制氢站使用维护说明书天津大陆.docx
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制氢站使用维护说明书天津大陆
制氢站
1水电解制氢装置用途
水电解制氢装置所制氢气可广泛用于电力、电子、冶金、化工、建材、宇航、原子、气象等需要氢气的行业,做为冷却气、保护气、原料气、还原气和燃料气。
2水电解制氢装置工作原理
水电解制氢原理
电解水是直流电通过KOH或NaOH水溶液将水分解为氢气和氧气的过程,其化学反应如下:
阴极:
2H2O+2e→H2+2OH-
阳极:
2OH--2e→H2O+1/2O2
总反应式:
H2O=H2+1/2O2
氢气干燥工作原理
氢气干燥是把水电解制取的氢气,利用分子筛采用常温吸附法去除氢气中的水份。
其原理如下:
由于水分子具有很强的极性,利用分子筛对水的强亲和力的特性,当含有水份的氢气通过分子筛床时,其中所含的水份被分子筛吸附,达到氢气干燥目的。
由于当分子筛吸附水达到饱和后,需要再生才能重新使用,故本系统采用加热再生的方法,将分子筛中吸附的水份解析,从而达到干燥系统连续使用的目的。
3FDQG10/型水电解制氢干燥装置系统详述:
系统由氢气制备及干燥系统、除盐水冷却系统、气体分配系统、储气系统、仪表气源系统五部分组成。
氢气制备及干燥系统
氢气制备及干燥系统主要由水电解制氢、干燥部分,供配电及控制部分和加水配碱部分构成。
水电解制氢、干燥部分(制氢干燥装置框架)
该部分由电解槽(00RAA10AM001),氢、氧分离器(00RAA10AT00400RAA10AT003),碱液过滤器(00RAA10AT00100RAA10AT002),碱液冷却器(00RAA10AC00100RAA10AC002),氢、氧气体冷却器(00RAA10AC00300RAA10AC004),氢气、氧气捕滴器(00RAA10AT00500RAA10AT006),氢气、氧气汽水分离器(00RAA10AT00700RAA10AT008),氢、氧碱液循环泵(00RAA10AP00100RAA10AP002),干燥器(00RAA10AT010、00RAA10AT011),气体干燥冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006),氢气过滤器(00RAA10AT009)等和相关仪表、阀门组成。
供配电及控制部分
供配电部分由配电柜(1台),动力柜(1台),控制柜(1台)和整流柜(1台)组成。
加水配碱部分(补水配碱系统框架)
加水配碱部分由原料水箱(00RAF10BB001),碱液箱(00RAF10BB002),配碱泵(00RAF10AP002),补水泵(00RAF10AP001)组成。
除盐水冷却系统
除盐水冷却系统主要是由除盐冷却水箱(00RAE10BB001)、板式换热器(00RAE10AC001、00RAE10AC002)、循环泵(00RAE10AP001、00RAE10AP002)、阀及相关仪表组成。
它是保证制氢干燥系统中碱液冷却器(00RAA10AC001、00RAA10AC002)气体冷却器(00RAA10AC003、00RAA10AC004)和气体干燥冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006)冷却水的用水。
气体分配系统
气体分配系统主要由压力调整器、压力变送器、自动球阀及相关仪表组成,为保证用户的正常供气该系统设置了两个接口分别供给汽轮机。
经干燥系统处理后的氢气通过气体分配系统进入储气系统,并通过相关仪表检测实现储气系统工作压力均衡。
当用户需要用气时,通过相关仪表检测控制,从储气系统供给用氢单元。
该部分内采用相关仪表检测用户供氢母管压力,实现供气母管的压力均衡及稳定,供气压力:
~。
储气系统
储气系统主要由氢气储罐及相关的仪表阀门组成,该系统由4台容积为氢气储罐组成,氢气储罐保证了用户不连续用氢的要求。
仪表气系统
本系统主要由空气罐(00RHM11BB001)及相关仪表阀门等组成。
为整个系统提供仪用压缩气源和正压保护气。
制氢干燥部分主要设备的功能简述
电解槽(00RAA10AM001)
电解槽是水电解制氢主体设备,在槽体内充入30%KOH电解质水溶液,在直流电解作用下水被分解,阴极表面产生氢气,阳极表面产生氧气。
此设备为电解系统的核心部件。
氢/氧分离器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)
分离原理:
氢气、氧气均为难溶于水的气体,碱液和气体凭借各自的重力和浮力进行有效的分离。
氢、氧气体冷却器(00RAA10AC003、00RAA10AC004)
作用:
通过热交换过程,把氢,氧气体的温度降下来,有利于下一工序的进行,并满足用户用气安全温度的要求。
温度由90℃左右降至35℃左右。
氢气、氧气捕滴器(00RAA10AT005、00RAA10AT006)
作用:
氢、氧气体经过冷却后,温度降低,使气体中的水蒸汽形成液滴,通过捕滴器除去液滴,降低气体的含湿量。
碱液过滤器(00RAA10AT001、00RAA10AT002)
作用:
过滤器主要是通过滤芯过滤掉碱液中的机械杂质,保护电解槽通道的畅通。
过滤器的过滤精度:
100目滤网。
碱液冷却器(00RAA10AC001、00RAA10AC002)
作用:
电解液经过碱液冷却器,冷却到70℃左右,使电解槽在额定温度下正常工作。
干燥器(00RAA10AT010、00RAA10AT011)
作用:
分子筛(吸附剂)在常温下吸附氢气中的水份,使氢气露点达到-50℃的要求。
再生采用电加热再生。
再生温度控制在250~300度左右。
氢气冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006)
作用:
干燥器再生时,由于温度较高,为保护阀内密封件和分子筛的吸附工艺要求,需要将气体的温度降下来。
经冷却后的气体温度约为35℃。
碱液循环泵(00RAA10AP001、00RAA10AP002)。
作用:
碱液循环泵是为水电解制氢系统中碱液循环提供动力的专用设备。
该泵的额定流量:
,扬程:
。
补水泵(00RAF10AP001)
作用:
补水泵用于在水电解制氢过程中补充消耗的水和补充必需的碱,该泵为柱塞泵。
输出压力大于系统压力。
配碱泵(00RAF10AP002)
作用:
与碱液箱实现配碱功能,并有系统开车注碱、停车抽碱的作用。
该泵为磁力泵。
额定流量:
;扬程:
15m。
原料水箱(00RAF10BB001)
作用:
用于水电解制氢装置盛装原料水,以便及时的补水,配碱工作。
碱液箱(00RAF10BB002)
作用:
用于水电解制氢装置盛装碱液或配置碱液。
阻火器(00RAA10AZ001)
作用:
用于氢气放空时阻挡外界明火,防止火焰回烧到系统内,保证设备安全运行(其余地方阻火器作用与此相同)。
氢气排水水封(00RAE10AT001)
作用:
为湿式组火器,起切断火焰和安全排气作用,氧气排水水封作用相同。
4制氢干燥系统工作流程
制氢干燥设备作业简介
制氢干燥部分的主机电解槽(00RAA10AM001)由供配电部分提供直流电源,其具体连接顺序为380V,50Hz,三相五线电源接入供配电部分抽屉式配电柜,分别供给PLC控制柜、动力柜和可控硅整流柜供电。
系统的电解电源由可控硅整流柜提供。
输出电流为920A电压为~50V的直流电,单位直流电耗约为
。
该过程完成了供配电部分给电解槽(00RAA10AM001)提供电解用直流电源的功能,并根据电解槽(00RAA10AM001)的负荷要求,通过调节可控硅整流柜的输出值,即可实现产氢量的调节。
制氢干燥设备加水、补碱简介
制氢干燥部分的主机电解槽(00RAA10AM001)由配碱泵(00RAF10AP002)提供30%浓度KOH溶液,系统停车时由配碱泵(00RAF10AP002)完成碱液回收的工作。
由补水泵(00RAF10AP001)提供在电解过程中消耗的水及系统损失的碱。
配碱:
在碱箱(00RAF10BB002)中加入根据系统用量而计算的水,启动配碱泵(00RAF10AP002),进行碱箱中水的循环,进行系统的动态配碱工作,此时阀门的状态为:
(此前系统中所有手动阀门处于关闭状态)手动球阀00RAF10AA002、00RAF10AA004开启,若配碱泵的工作正常,水的循环正常,少量多次地加入配置30%KOH溶液所需要的KOH的量,直至配碱工作的完毕。
当碱液的比重达到为时,配碱工作结束。
配碱结束时先停配碱泵(00RAF10AP002),然后关闭00RAF10AA002、00RAF10AA004手动阀门至此配碱工作结束。
KOH的量(按100%计算)=30%×溶液的体积×溶液的比重。
所需要KOH约52Kg;
注:
30℃时,15%KOH溶液比重为(系统稀碱开车时碱液浓度及比重)。
30℃时,30%NaOH溶液比重为(系统浓碱开车时碱液浓度及比重)。
注碱
注碱前系统状态:
停车、常压、纯水清洗、氮气置换完毕。
配碱完毕后,根据需要,配碱泵(00RAF10AP002)将配好的碱液打入系统中,且注意碱液在氢氧分离器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)的液位。
(液位通常控制在液位计的1/2处)此时阀门状态为:
开启手动阀门00RAF10AA002、00RAF10AA009、00RAA10AA003、00RAA10AA004、00RAA10AA005、00RAA10AA006、00RAA10AA502、00RAA10AA503(其他阀门关闭)。
当液位达到氢、氧分离器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)磁翻转液位计指定高度(液位通常控制在液位计的1/2处)时关闭配碱泵并关闭阀门00RAF10AA009、00RAA10AA003、00RAA10AA006。
打开阀门00RAA10AA013、00RAA10AA019。
然后适当打开阀门00RAA10AA007、00RAA10AA008,当阀门口有碱液向外溢出时关闭阀门00RAA10AA007、00RAA10AA008,再打开碱液循环泵(00RAA10AP002、00RAA10AP001)的排气阀门,以排除系统管线中的气体。
最后关闭00RAA10AA502、00RAA10AA503,系统注碱完毕。
碱液从系统回收至碱箱
系统状态:
停车、常压、氮气置换
当系统的设备需要维修或有其他要求,系统碱液需回收时,启动配碱泵(00RAF10AP002)将系统碱液抽回碱箱。
此时阀门的状态为:
开启阀门00RAF10AA010、00RAF10AA004、00RAF10AA006、00RAA10AA003、00RAA10AA004、00RAA10AA005、00RAA10AA006、00RAA10AA013、00RAA10AA019、00RAA10AA502、00RAA10AA503,此时补水配碱及制氢系统中其余阀门关闭。
当碱液完全回收后,停配碱泵(00RAF10AP002),关闭阀门00RAF10AA010、00RAF10AA006、00RAF10AA004结束碱液回收工作。
制氢干燥过程(该过程进行前必须用氮气置换)。
制氢过程
以下手动阀门为开启状态:
00RAA10AA004、00RAA10AA005、00RAA10AA010、00RAA10AA502、00RAA10AA503、00RAA10AA025、00RAA10AA026、00RAA10AA013、00RAA10AA019。
此时系统内充氮置换完毕,气动球阀、气动薄膜调节阀由PLC控制。
上述阀门状态开启无误,闭式循环冷却水装置、仪表气系统开始工作,且工作正
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- 制氢站 使用 维护 说明书 天津 大陆