkibiy qismlardan iborat emas (ba'zi katalizatorlarning zaharlanishining oldini olish mumkin), bu esa yuqori tozalikdagi vodorod ishlab chiqarish uchun qulaylik yaratadi. Tozalashdan so'ng, hosil bo'lgan gaz elektron darajadagi sanoat gazining ko'rsatkichlariga yetishi mumkin.
Vodorod ishlab chiqarish qurilmasi tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod tizimning ish bosimini barqarorlashtirish va vodoroddagi erkin suvni olib tashlash uchun bufer idishidan o'tadi.
Vodorod vodorodni tozalash moslamasiga kirgandan so'ng, suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodorod qo'shimcha tozalanadi va katalitik reaksiya va molekulyar elak adsorbsiyasi tamoyillari yordamida vodoroddagi kislorod, suv va boshqa aralashmalar olib tashlanadi.
Uskunalar haqiqiy vaziyatga qarab vodorod ishlab chiqarish uchun avtomatik sozlash tizimini o'rnatishi mumkin. Gaz yukining o'zgarishi vodorod saqlash idishining bosimining o'zgarishiga olib keladi. Saqlash idishiga o'rnatilgan bosim o'tkazgichi 4-20 mA signal chiqaradi va uni PLCga yuboradi. Dastlabki o'rnatilgan qiymatni taqqoslab, teskari transformatsiya va PID hisoblashni amalga oshirgandan so'ng, 20 ~ 4 mA signal chiqariladi va elektroliz oqimining hajmini sozlash uchun rektifikator shkafiga yuboriladi, shu bilan vodorod yukining o'zgarishiga qarab vodorod ishlab chiqarishni avtomatik sozlash maqsadiga erishiladi.
Ishqoriy suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish uskunalari asosan quyidagi tizimlarni o'z ichiga oladi:
(1) Xom ashyo suv tizimi
Suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish jarayonida reaksiyaga kirishadigan yagona narsa suv (H2O) bo'lib, uni suvni to'ldirish pompasi orqali doimiy ravishda xom suv bilan to'ldirish kerak. Suvni to'ldirish holati vodorod yoki kislorod ajratgichda. Bundan tashqari, tizimdan chiqayotganda oz miqdordagi vodorod va kislorodni olib tashlash kerak. Namlik. Kichik uskunalarning suv sarfi 1L/Nm³H2 ni tashkil qiladi, katta uskunalarniki esa 0,9L/Nm³H2 gacha kamaytirilishi mumkin. Tizim xom suvni doimiy ravishda to'ldiradi. Suvni to'ldirish orqali ishqoriy suyuqlik darajasi va ishqoriy konsentratsiyasining barqarorligi saqlanib qolishi va reaksiya eritmasini o'z vaqtida to'ldirish mumkin. Ishqoriy konsentratsiyasini saqlab qolish uchun suv.
2) Transformator rektifikator tizimi
Bu tizim asosan ikkita qurilmadan iborat: transformator va rektifikator shkafi. Uning asosiy vazifasi oldingi egasi tomonidan taqdim etilgan 10/35KV o'zgaruvchan tok quvvatini elektrolizator tomonidan talab qilinadigan doimiy tok quvvatiga aylantirish va elektrolizatorga doimiy tok quvvatini yetkazib berishdir. Berilgan quvvatning bir qismi suvni to'g'ridan-to'g'ri parchalash uchun ishlatiladi. Molekulalar vodorod va kisloroddan iborat, ikkinchi qismi esa issiqlik hosil qiladi, bu esa ishqor sovutgichi tomonidan sovutish suvi orqali chiqariladi.
Transformatorlarning aksariyati moyli turdagi. Agar ichkariga yoki idish ichiga joylashtirilsa, quruq turdagi transformatorlardan foydalanish mumkin. Elektrolitik suv vodorod ishlab chiqarish uskunalarida ishlatiladigan transformatorlar maxsus transformatorlar bo'lib, har bir elektrolizator ma'lumotlariga muvofiq moslashtirilishi kerak, shuning uchun ular moslashtirilgan uskunalardir.
(3) quvvat taqsimlash shkafi tizimi
Quvvat taqsimlash shkafi asosan elektrolitik suv vodorod ishlab chiqarish uskunalari orqasidagi vodorod va kislorodni ajratish va tozalash tizimlaridagi motorli turli komponentlarga 400V yoki odatda 380V uskunalarini yetkazib berish uchun ishlatiladi. Uskunalar vodorod va kislorodni ajratish tizimidagi ishqoriy aylanishni o'z ichiga oladi. Yordamchi tizimlardagi nasoslar, suvni to'ldirish nasoslari; quritish va tozalash tizimlaridagi isitish simlari va butun tizim tomonidan talab qilinadigan yordamchi tizimlar, masalan, toza suv mashinalari, sovutgichlar, havo kompressorlari, sovutish minoralari va orqa vodorod kompressorlari, gidrogenlash mashinalari va boshqa uskunalar. Elektr ta'minoti shuningdek, butun stansiyaning yoritish, monitoring va boshqa tizimlari uchun quvvat manbaini ham o'z ichiga oladi.
(4) boshqaruv tizimi
Boshqarish tizimi PLC avtomatik boshqaruvini amalga oshiradi. PLC odatda Siemens 1200 yoki 1500 dan foydalanadi. U inson-kompyuter o'zaro ta'sir interfeysi sensorli ekrani bilan jihozlangan va uskunaning har bir tizimining ishlashi va parametrlarini ko'rsatish hamda boshqaruv mantig'ini ko'rsatish sensorli ekranda amalga oshiriladi.
5) Ishqoriy aylanish tizimi
Ushbu tizim asosan quyidagi asosiy uskunalarni o'z ichiga oladi:
Vodorod va kislorod ajratgichi - ishqoriy aylanma nasosi - klapan - ishqoriy filtr - elektrolizator
Asosiy jarayon: vodorod va kislorod separatorida vodorod va kislorod bilan aralashtirilgan ishqoriy suyuqlik gaz-suyuqlik separatori tomonidan ajratiladi va keyin ishqoriy suyuqlik aylanish pompasiga qayta oqadi. Bu yerda vodorod separatori va kislorod separatori ulanadi va ishqoriy suyuqlik aylanish pompasi qayta oqadi. Ishqoriy suyuqlik orqa uchidagi klapan va ishqoriy suyuqlik filtriga aylanadi. Filtr katta aralashmalarni filtrlagandan so'ng, ishqoriy suyuqlik elektrolizatorning ichki qismiga aylanadi.
(6) Vodorod tizimi
Vodorod katod elektrod tomonidan hosil bo'ladi va ishqoriy suyuqlik aylanish tizimi bilan birga separatorga yetib boradi. Separatorda vodorodning o'zi nisbatan yengil bo'lgani uchun u ishqoriy suyuqlikdan tabiiy ravishda ajralib chiqadi va separatorning yuqori qismiga yetib boradi, so'ngra keyingi ajratish va sovutish uchun quvur liniyasidan o'tadi. Suv soviganidan so'ng, tomchi ushlagich tomchilarni ushlaydi va taxminan 99% tozalikka erishadi, bu esa orqa tomondan quritish va tozalash tizimiga yetib boradi.
Evakuatsiya: Vodorodni evakuatsiya qilish asosan ishga tushirish va o'chirish, g'ayritabiiy ishlash yoki tozalikning buzilishi va nosozliklarni evakuatsiya qilish paytida evakuatsiya qilish uchun ishlatiladi.
(7) Kislorod tizimi
Kislorodning yo'li vodorodning yo'liga o'xshash, ammo boshqa separatorda.
Evakuatsiya: Hozirgi vaqtda kislorod loyihalarining aksariyati evakuatsiya orqali amalga oshiriladi.
Foydalanish: Kisloroddan foydalanish qiymati faqat maxsus loyihalarda, masalan, optik tolali ishlab chiqaruvchilar kabi vodorod va yuqori tozalikdagi kisloroddan foydalanish mumkin bo'lgan ba'zi amaliy stsenariylarda mazmunli bo'ladi. Shuningdek, kisloroddan foydalanish uchun joy ajratilgan ba'zi yirik loyihalar ham mavjud. Orqa tomondagi amaliy stsenariylar quritish va tozalashdan keyin suyuq kislorod ishlab chiqarish yoki dispersiya tizimi orqali tibbiy kisloroddan foydalanishdir. Biroq, ushbu foydalanish stsenariylarini takomillashtirish hali aniqlanmagan. Keyingi tasdiqlash.
(8) sovutish suvi tizimi
Suvning elektroliz jarayoni endotermik reaksiya hisoblanadi. Vodorod ishlab chiqarish jarayoni elektr energiyasi bilan ta'minlanishi kerak. Biroq, suv elektroliz jarayonida iste'mol qilinadigan elektr energiyasi suv elektroliz reaksiyasining nazariy issiqlik yutishini oshiradi. Ya'ni, elektrolizator tomonidan ishlatiladigan elektr energiyasining bir qismi issiqlikka aylanadi. Bu qismda issiqlik asosan ishqoriy aylanish tizimini boshida isitish uchun ishlatiladi, shunda ishqoriy eritmaning harorati uskuna tomonidan talab qilinadigan 90±5°C harorat oralig'iga ko'tariladi. Agar elektrolizator nominal haroratga yetgandan keyin ham ishlashda davom etsa, hosil bo'lgan issiqlikdan foydalanish kerak. Elektroliz reaksiya zonasining normal haroratini saqlab turish uchun sovutish suvi chiqariladi. Elektroliz reaksiya zonasidagi yuqori harorat energiya sarfini kamaytirishi mumkin, ammo agar harorat juda yuqori bo'lsa, elektroliz kamerasining membranasi vayron bo'ladi, bu ham uskunaning uzoq muddatli ishlashiga zararli bo'ladi.
Ushbu qurilma ish haroratini 95°C dan yuqori bo'lmagan darajada ushlab turishni talab qiladi. Bundan tashqari, hosil bo'lgan vodorod va kislorodni ham sovutish va namlantirish kerak, shuningdek, suv bilan sovutilgan kremniy bilan boshqariladigan rektifikator qurilmasi zarur sovutish quvurlari bilan jihozlangan.
Katta uskunalarning nasos korpusi sovutish suvining ishtirokini ham talab qiladi.
(9) Azotni to'ldirish va azotni tozalash tizimi
Qurilmani nosozliklarni tuzatish va ishlatishdan oldin, tizim havo o'tkazuvchanligini tekshirish uchun azot bilan to'ldirilishi kerak. Oddiy ishga tushirishdan oldin, vodorod va kislorodning ikkala tomonidagi gaz fazasi bo'shlig'idagi gaz yonuvchan va portlovchi diapazondan uzoqda ekanligiga ishonch hosil qilish uchun tizimning gaz fazasini ham azot bilan tozalash kerak.
Uskunalar o'chirilgandan so'ng, boshqaruv tizimi avtomatik ravishda bosimni ushlab turadi va tizim ichida ma'lum miqdorda vodorod va kislorodni saqlab qoladi. Agar uskunalar yoqilganda ham bosim saqlanib qolsa, tozalashni amalga oshirishning hojati yo'q. Biroq, agar barcha bosim olib tashlansa, uni yana tozalash kerak bo'ladi. Azotni tozalash harakati.
(10) Vodorod bilan quritish (tozalash) tizimi (ixtiyoriy)
Suv elektrolizidan hosil bo'lgan vodorod parallel quritgich yordamida namsizlantiriladi va nihoyat quruq vodorod olish uchun sinterlangan nikel naychali filtr yordamida changlanadi. (Foydalanuvchining mahsulot vodorodiga bo'lgan talablariga muvofiq, tizim tozalash moslamasini qo'shishi mumkin va tozalashda palladiy-platina bimetalik katalitik deoksidatsiya qo'llaniladi).
Suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish qurilmasi tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod bufer idishi orqali vodorodni tozalash qurilmasiga yuboriladi.
Vodorod avval deoksigenatsiya minorasidan o'tadi. Katalizator ta'sirida vodoroddagi kislorod vodorod bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qiladi.
Reaksiya formulasi: 2H2+O2 2H2O.
Keyin, vodorod vodorod kondensatoridan o'tadi (u gazni sovutib, gazdagi suv bug'ini kondensatsiya qilib, suv hosil qiladi va kondensatsiyalangan suv avtomatik ravishda tizimdan suyuqlik kollektori orqali chiqariladi) va adsorbsiya minorasiga kiradi.
Nashr vaqti: 2024-yil 14-may
