Elektrolithidrogenunit produksi termasuk satu set lengkap elektrolisis airhidrogenperalatan produksi, dengan peralatan utama meliputi:
1. Sel Elektrolit
2. Alat pemisah gas cair
3. Sistem pengeringan dan pemurnian
4. Bagian listrik meliputi: transformator, kabinet penyearah, kabinet kontrol PLC, kabinet instrumen, kabinet distribusi, komputer atas, dll.
5. Sistem bantu utamanya meliputi: tangki larutan alkali, tangki air bahan baku, pompa air make-up, tabung nitrogen/busbar, dll. 6. Sistem bantu keseluruhan peralatan meliputi: mesin air murni, menara pendingin, pendingin, kompresor udara, dll.
pendingin hidrogen dan oksigen, dan air dikumpulkan oleh perangkap tetes sebelum dikirim keluar di bawah kendali sistem kontrol; Elektrolit melewatihidrogendan filter alkali oksigen, pendingin alkali hidrogen dan oksigen masing-masing di bawah aksi pompa sirkulasi, dan kemudian kembali ke sel elektrolit untuk elektrolisis lebih lanjut.
Tekanan sistem diatur oleh sistem kontrol tekanan dan sistem kontrol tekanan diferensial untuk memenuhi persyaratan proses hilir dan penyimpanan.
Hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air memiliki keunggulan berupa kemurnian tinggi dan sedikit pengotor. Biasanya, pengotor dalam gas hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air hanya berupa oksigen dan air, tanpa komponen lain (yang dapat menghindari keracunan katalis tertentu). Hal ini memberikan kemudahan untuk memproduksi gas hidrogen dengan kemurnian tinggi, dan gas yang dimurnikan dapat memenuhi standar gas industri kelas elektronik.
Hidrogen yang diproduksi oleh unit produksi hidrogen melewati tangki penyangga untuk menstabilkan tekanan kerja sistem dan selanjutnya menghilangkan air bebas dari hidrogen.
Setelah memasuki perangkat pemurnian hidrogen, hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis air dimurnikan lebih lanjut, menggunakan prinsip reaksi katalitik dan penyerapan saringan molekuler untuk menghilangkan oksigen, air, dan kotoran lain dari hidrogen.
Peralatan tersebut dapat menyiapkan sistem penyesuaian produksi hidrogen otomatis sesuai dengan situasi aktual. Perubahan beban gas akan menyebabkan fluktuasi tekanan tangki penyimpanan hidrogen. Pemancar tekanan yang dipasang pada tangki penyimpanan akan mengeluarkan sinyal 4-20mA ke PLC untuk dibandingkan dengan nilai yang ditetapkan semula, dan setelah transformasi terbalik dan kalkulasi PID, mengeluarkan sinyal 20-4mA ke kabinet penyearah untuk menyesuaikan ukuran arus elektrolisis, sehingga tercapai tujuan penyesuaian otomatis produksi hidrogen sesuai dengan perubahan beban hidrogen.
Satu-satunya reaksi dalam proses produksi hidrogen dengan elektrolisis air adalah air (H2O), yang perlu terus-menerus disuplai dengan air baku melalui pompa pengisian ulang air. Posisi pengisian ulang terletak pada pemisah hidrogen atau oksigen. Selain itu, hidrogen dan oksigen perlu mengambil sejumlah kecil air saat meninggalkan sistem. Peralatan dengan konsumsi air rendah dapat mengonsumsi 1L/Nm³ H2, sementara peralatan yang lebih besar dapat menguranginya menjadi 0,9L/Nm³ H2. Sistem terus-menerus mengisi ulang air baku, yang dapat menjaga stabilitas tingkat dan konsentrasi cairan alkali. Sistem juga dapat mengisi ulang air yang bereaksi tepat waktu untuk menjaga konsentrasi larutan alkali.
- Sistem penyearah transformator
Sistem ini terutama terdiri dari dua perangkat, yaitu transformator dan kabinet penyearah. Fungsi utamanya adalah mengubah daya AC 10/35KV yang disediakan oleh pemilik front-end menjadi daya DC yang dibutuhkan oleh sel elektrolit, dan memasok daya DC ke sel elektrolit. Sebagian daya yang dipasok digunakan untuk menguraikan molekul air secara langsung menjadi hidrogen dan oksigen, dan sebagian lainnya menghasilkan panas, yang dibawa oleh pendingin alkali melalui air pendingin.
Sebagian besar transformator adalah jenis minyak. Jika ditempatkan di dalam ruangan atau di dalam wadah, transformator tipe kering dapat digunakan. Transformator yang digunakan untuk peralatan produksi hidrogen air elektrolit adalah transformator khusus yang perlu disesuaikan menurut data setiap sel elektrolit, sehingga merupakan peralatan yang disesuaikan.
Saat ini, kabinet penyearah yang paling umum digunakan adalah tipe thyristor, yang didukung oleh produsen peralatan karena waktu penggunaannya yang lama, stabilitas yang tinggi, dan harga yang murah. Namun, karena kebutuhan untuk mengadaptasi peralatan berskala besar ke energi terbarukan front-end, efisiensi konversi kabinet penyearah thyristor relatif rendah. Saat ini, berbagai produsen kabinet penyearah berusaha keras untuk mengadopsi kabinet penyearah IGBT baru. IGBT sudah sangat umum di industri lain seperti tenaga angin, dan diyakini bahwa kabinet penyearah IGBT akan mengalami perkembangan yang signifikan di masa mendatang.
- Sistem kabinet distribusi
Kabinet distribusi terutama digunakan untuk memasok daya ke berbagai komponen dengan motor dalam sistem pemisahan dan pemurnian hidrogen oksigen di belakang peralatan produksi hidrogen air elektrolit, termasuk peralatan 400V atau yang biasa disebut sebagai peralatan 380V. Peralatan tersebut meliputi pompa sirkulasi alkali dalam rangka pemisahan hidrogen oksigen dan pompa air make-up dalam sistem tambahan; Catu daya untuk kabel pemanas dalam sistem pengeringan dan pemurnian, serta sistem tambahan yang diperlukan untuk seluruh sistem seperti mesin air murni, pendingin, kompresor udara, menara pendingin, dan kompresor hidrogen back-end, mesin hidrogenasi, dll., juga mencakup catu daya untuk pencahayaan, pemantauan, dan sistem lain dari seluruh stasiun.
- Cbahasa inggrissistem l
Sistem kontrol menerapkan kontrol otomatis PLC. PLC umumnya mengadopsi Siemens 1200 atau 1500, dan dilengkapi dengan layar sentuh antarmuka interaksi manusia-mesin. Tampilan operasi dan parameter setiap sistem peralatan serta tampilan logika kontrol diwujudkan pada layar sentuh.
5. Sistem sirkulasi larutan alkali
Sistem ini terutama mencakup peralatan utama berikut:
Pemisah oksigen hidrogen – Pompa sirkulasi larutan alkali – Katup – Filter larutan alkali – Sel elektrolit
Proses utamanya adalah sebagai berikut: larutan alkali yang dicampur dengan hidrogen dan oksigen dalam pemisah oksigen hidrogen dipisahkan oleh pemisah gas-cair dan direfluks ke pompa sirkulasi larutan alkali. Pemisah hidrogen dan pemisah oksigen dihubungkan di sini, dan pompa sirkulasi larutan alkali mengedarkan larutan alkali yang direfluks ke katup dan filter larutan alkali di ujung belakang. Setelah filter menyaring kotoran besar, larutan alkali dialirkan ke bagian dalam sel elektrolit.
6. Sistem hidrogen
Gas hidrogen dihasilkan dari sisi elektroda katode dan mencapai separator bersama dengan sistem sirkulasi larutan alkali. Di dalam separator, gas hidrogen relatif ringan dan terpisah secara alami dari larutan alkali, mencapai bagian atas separator. Kemudian, gas tersebut melewati pipa untuk pemisahan lebih lanjut, didinginkan oleh air pendingin, dan dikumpulkan oleh penangkap tetesan untuk mencapai kemurnian sekitar 99% sebelum mencapai sistem pengeringan dan pemurnian ujung belakang.
Evakuasi: Evakuasi gas hidrogen terutama digunakan selama periode start-up dan shutdown, operasi abnormal, atau ketika kemurnian tidak memenuhi standar, serta untuk pemecahan masalah.
7. Sistem oksigen
Jalur oksigen serupa dengan jalur hidrogen, kecuali bahwa ia dilakukan di pemisah yang berbeda.
Pengosongan: Saat ini, sebagian besar proyek menggunakan metode pengosongan oksigen.
Pemanfaatan: Nilai pemanfaatan oksigen hanya bermakna dalam proyek-proyek khusus, seperti aplikasi yang dapat menggunakan hidrogen dan oksigen dengan kemurnian tinggi, seperti produsen serat optik. Ada juga beberapa proyek besar yang telah menyediakan ruang untuk pemanfaatan oksigen. Skenario aplikasi backend adalah untuk produksi oksigen cair setelah pengeringan dan pemurnian, atau untuk oksigen medis melalui sistem dispersi. Namun, ketepatan skenario pemanfaatan ini masih perlu dikonfirmasi lebih lanjut.
8. Sistem air pendingin
Proses elektrolisis air merupakan reaksi endotermik, dan proses produksi hidrogen harus disuplai dengan energi listrik. Akan tetapi, energi listrik yang dikonsumsi dalam proses elektrolisis air melebihi penyerapan panas teoritis dari reaksi elektrolisis air. Dengan kata lain, sebagian listrik yang digunakan dalam sel elektrolisis diubah menjadi panas, yang utamanya digunakan untuk memanaskan sistem sirkulasi larutan alkali di awal, menaikkan suhu larutan alkali ke kisaran suhu yang dibutuhkan 90 ± 5 ℃ untuk peralatan. Jika sel elektrolisis terus beroperasi setelah mencapai suhu terukur, panas yang dihasilkan perlu dilakukan dengan mendinginkan air untuk mempertahankan suhu normal zona reaksi elektrolisis. Suhu tinggi di zona reaksi elektrolisis dapat mengurangi konsumsi energi, tetapi jika suhunya terlalu tinggi, diafragma ruang elektrolisis akan rusak, yang juga akan merugikan pengoperasian peralatan dalam jangka panjang.
Suhu operasi optimal untuk perangkat ini harus dijaga tidak lebih dari 95 ℃. Selain itu, hidrogen dan oksigen yang dihasilkan juga perlu didinginkan dan didehumidifikasi, dan perangkat penyearah thyristor berpendingin air juga dilengkapi dengan pipa pendingin yang diperlukan.
Badan pompa peralatan besar juga memerlukan peran serta air pendingin.
- Sistem pengisian nitrogen dan pembersihan nitrogen
Sebelum melakukan debugging dan mengoperasikan perangkat, uji kekencangan nitrogen harus dilakukan pada sistem. Sebelum memulai secara normal, fase gas sistem juga harus dibersihkan dengan nitrogen untuk memastikan bahwa gas dalam ruang fase gas di kedua sisi hidrogen dan oksigen berada jauh dari jangkauan mudah terbakar dan meledak.
Setelah peralatan dimatikan, sistem kontrol akan secara otomatis mempertahankan tekanan dan menahan sejumlah hidrogen dan oksigen di dalam sistem. Jika tekanan masih ada saat dinyalakan, tidak perlu melakukan tindakan pembersihan. Namun, jika tekanan benar-benar hilang, tindakan pembersihan nitrogen perlu dilakukan lagi.
- Sistem pengeringan (pemurnian) hidrogen (opsional)
Gas hidrogen yang disiapkan dari elektrolisis air dihilangkan kelembapannya oleh pengering paralel, dan akhirnya dimurnikan oleh filter tabung nikel sinter untuk memperoleh gas hidrogen kering. Berdasarkan kebutuhan pengguna untuk produk hidrogen, sistem dapat menambahkan perangkat pemurnian, yang menggunakan deoksigenasi katalitik bimetalik paladium platinum untuk pemurnian.
Hidrogen yang dihasilkan oleh unit produksi hidrogen elektrolisis air dikirim ke unit pemurnian hidrogen melalui tangki penyangga.
Gas hidrogen pertama-tama melewati menara deoksigenasi, dan di bawah aksi katalis, oksigen dalam gas hidrogen bereaksi dengan gas hidrogen untuk menghasilkan air.
Rumus reaksi: 2H2+O2 2H2O.
Kemudian, gas hidrogen melewati kondensor hidrogen (yang mendinginkan gas untuk mengembunkan uap air menjadi air, yang secara otomatis dibuang ke luar sistem melalui kolektor) dan memasuki menara adsorpsi.
Waktu posting: 03-Des-2024
