Elektrolitikvodorodishlab chiqarish bloki suv elektrolizining to'liq to'plamini o'z ichiga oladivodorodishlab chiqarish uskunalari, asosiy uskunalar bilan birga:
1. Elektrolitik hujayra
2. Gaz suyuqliklarini ajratish moslamasi
3. Quritish va tozalash tizimi
4. Elektr qismiga quyidagilar kiradi: transformator, rektifikator shkafi, PLC boshqaruv shkafi, asboblar shkafi, tarqatish shkafi, yuqori kompyuter va boshqalar.
5. Yordamchi tizim asosan quyidagilarni o'z ichiga oladi: ishqoriy eritma idishi, xom ashyo suv idishi, suv pompasi, azot silindri/shinasi va boshqalar. 6. Uskunaning umumiy yordamchi tizimi quyidagilarni o'z ichiga oladi: toza suv mashinasi, chiller minorasi, chiller, havo kompressori va boshqalar.
vodorod va kislorod sovutgichlari va suv tomchilatib yig'ish moslamasi orqali yig'ilib, keyin boshqaruv tizimining nazorati ostida tashqariga yuboriladi; Elektrolit o'tadivodorodva kislorod ishqoriy filtrlari, vodorod va kislorod ishqoriy sovutgichlari mos ravishda sirkulyatsiya pompasi ta'sirida, keyin esa keyingi elektroliz uchun elektrolitik xujayraga qaytariladi.
Tizimning bosimi quyi oqim jarayonlari va saqlash talablarini qondirish uchun bosimni boshqarish tizimi va differentsial bosimni boshqarish tizimi tomonidan tartibga solinadi.
Suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodorod yuqori tozalik va past aralashmalar kabi afzalliklarga ega. Odatda, suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodorod gazidagi aralashmalar faqat kislorod va suvdan iborat bo'lib, boshqa komponentlarsiz (bu ba'zi katalizatorlarning zaharlanishining oldini oladi). Bu yuqori tozalikdagi vodorod gazini ishlab chiqarish uchun qulaylik yaratadi va tozalangan gaz elektron darajadagi sanoat gazlari standartlariga javob berishi mumkin.
Vodorod ishlab chiqarish bloki tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod tizimning ish bosimini barqarorlashtirish va vodoroddan erkin suvni olib tashlash uchun bufer bakidan o'tadi.
Vodorodni tozalash moslamasiga kirgandan so'ng, suv elektrolizi natijasida hosil bo'lgan vodorod katalitik reaksiya va molekulyar elak adsorbsiyasi tamoyillaridan foydalanib, vodoroddan kislorod, suv va boshqa aralashmalarni olib tashlash uchun qo'shimcha tozalanadi.
Uskunalar haqiqiy vaziyatga qarab avtomatik vodorod ishlab chiqarishni sozlash tizimini o'rnatishi mumkin. Gaz yukining o'zgarishi vodorod saqlash idishining bosimining o'zgarishiga olib keladi. Saqlash idishiga o'rnatilgan bosim o'tkazgichi asl o'rnatilgan qiymat bilan taqqoslash uchun PLCga 4-20 mA signal chiqaradi va teskari transformatsiya va PID hisoblashdan so'ng, elektroliz oqimining hajmini sozlash uchun rektifikator shkafiga 20-4 mA signal chiqaradi va shu bilan vodorod yukining o'zgarishiga qarab vodorod ishlab chiqarishni avtomatik sozlash maqsadiga erishiladi.
Suv elektrolizi orqali vodorod ishlab chiqarish jarayonidagi yagona reaksiya suv (H2O) bo'lib, u suvni to'ldirish nasosi orqali doimiy ravishda xom suv bilan ta'minlanishi kerak. To'ldirish pozitsiyasi vodorod yoki kislorod ajratgichida joylashgan. Bundan tashqari, vodorod va kislorod tizimdan chiqqanda oz miqdorda suvni olib ketishi kerak. Suv sarfi kam bo'lgan uskunalar 1 L/Nm³ H2 iste'mol qilishi mumkin, kattaroq uskunalar esa uni 0,9 L/Nm³ H2 gacha kamaytirishi mumkin. Tizim xom suvni doimiy ravishda to'ldiradi, bu esa ishqoriy suyuqlik darajasi va konsentratsiyasining barqarorligini saqlab turishi mumkin. Shuningdek, u ishqoriy eritmaning konsentratsiyasini saqlab qolish uchun reaksiyaga kirgan suvni o'z vaqtida to'ldirishi mumkin.
- Transformator rektifikator tizimi
Bu tizim asosan ikkita qurilmadan, transformator va rektifikator shkafidan iborat. Uning asosiy vazifasi oldingi egasi tomonidan taqdim etilgan 10/35KV o'zgaruvchan tok quvvatini elektrolitik element tomonidan talab qilinadigan doimiy tok quvvatiga aylantirish va elektrolitik elementga doimiy tok quvvatini yetkazib berishdir. Berilgan quvvatning bir qismi suv molekulalarini vodorod va kislorodga to'g'ridan-to'g'ri parchalash uchun ishlatiladi, ikkinchi qismi esa issiqlik hosil qiladi, bu esa ishqoriy sovutgich tomonidan sovutish suvi orqali amalga oshiriladi.
Transformatorlarning aksariyati moyli turdagi. Agar ichkariga yoki idish ichiga joylashtirilsa, quruq turdagi transformatorlardan foydalanish mumkin. Elektrolitik suv vodorod ishlab chiqarish uskunalari uchun ishlatiladigan transformatorlar har bir elektrolitik elementning ma'lumotlariga muvofiq moslashtirilishi kerak bo'lgan maxsus transformatorlardir, shuning uchun ular moslashtirilgan uskunalardir.
Hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan rektifikator shkafi tiristor turi bo'lib, u uzoq vaqt foydalanish muddati, yuqori barqarorligi va arzon narxi tufayli uskunalar ishlab chiqaruvchilari tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Biroq, keng ko'lamli uskunalarni oldingi qayta tiklanadigan energiyaga moslashtirish zarurati tufayli, tiristor rektifikator shkaflarining konvertatsiya samaradorligi nisbatan past. Hozirgi vaqtda turli rektifikator shkafi ishlab chiqaruvchilari yangi IGBT rektifikator shkaflarini qabul qilishga intilmoqda. IGBT shamol energetikasi kabi boshqa sohalarda allaqachon juda keng tarqalgan va kelajakda IGBT rektifikator shkaflari sezilarli darajada rivojlanishiga ishoniladi.
- Tarqatish shkafi tizimi
Tarqatish shkafi asosan 400V yoki odatda 380V deb ataladigan elektrolitik suv vodorod ishlab chiqarish uskunalari orqasidagi vodorod kislorodini ajratish va tozalash tizimidagi motorli turli komponentlarga energiya yetkazib berish uchun ishlatiladi. Uskunalar vodorod kislorodini ajratish tizimidagi ishqoriy aylanma nasosni va yordamchi tizimdagi suv nasosini o'z ichiga oladi; Quritish va tozalash tizimidagi isitish simlari uchun quvvat manbai, shuningdek, butun tizim uchun zarur bo'lgan toza suv mashinalari, sovutgichlar, havo kompressorlari, sovutish minoralari va orqa vodorod kompressorlari, gidrogenlash mashinalari va boshqalar kabi yordamchi tizimlar, shuningdek, butun stansiyaning yoritish, monitoring va boshqa tizimlari uchun quvvat manbaini o'z ichiga oladi.
- Ckirishl tizimi
Boshqarish tizimi PLC avtomatik boshqaruvini amalga oshiradi. PLC odatda Siemens 1200 yoki 1500 ni qo'llaydi va inson-mashina o'zaro ta'sir interfeysi sensorli ekran bilan jihozlangan. Uskunaning har bir tizimining ishlashi va parametrlarini ko'rsatish, shuningdek, boshqaruv mantig'ini ko'rsatish sensorli ekranda amalga oshiriladi.
5. Ishqoriy eritma aylanish tizimi
Ushbu tizim asosan quyidagi asosiy uskunalarni o'z ichiga oladi:
Vodorod kislorod ajratgichi – Ishqoriy eritma sirkulyatsion nasosi – Klapan – Ishqoriy eritma filtri – Elektrolitik element
Asosiy jarayon quyidagicha: vodorod kislorod separatorida vodorod va kislorod bilan aralashtirilgan ishqoriy eritma gaz-suyuqlik separatori tomonidan ajratiladi va ishqoriy eritma sirkulyatsiya pompasiga qaytariladi. Vodorod separatori va kislorod separatori bu yerda ulanadi va ishqoriy eritma sirkulyatsiya pompasi qaytarilgan ishqoriy eritmani orqa uchidagi klapan va ishqoriy eritma filtriga aylantiradi. Filtr katta aralashmalarni filtrlagandan so'ng, ishqoriy eritma elektrolitik elementning ichki qismiga qaytariladi.
6. Vodorod tizimi
Vodorod gazi katod elektrod tomonidan hosil bo'ladi va ishqoriy eritma aylanish tizimi bilan birga separatorga yetib boradi. Separator ichida vodorod gazi nisbatan yengil va ishqoriy eritmadan tabiiy ravishda ajralib chiqadi, separatorning yuqori qismiga yetib boradi. Keyin u keyingi ajratish uchun quvurlar orqali o'tadi, sovutish suvi bilan sovutiladi va tomchilatib yig'uvchi tomonidan yig'ilib, orqa tomondagi quritish va tozalash tizimiga yetib borishdan oldin taxminan 99% tozalikka erishadi.
Evakuatsiya: Vodorod gazini evakuatsiya qilish asosan ishga tushirish va o'chirish davrlarida, g'ayritabiiy operatsiyalarda yoki tozalik standartlarga javob bermagan hollarda, shuningdek, muammolarni bartaraf etish uchun ishlatiladi.
7. Kislorod tizimi
Kislorodning yo'li vodorodning yo'liga o'xshaydi, faqat u turli separatorlarda amalga oshiriladi.
Bo'shatish: Hozirgi vaqtda ko'pgina loyihalar kislorodni bo'shatish usulidan foydalanadi.
Foydalanish: Kislorodning foydalanish qiymati faqat maxsus loyihalarda, masalan, vodorod va yuqori tozalikdagi kisloroddan foydalanish mumkin bo'lgan ilovalarda, masalan, optik tolali ishlab chiqaruvchilarda mazmunli bo'ladi. Shuningdek, kisloroddan foydalanish uchun joy ajratilgan ba'zi yirik loyihalar ham mavjud. Orqa tomondagi dastur stsenariylari quritish va tozalashdan keyin suyuq kislorod ishlab chiqarish yoki dispersiya tizimlari orqali tibbiy kislorod ishlab chiqarish uchun mo'ljallangan. Biroq, ushbu foydalanish stsenariylarining aniqligi hali ham qo'shimcha tasdiqlashni talab qiladi.
8. Sovutish suv tizimi
Suvning elektroliz jarayoni endotermik reaksiya bo'lib, vodorod ishlab chiqarish jarayoni elektr energiyasi bilan ta'minlanishi kerak. Biroq, suv elektroliz jarayonida iste'mol qilinadigan elektr energiyasi suv elektroliz reaksiyasining nazariy issiqlik yutilishidan oshib ketadi. Boshqacha qilib aytganda, elektroliz kamerasida ishlatiladigan elektr energiyasining bir qismi issiqlikka aylanadi, bu asosan ishqoriy eritma aylanish tizimini boshida isitish uchun ishlatiladi, ishqoriy eritmaning harorati uskunalar uchun zarur bo'lgan 90 ± 5 ℃ harorat oralig'iga ko'tariladi. Agar elektroliz kamerasi nominal haroratga yetgandan keyin ham ishlashda davom etsa, hosil bo'lgan issiqlik elektroliz reaksiya zonasining normal haroratini saqlab turish uchun sovutish suvi orqali amalga oshirilishi kerak. Elektroliz reaksiya zonasidagi yuqori harorat energiya sarfini kamaytirishi mumkin, ammo agar harorat juda yuqori bo'lsa, elektroliz kamerasining diafragmasi shikastlanadi, bu esa uskunaning uzoq muddatli ishlashiga ham zarar etkazadi.
Ushbu qurilma uchun optimal ish harorati 95 ℃ dan oshmasligi kerak. Bundan tashqari, hosil bo'lgan vodorod va kislorodni ham sovutish va namlantirish kerak, shuningdek, suv bilan sovutilgan tiristor rektifikatori qurilmasi zarur sovutish quvurlari bilan jihozlangan.
Katta uskunalarning nasos korpusi sovutish suvining ishtirokini ham talab qiladi.
- Azotni to'ldirish va azotni tozalash tizimi
Qurilmani nosozliklarni tuzatish va ishlatishdan oldin, tizimda azot zichligi sinovi o'tkazilishi 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 azot bilan tozalash ham talab qilinadi.
Uskunalar o'chirilgandan so'ng, boshqaruv tizimi avtomatik ravishda bosimni ushlab turadi va tizim ichida ma'lum miqdorda vodorod va kislorodni saqlab qoladi. Agar ishga tushirish paytida bosim hali ham mavjud bo'lsa, tozalash harakatini bajarishga hojat yo'q. Biroq, agar bosim butunlay pasaygan bo'lsa, azotni tozalash harakatini yana bajarish kerak bo'ladi.
- Vodorod bilan quritish (tozalash) tizimi (ixtiyoriy)
Suv elektrolizidan tayyorlangan vodorod gazi parallel quritgich yordamida namsizlantiriladi va nihoyat quruq vodorod gazini olish uchun sinterlangan nikel naychali filtr yordamida tozalanadi. Foydalanuvchining mahsulot vodorodiga bo'lgan talablariga muvofiq, tizim tozalash uchun palladiy platina bimetalik katalitik deoksigenatsiyadan foydalanadigan tozalash moslamasini qo'shishi mumkin.
Suv elektrolizi vodorod ishlab chiqarish bloki tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod bufer bak orqali vodorodni tozalash blokiga yuboriladi.
Vodorod gazi avval deoksigenatsiya minorasidan o'tadi va katalizator ta'sirida vodorod gazidagi kislorod vodorod gazi bilan reaksiyaga kirishib, suv hosil qiladi.
Reaksiya formulasi: 2H2+O2 2H2O.
Keyin, vodorod gazi vodorod kondensatoridan o'tadi (u gazni sovutib, suv bug'ini suvga aylantiradi, bu esa avtomatik ravishda tizimdan tashqariga kollektor orqali chiqariladi) va adsorbsiya minorasiga kiradi.
Nashr vaqti: 2024-yil 3-dekabr
