Elektrolitikhidrogenunit produksi mencakup satu set lengkap elektrolisis airhidrogenperalatan produksi, dengan peralatan utama antara lain:
1. Sel elektrolitik
2. Alat pemisahan cairan gas
3. Sistem pengeringan dan pemurnian
4. Bagian kelistrikan meliputi: trafo, kabinet penyearah, kabinet kontrol PLC, kabinet instrumen, kabinet distribusi, komputer atas, dll.
5. Sistem bantu terutama meliputi: tangki larutan alkali, tangki air bahan baku, pompa air make-up, silinder 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 melalui perangkap tetesan sebelum dikirim keluar di bawah kendali sistem kendali; Elektrolit melewatinyahidrogendan filter oksigen alkali, pendingin hidrogen dan oksigen alkali masing-masing di bawah aksi pompa sirkulasi, dan kemudian kembali ke sel elektrolitik untuk elektrolisis lebih lanjut.
Tekanan sistem diatur oleh sistem kendali tekanan dan sistem kendali tekanan diferensial untuk memenuhi persyaratan proses hilir dan penyimpanan.
Hidrogen yang dihasilkan oleh elektrolisis air memiliki keunggulan kemurnian tinggi dan pengotor rendah. Biasanya pengotor gas hidrogen yang dihasilkan melalui elektrolisis air hanya berupa oksigen dan air, tidak ada 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 tingkat elektronik.
Hidrogen yang dihasilkan 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 melalui elektrolisis air dimurnikan lebih lanjut, menggunakan prinsip reaksi katalitik dan adsorpsi saringan molekuler untuk menghilangkan oksigen, air, dan pengotor lainnya dari hidrogen.
Peralatan tersebut dapat mengatur 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 asli, dan setelah transformasi terbalik dan perhitungan PID, mengeluarkan sinyal 20-4mA ke kabinet penyearah untuk menyesuaikan ukuran tekanan arus elektrolisis, sehingga mencapai tujuan penyesuaian otomatis produksi hidrogen sesuai dengan perubahan beban hidrogen.
Satu-satunya reaksi dalam proses produksi hidrogen melalui elektrolisis air adalah air (H2O), yang perlu terus menerus disuplai dengan air mentah melalui pompa pengisian air. Posisi pengisian terletak pada pemisah hidrogen atau oksigen. Selain itu, hidrogen dan oksigen perlu menghilangkan sejumlah kecil air saat keluar dari sistem. Peralatan dengan konsumsi air yang rendah dapat mengonsumsi 1L/Nm ³ H2, sedangkan peralatan yang lebih besar dapat menguranginya hingga 0,9L/Nm ³ H2. Sistem ini terus-menerus mengisi ulang air mentah, yang dapat menjaga stabilitas tingkat dan konsentrasi cairan basa. Ini juga dapat mengisi kembali air reaksi pada waktu yang tepat untuk menjaga konsentrasi larutan basa.
- Sistem penyearah transformator
Sistem ini terutama terdiri dari dua perangkat, 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 elektrolitik, dan menyuplai daya DC ke sel elektrolitik. Sebagian daya yang disuplai 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 trafo adalah jenis minyak. Jika ditempatkan di dalam ruangan atau di dalam wadah, trafo tipe kering dapat digunakan. Trafo yang digunakan untuk peralatan produksi hidrogen air elektrolitik merupakan trafo khusus yang perlu dicocokkan sesuai dengan data masing-masing sel elektrolitik, sehingga merupakan peralatan yang disesuaikan.
Saat ini, kabinet penyearah yang paling umum digunakan adalah jenis thyristor, yang didukung oleh produsen peralatan karena waktu penggunaan yang lama, stabilitas tinggi, dan harga murah. Namun, karena kebutuhan untuk mengadaptasi peralatan skala besar ke energi terbarukan front-end, efisiensi konversi lemari penyearah thyristor relatif rendah. Saat ini, berbagai produsen kabinet penyearah berupaya untuk mengadopsi lemari penyearah IGBT baru. IGBT sudah sangat umum di industri lain seperti tenaga angin, dan kabinet penyearah IGBT diyakini akan mengalami perkembangan signifikan di masa depan.
- Sistem kabinet distribusi
Kabinet distribusi terutama digunakan untuk menyuplai daya ke berbagai komponen dengan motor pada sistem pemisahan dan pemurnian oksigen hidrogen di belakang peralatan produksi hidrogen air elektrolitik, termasuk peralatan 400V atau biasa disebut dengan peralatan 380V. Peralatan tersebut mencakup pompa sirkulasi alkali dalam kerangka pemisahan oksigen hidrogen 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 penyediaan tenaga listrik untuk penerangan, pemantauan, dan sistem lain pada keseluruhan stasiun.
- Controaku sistem
Sistem kontrol menerapkan kontrol otomatis PLC. PLC umumnya mengadopsi Siemens 1200 atau 1500, dan dilengkapi dengan layar sentuh antarmuka interaksi manusia-mesin. Tampilan pengoperasian 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 elektrolitik
Proses utamanya adalah sebagai berikut: larutan basa yang dicampur dengan hidrogen dan oksigen dalam pemisah oksigen hidrogen dipisahkan oleh pemisah gas-cair dan direfluks ke pompa sirkulasi larutan basa. Pemisah hidrogen dan pemisah oksigen dihubungkan di sini, dan pompa sirkulasi larutan alkali mensirkulasikan larutan alkali yang direfluks ke katup dan filter larutan alkali di bagian belakang. Setelah filter menyaring kotoran besar, larutan alkali diedarkan ke bagian dalam sel elektrolitik.
6.Sistem hidrogen
Gas hidrogen dihasilkan dari sisi elektroda katoda dan mencapai separator bersama dengan sistem sirkulasi larutan alkali. Di dalam separator, gas hidrogen relatif ringan dan terpisah secara alami dari larutan basa, mencapai bagian atas separator. Kemudian, ia melewati pipa untuk pemisahan lebih lanjut, didinginkan dengan air pendingin, dan dikumpulkan oleh penangkap tetesan untuk mencapai kemurnian sekitar 99% sebelum mencapai sistem pengeringan dan pemurnian bagian 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 mirip dengan jalur hidrogen, hanya saja jalurnya dilakukan melalui pemisah yang berbeda.
Pengosongan: Saat ini, sebagian besar proyek menggunakan metode pengosongan oksigen.
Pemanfaatan: Nilai pemanfaatan oksigen hanya berarti dalam proyek khusus, seperti aplikasi yang dapat menggunakan hidrogen dan oksigen dengan kemurnian tinggi, seperti produsen serat optik. Ada juga beberapa proyek besar yang 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 memerlukan konfirmasi lebih lanjut.
8. Sistem air pendingin
Proses elektrolisis air merupakan reaksi endotermik, dan proses produksi hidrogen harus disuplai dengan energi listrik. Namun 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 terutama digunakan untuk memanaskan sistem sirkulasi larutan basa pada awalnya, sehingga menaikkan suhu larutan basa ke kisaran suhu yang diperlukan yaitu 90 ± 5 ℃ untuk peralatan. Jika sel elektrolisis terus beroperasi setelah mencapai suhu pengenal, panas yang dihasilkan perlu dibawa melalui air pendingin untuk menjaga suhu normal zona reaksi elektrolisis. Temperatur yang tinggi pada zona reaksi elektrolisis dapat mengurangi konsumsi energi, namun jika temperatur terlalu tinggi maka diafragma ruang elektrolisis akan rusak, yang juga akan merugikan pengoperasian peralatan dalam jangka panjang.
Suhu pengoperasian optimal untuk perangkat ini harus dijaga tidak lebih dari 95 ℃. Selain itu, hidrogen dan oksigen yang dihasilkan juga perlu didinginkan dan dihilangkan kelembapannya, dan perangkat penyearah thyristor berpendingin air juga dilengkapi dengan pipa pendingin yang diperlukan.
Badan pompa peralatan besar juga membutuhkan partisipasi air pendingin.
- Sistem pengisian nitrogen dan pembersihan nitrogen
Sebelum melakukan debug dan mengoperasikan perangkat, uji kekencangan nitrogen harus dilakukan pada sistem. Sebelum penyalaan normal, fase gas sistem juga perlu dibersihkan dengan nitrogen untuk memastikan bahwa gas dalam ruang fase gas di kedua sisi hidrogen dan oksigen jauh dari kisaran mudah terbakar dan meledak.
Setelah peralatan dimatikan, sistem kendali akan secara otomatis mempertahankan tekanan dan mempertahankan sejumlah hidrogen dan oksigen di dalam sistem. Jika tekanan masih ada saat pengaktifan, tidak perlu melakukan tindakan pembersihan. Namun, jika tekanan sudah benar-benar hilang, tindakan pembersihan nitrogen perlu dilakukan kembali.
- Sistem pengeringan hidrogen (pemurnian) (opsional)
Gas hidrogen yang dibuat dari elektrolisis air dihilangkan kelembapannya dengan pengering paralel, dan akhirnya dimurnikan dengan filter tabung nikel yang disinter untuk mendapatkan gas hidrogen kering. Sesuai dengan 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 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 pengumpul) dan memasuki menara adsorpsi.
Waktu posting: 03 Des-2024
