O electrolíticohidróxenounidade de produción inclúe un conxunto completo de electrólise de augahidróxenoequipos de produción, sendo o principal equipamento:
1. Celda electrolítica
2. Dispositivo de separación de gas líquido
3. Sistema de secado e depuración
4. A parte eléctrica inclúe: transformador, armario rectificador, armario de control PLC, armario de instrumentos, armario de distribución, ordenador superior, etc.
5. O sistema auxiliar inclúe principalmente: depósito de solución alcalina, depósito de auga de materia prima, bomba de auga de reposición, cilindro/barra de nitróxeno, etc. compresor de aire, etc
refrixeradores de hidróxeno e osíxeno, e a auga é recollida por unha trampa de goteo antes de ser enviada baixo o control do sistema de control; O electrólito pasahidróxenoe filtros alcalinos de osíxeno, refrixeradores de hidróxeno e osíxeno alcalino respectivamente baixo a acción da bomba de circulación, e despois regresa á célula electrolítica para máis electrólise.
A presión do sistema está regulada polo sistema de control de presión e o sistema de control de presión diferencial para cumprir os requisitos dos procesos e almacenamento posterior.
O hidróxeno producido pola electrólise da auga ten as vantaxes de alta pureza e baixas impurezas. Normalmente, as impurezas do gas hidróxeno producido pola electrólise da auga son só osíxeno e auga, sen outros compoñentes (o que pode evitar o envelenamento de certos catalizadores). Isto proporciona comodidade para producir gas hidróxeno de alta pureza e o gas purificado pode cumprir os estándares de gases industriais de calidade electrónica.
O hidróxeno producido pola unidade de produción de hidróxeno pasa a través dun tanque tampón para estabilizar a presión de traballo do sistema e eliminar aínda máis a auga libre do hidróxeno.
Despois de entrar no dispositivo de purificación de hidróxeno, o hidróxeno producido pola electrólise da auga purifícase aínda máis, utilizando os principios de reacción catalítica e adsorción por criba molecular para eliminar osíxeno, auga e outras impurezas do hidróxeno.
O equipo pode configurar un sistema automático de axuste de produción de hidróxeno segundo a situación real. Os cambios na carga de gas provocarán flutuacións na presión do tanque de almacenamento de hidróxeno. O transmisor de presión instalado no tanque de almacenamento emitirá un sinal de 4-20 mA ao PLC para comparalo co valor definido orixinal e, tras a transformación inversa e o cálculo do PID, emitirá un sinal de 20-4 mA ao armario rectificador para axustar o tamaño do corrente de electrólise, conseguindo así o propósito de axuste automático da produción de hidróxeno segundo os cambios na carga de hidróxeno.
A única reacción no proceso de produción de hidróxeno por electrólise da auga é a auga (H2O), que debe ser subministrada continuamente con auga bruta a través dunha bomba de reposición de auga. A posición de reposición está situada no separador de hidróxeno ou osíxeno. Ademais, o hidróxeno e o osíxeno necesitan quitar unha pequena cantidade de auga ao saír do sistema. Os equipos con baixo consumo de auga poden consumir 1 L/Nm³ H2, mentres que os equipos máis grandes poden reducilo a 0,9 L/Nm³ H2. O sistema reabastece continuamente a auga bruta, o que pode manter a estabilidade do nivel e concentración do líquido alcalino. Tamén pode encher a auga reaccionada de forma oportuna para manter a concentración da solución alcalina.
- Sistema rectificador transformador
Este sistema consta principalmente de dous dispositivos, un transformador e un armario rectificador. A súa función principal é converter a enerxía de corrente alterna de 10/35KV proporcionada polo propietario do front-end na potencia de CC requirida pola célula electrolítica e proporcionar enerxía de CC á célula electrolítica. Parte da enerxía subministrada utilízase para descompoñer directamente as moléculas de auga en hidróxeno e osíxeno, e a outra parte xera calor, que é realizada polo refrixerador alcalino a través da auga de arrefriamento.
A maioría dos transformadores son de tipo aceite. Se se colocan en interiores ou dentro dun recipiente, pódense utilizar transformadores de tipo seco. Os transformadores utilizados para os equipos de produción de hidróxeno de auga electrolítica son transformadores especiais que deben combinarse segundo os datos de cada cela electrolítica, polo que son equipos personalizados.
Actualmente, o gabinete rectificador máis usado é o tipo tiristor, que é compatible cos fabricantes de equipos debido ao seu longo tempo de uso, alta estabilidade e baixo prezo. Non obstante, debido á necesidade de adaptar equipos a gran escala á enerxía renovable front-end, a eficiencia de conversión dos armarios rectificadores de tiristores é relativamente baixa. Actualmente, varios fabricantes de armarios rectificadores están esforzándose por adoptar novos armarios rectificadores IGBT. O IGBT xa é moi común noutras industrias como a eólica, e crese que os armarios rectificadores IGBT terán un desenvolvemento significativo no futuro.
- Sistema de armario de distribución
O armario de distribución utilízase principalmente para subministrar enerxía a varios compoñentes con motores no sistema de purificación e separación de osíxeno de hidróxeno detrás do equipo de produción de hidróxeno de auga electrolítica, incluíndo equipos de 400 V ou comunmente denominados equipos de 380 V. O equipo inclúe a bomba de circulación alcalina no marco de separación de osíxeno de hidróxeno e a bomba de auga de reposición no sistema auxiliar; A fonte de alimentación dos cables de calefacción do sistema de secado e depuración, así como os sistemas auxiliares necesarios para todo o sistema, como máquinas de auga pura, refrixeradores, compresores de aire, torres de refrixeración e compresores de hidróxeno de fondo, máquinas de hidroxenación, etc. ., inclúe tamén a fonte de alimentación para a iluminación, vixilancia e outros sistemas de toda a estación.
- Control sistema
O sistema de control implementa o control automático PLC. O PLC xeralmente adopta Siemens 1200 ou 1500 e está equipado cunha pantalla táctil de interface de interacción humano-máquina. O funcionamento e a visualización dos parámetros de cada sistema do equipo así como a visualización da lóxica de control realízanse na pantalla táctil.
5. Sistema de circulación da solución alcalina
Este sistema inclúe principalmente os seguintes equipos principais:
Separador de hidróxeno de osíxeno – Bomba de circulación de solución alcalina – Válvula – Filtro de solución alcalina – Celda electrolítica
O proceso principal é o seguinte: a solución alcalina mesturada con hidróxeno e osíxeno no separador de osíxeno de hidróxeno é separada polo separador de gas-líquido e refluxo á bomba de circulación de solución alcalina. O separador de hidróxeno e o separador de osíxeno están conectados aquí, e a bomba de circulación da solución alcalina fai circular a solución alcalina refluída á válvula e ao filtro da solución alcalina no extremo posterior. Despois de que o filtro filtra as grandes impurezas, a solución alcalina circula cara ao interior da célula electrolítica.
6.Sistema de hidróxeno
O gas hidróxeno xérase dende o lado do electrodo do cátodo e chega ao separador xunto co sistema de circulación da solución alcalina. Dentro do separador, o gas hidróxeno é relativamente lixeiro e está separado naturalmente da solución alcalina, chegando á parte superior do separador. Despois, pasa por canalizacións para a súa posterior separación, arrefría a auga de refrixeración e recolle un colector de goteo para acadar unha pureza de preto do 99% antes de chegar ao sistema de secado e purificación posterior.
Evacuación: a evacuación de gas hidróxeno utilízase principalmente durante os períodos de arranque e parada, operacións anormais ou cando a pureza non cumpre os estándares, así como para a resolución de problemas.
7. Sistema de osíxeno
A vía do osíxeno é similar á do hidróxeno, agás que se realiza en diferentes separadores.
Baleirado: na actualidade, a maioría dos proxectos utilizan o método de baleirado de osíxeno.
Utilización: o valor de utilización do osíxeno só ten sentido en proxectos especiais, como aplicacións que poden usar tanto hidróxeno como osíxeno de alta pureza, como os fabricantes de fibra óptica. Tamén hai algúns grandes proxectos que teñen reservado espazo para o aproveitamento do osíxeno. Os escenarios de aplicación de fondo son para a produción de osíxeno líquido despois do secado e purificación, ou para osíxeno médico mediante sistemas de dispersión. Non obstante, a precisión destes escenarios de utilización aínda precisa máis confirmación.
8. Sistema de refrixeración de auga
O proceso de electrólise da auga é unha reacción endotérmica, e o proceso de produción de hidróxeno debe ser subministrado con enerxía eléctrica. Non obstante, a enerxía eléctrica consumida no proceso de electrólise da auga supera a absorción de calor teórica da reacción de electrólise da auga. Noutras palabras, unha parte da electricidade utilizada na célula de electrólise convértese en calor, que se usa principalmente para quentar o sistema de circulación da solución alcalina ao principio, elevando a temperatura da solución alcalina ata o intervalo de temperatura necesario de 90 ± 5. ℃ para o equipo. Se a célula de electrólise segue a funcionar despois de alcanzar a temperatura nominal, a calor xerada debe levarse a cabo arrefriando auga para manter a temperatura normal da zona de reacción de electrólise. A alta temperatura na zona de reacción de electrólise pode reducir o consumo de enerxía, pero se a temperatura é demasiado alta, o diafragma da cámara de electrólise estará danado, o que tamén será prexudicial para o funcionamento a longo prazo do equipo.
A temperatura de funcionamento óptima para este dispositivo debe manterse en non máis de 95 ℃. Ademais, o hidróxeno e osíxeno xerados tamén deben ser arrefriados e deshumidificados, e o dispositivo rectificador de tiristores refrixerados por auga tamén está equipado coas conducións de refrixeración necesarias.
O corpo da bomba de equipos grandes tamén require a participación de auga de refrixeración.
- Sistema de recheo de nitróxeno e purga de nitróxeno
Antes de depurar e operar o dispositivo, débese realizar unha proba de estanqueidade de nitróxeno no sistema. Antes do inicio normal, tamén é necesario purgar a fase gaseosa do sistema con nitróxeno para garantir que o gas no espazo da fase gaseosa a ambos os dous lados do hidróxeno e do osíxeno estea lonxe do rango inflamable e explosivo.
Despois de apagar o equipo, o sistema de control manterá automaticamente a presión e manterá unha certa cantidade de hidróxeno e osíxeno no interior do sistema. Se a presión aínda está presente durante o inicio, non é necesario realizar unha acción de purga. Non obstante, se a presión se alivia completamente, cómpre realizar de novo unha acción de purga de nitróxeno.
- Sistema de secado de hidróxeno (purificación) (opcional)
O gas hidróxeno preparado a partir da electrólise da auga é deshumidificado por un secador paralelo e, finalmente, purificado por un filtro de tubo de níquel sinterizado para obter hidróxeno gas seco. Segundo os requisitos do usuario para o hidróxeno do produto, o sistema pode engadir un dispositivo de purificación, que utiliza a desoxixenación catalítica bimetálica de paladio platino para a purificación.
O hidróxeno producido pola unidade de produción de hidróxeno de electrólise de auga envíase á unidade de purificación de hidróxeno a través dun tanque tampón.
O gas hidróxeno pasa primeiro a través dunha torre de desoxixenación e, baixo a acción dun catalizador, o osíxeno do gas hidróxeno reacciona co gas hidróxeno para producir auga.
Fórmula da reacción: 2H2+O2 2H2O.
Despois, o gas hidróxeno pasa por un condensador de hidróxeno (que arrefría o gas para condensar o vapor de auga en auga, que se descarga automaticamente fóra do sistema a través dun colector) e entra na torre de adsorción.
Hora de publicación: Dec-03-2024
