Технические характеристики

Генератор водорода

• Производительность по водороду: 300 Нм3/ч
• Комплект: 1
• Технология: щелочная
• Давление водорода на выходе: 10-15 бар (регулируется)
• давление H2 на выходе после блока разгрузочного клапана (редукционный клапан): 1,2 бар изб
• чистота водорода на выходе: ≥97% (об. / об.)
• O2 в водороде на выходе: <0,2% (об. / об.) • H2O в H2, выход установки (точка росы): <-7 ºC • Выходная чистота кислорода (вентиляция): ≥98,5% (об. / об.) • Рабочая температура: 85 ± 5 ℃ • Номинальное напряжение на электролизер: 208 В (постоянный ток) • Входной ток к электролизеру: 6600A (DC) • Потребление переменного тока в целом: ≤5,2 кВтч / Нм3H2 • Рабочий диапазон: 40% -100% • Режим управления: автоматизация ПЛК • Срок службы: ≥10 лет

Электропитание

• электропитание высокого напряжения для электролиза 10 кВ, 3 фазы, 50 Гц: 2100 кВА (мощность транс-форматора для питания выпрямительного шкафа)
• электропитание низкого напряжения 400 В, 3 фазы, 50 Гц: 25 кВтч

Питательная деминерализованная вода:

• Количество: прибл. 300 литров / час
• проводимость:
Коэффициент сопротивления: ≥1 × 10± 6 Ом • см, хлорид-ион: ≤ 2 мг / л,
• PH: 7-8,
• Мутность: ≤1 мг / л
• Давление: для заполнения нашего бака для деминерализованной воды

Требование к охлаждающей воде:

• Расход: 80 м3 / ч
• Давление питания: 3,5 бар
• Обратное давление 2,0 бар, изб
• Температура на входе: 32 ℃
• Повышение температуры 8 ℃
• Качество: PH: 7-8;
Жесткость <4 немецких градуса

Инструментальный воздух

• Расход: 5 м3 / час
• Давление: 5 бар изб
• Точка росы: (-) 40 ˚C.
• Содержание масла: безмасляный воздух

Газообразный азот для начальной продувки

• Количество: прибл. 20 Нм³ только для пусковой продувки
• Чистота: 99,995% (об)
• Давление: 6 бар изб
• Содержание O2: <10 промилле • Точка росы: <-60 ° C

Химическое наполнение:

• КОН (щелочь): 3000 кг

Качество KOH: аналитическая чистота

Общее содержание азота (N) ≤0,0005
Хлорид (Cl),% ≤0,005
Сульфат (SO4),% ≤0,01
Фосфат (PO4),% ≤0,002
Фосфат (PO4),% ≤0,01
Карбонат (K2CO3),% ≤1
Содержание (KOH),% ≥90,0
Тяжелые металлы (Pb),% ≤0,002
Кальций (Ca),% ≤0,003
Тест на прозрачность ≤4

Описание системы

Основной процесс

Генератор водорода. Установка по производству водорода.

Подсистемы

а). Система циркуляции электролита (внутренний контур)

┌ H2 сепаратор ┐
Щелочной охладитель → щелочной фильтр → электролизер ┤ ├ → ┐
└ O2 сепаратор ┘
L ← щелочной насос ← ← ┘

б). Водородная система
┌H2 очистка
Электролизер → Сепаратор H2 → Охладитель H2 → Регулирующий клапан┤
└выход

в). Кислородная система
Электролизер → сепаратор O2 → охладитель O2 → регулирующий клапан → следующий процесс

г). Система питательной воды
┌H2 промыватель → H2 сепаратор ┐
Емкость для воды → насос питательной воды ├ ├ электролизер
└ O2 промыватель → O2 сепаратор┘

д). Система охлаждающей воды
┌регул.клапан→щелочной охладитель┐
Вход охлаждающей воды ┤ охладитель H2 и О2 ├ выход охлаждающей воды
└Труб-д охлаждения выпрям. Шкафа ┘

е). Система продувки N2
┌H2 сепаратор → охладитель H2 → пламегаситель → выпуск
N2 вход┤
└ сепаратор O2 → охладитель O2 → выпуск

г). Сливная система
• Сток от электролизера
• Слив щелочного фильтра
• Слив воды из бака
• дренажный резервуар

ж). Система внешней циркуляции щелочи
┌ → щелочная емкость (временная) → щелочной насос → щелочная камера┐
L ← щелочной фильтр ← ┘

Процесс производства водорода

Источник питания
а) Мы предоставим выпрямительный трансформатор высокого напряжения и выпрямитель для преобразо-вания переменного тока в постоянный.
б) Выпрямительный трансформатор используется для изменения высокого напряжения переменного тока до требуемого низкого напряжения для исключительного использования электролизера.
в) постоянный ток подается из шкафа выпрямителя в электролизер, где происходит процесс электролиза воды. Питание постоянного тока подается на электролизер на аноде в середине и катоде на обоих концах.
d) Клиент должен предоставить один отдельный источник питания низкого напряжения для питания другого оборудования водородной установки, например: насосы, панель управления ПЛК и т. д. Этим другим вспомогательным оборудованием следует управлять через наше распределение электроэнергии.

Электролизер
Основная часть генератора водорода — это электролизер, в котором происходит процесс электролиза. Ос-новной процесс разделения H2O на его элементарные компоненты происходит, когда приложенное напряжение и постоянный ток протекают через электроды, полностью погружаясь в щелочную воду. При электролизе щелочной воды используется сильный водно-щелочной раствор, чтобы обеспечить изобилие гидроксильных ионов (OH-) и минимизировать электрическое сопротивление между электродами. Наша специальная конфигурация, обычно называемая биполярной или фильтр-прессовой конструкцией, приво-дит к компактному и эффективному электролизному модулю, вырабатывающему газы под высоким давле-нием 15 кг / см2 (изб). Таким образом, водородный компрессор не требуется. Чистота водорода в этот мо-мент составляет 99,9% с 0,1% макс. кислород.
Происходит отдельная полуэлементная электрохимическая реакция на каждом электроде:
На аноде: 4OH- → O2 + 2H2O + 4E
На катоде: 4H2O + 4E- → 2H2 + 4OH
Общая реакция: 2H2O → 2H2 + O2
Водород и кислород выводятся отдельно от электролизера вместе с раствором щелочи.

Рама сепарации газа и щелока
Конфигурация рамы сепарации газов и щелочей включает в себя сепараторы водорода и кислорода, про-мывочную башню для водорода и кислорода, охладитель водорода и кислорода, охладитель щелочи, фильтр щелочи, циркуляционные насосы щелочи, пневматические регулирующие клапаны и т. д.
Водород и кислород поступают отдельно от электролизера в сепаратор водорода и сепаратор кислорода. Газы отделяются от электролита под действием силы тяжести на дне обоих газоотделителей и промываются в промывной башне деминерализованной водой, затем охлаждаются в охладителях газа и из них удаля-ется влага. Наконец, чистые газы выходят через два пневматических регулирующих клапана, которые кон-тролируют давление в системе и уровень щелочи в газоотделителях. Водород подается в водородный ре-зервуар или дополнительно очищается, в то время как кислород обычно выпускается.
Раствор щелочи остается на дне обоих сепараторов, затем соединяется и проходит через насос для щелочи, охладитель щелочи и фильтр для щелочи обратно в электролизер для дальнейшей рециркуляции.

Система автоматического управления
Предусмотрена система автоматического управления с ПЛК. Это ПЛК SIMENS серии S7 и человеко-машинный интерфейс для управления работой. Все важные рабочие параметры постоянно отслеживаются и отображаются на экране компьютера. Если условия внутри системы выходят за пределы допустимого диапазона, автоматически происходит аварийный сигнал и отключение системы.
а). Автоматическое управление предоставленным ПЛК:
• Регулирование и контроль давления в системе.
• Регулирование уровня жидкости в сепараторах водорода и кислорода.
• Регулирование рабочей температуры электролизера
• Автоматический контроль тока на силовом выпрямителе.
• Контроль впрыска деминерализованной воды

б). Аварийные сигналы и блокировки:
Для работы водородной установки в безопасном, надежном и устойчивом состоянии предусмотрена си-стема аварийной сигнализации и блокировки для контроля работы установки, следующие параметры вы-зывают аварийные блокировки и блокировки отключения:

Контролируемый параметр

аварийное действие

действие блокировки

Регулирование в AUTO

нижний предел

верхний предел

нижний предел

верхний предел

1

Рабочее давление генератора H2

ДА

ДА

ДА

2

Уровень H2 в сепараторе H2

ДА

ДА

ДА

ДА

3

Уровень O2 в сепараторе O2

ДА

ДА

ДА

ДА

4

Рабочая температура генератора H2

ДА

ДА

ДА

5

Выпрямитель тока / контроль напряжения

ДА

5

Уровень жидкости в резервуаре для деминерализованной воды

ДА

ДА

ДА

6

Чистота H2

ДА

ДА

7

Чистота О2

ДА

ДА

9

Щелочные потоки

ДА

ДА

10

Рабочее давление источника инструментального воздуха

ДА

ДА

11

Рабочее давление до и после регулирующего клапана H 2

ДА

12

Рабочее давление резервуара для хранения H2
(сигнал давления от заказчика)

Монитор

13

Неисправность выпрямительного шкафа

ДА

ДА

14

Обнаружение утечки водорода

ДА

Емкости деминерализованной воды и щелока
а). Необходимо осуществить подачу 300 литров / час деминерализованной воды для этого генератора. Де-минерализованной водой будет заполнен наш резервуар для деминерализованной воды. Насос подает деминерализованную воду в сепаратор водорода, а также в сепаратор кислорода. Работа насоса демине-рализованной воды прерывистая, а запуск и останов контролируются в соответствии с уровнем щелочи в сепараторах водорода и кислорода автоматически.
б). Резервуар щелочи (временный) используется для регулировки раствора щелочи. Переключая клапан для формирования циркуляции для подготовки щелочи, состоящей из резервуара для щелочи, насоса для щелочи, охладителя щелочи и фильтра щелочи. КОН постоянно добавляется в емкость с щелоком, чтобы делать 28% раствор щелочи во время циркуляции. Этот шаг выполняется только при первоначальном за-пуске.
Кроме того, емкость для щелока используется для хранения щелочи во время технического обслуживания установки.

Другие подсистемы
а) Система охлаждающей воды:
Охлаждающая вода делится на два потока. Один поток охлаждает раствор щелочи и газы в раме газоотде-лителя, а другой поток используется для выпрямительного шкафа. Существует дополнительный выбор си-стемы охлаждающей воды с замкнутым контуром для выпрямительного шкафа, которая использует деми-нерализованную воду, чтобы предотвратить образование накипи системы охлаждения выпрямительного шкафа в течение длительного срока службы.
Поток охлаждающей воды регулируется пневматическими мембранными регулирующими клапанами для достижения цели контролируемой рабочей температуры. Охлаждающая вода в основном используется для охлаждения раствора щелочи в охладителях щелочи. Она также передается в оба газоохладителя для охлаждения водорода и кислорода. Охлаждающая вода также необходима для охлаждения панели шкафа выпрямителя.
б) Инструментальный воздух:
Инструментальный воздух подается на управляющие клапаны основного измерительного прибора вспо-могательных модулей, такие как пневматические мембранные регулирующие клапаны.
в) Продувка азотом:
Установка снабжена линией продувки азотом для очистки системы перед запуском установки. Обязательно выполнять продувку во время первоначального запуска или технического обслуживания, а также для про-верки утечек перед запуском системы. Во время первого использования резервуара для хранения водорода (если применимо) или технического обслуживания перед его использованием необходимо провести продувку азотом и проверить на утечку.
г) Сливная система:
Сливные форсунки оборудованы на электролизере, фильтрах щелочи, резервуаре щелочи и резервуаре для деминерализованной воды.
д) Газоанализаторы:
Для мониторинга содержания H2 в O2 предусмотрен онлайн-анализатор водорода. Обычно содержание водорода в газообразном кислороде составляет менее 1,5%. Он также имеет встроенную сигнализацию заданного значения, если уровень водорода превышает 1,5%. В таком случае отключается вся водородная установка.
Предоставляется онлайн-анализатор O2 в H2, который анализирует образец газообразного водорода. Это цифровой анализатор с диапазоном содержания кислорода от 0 до 0,2%. Он также имеет сигнал тревоги, если содержание кислорода в газообразном водороде превышает 0,2%.
е) Детектор утечки водорода:
Два датчика утечки водорода предусмотрены в потолке контейнера над установкой по производству водо-рода. Эти детекторы постоянно обнаруживают водород в атмосфере. В случае утечки водорода, детектор немедленно отправит сигнал программе управления ПЛК для отключения системы генерации водорода. Это гарантирует защиту помещения водородной установки от накопленного H2 для безопасности и надеж-ности.

Границы установки

Все материалы / аксессуары, необходимые для пуско-наладки и бесперебойной работы установки, должны поставляться продавцом (за исключением снабжения коммунальных услуг до 1,5 м на установке по произ-водству водорода одной строительной колонны, далее все распределение будет осуществляться в рамках объема поставки продавца).
Материалы для монтажа включают, но не ограничиваются: кабели, медную шину с наконечниками, саль-ники, обжимные кольца, трубопровод с клапанами и фланцами, но также включают все аксессуары в пре-делах возможностей продавца.
Точки врезки для системы генерации водорода на салазках как указано ниже.

Описание точек врезки

Точка врезки Заказчика

1

Электроэнергия

1.1

Низковольтное питание (400 В, 3 фазы)

Первичные клеммы в одной точке панели продавца.

1.2

Высоковольтное питание (10 кВ, 3 фазы)

Первичные клеммы на выпрямительном трансформаторе мощности

2

Точки врезки механических труб

2.1

Подача сырой воды

В одной точке (1,5 м) строительной колонны генерации H 2, далее все фланцы, клапаны и распределение в
объеме продавца.

2.2

Источник инструментального воздуха

В одной точке (1,5 м) строительной колонны генерации H 2, далее все фланцы, клапаны и распределение в
объеме продавца.

2.3

Газообразный продукт Н2

До одной точки (1,5 м) колонны генерации H2 со
всеми фланцами, клапан от продавца

2.4

Подача охлаждающей воды

В одной точке (1,5 м) колонны генерации H2 далее
все фланцы, клапаны и распределение в объеме продавца.

2.5

Возврат охлаждающей воды

В одной точке (1,5 м) колонны генерации H2 далее
все фланцы, клапаны и распределение в объеме продавца.

2.6

Газообразный азот для системы продувки

В одной точке (1,5 м) колонны генерации H2 далее
все фланцы, клапаны и распределение в объеме продавца.