Njësia e prodhimit të hidrogjenit të elektrolizës përfshin një set të plotë pajisjesh për prodhimin e hidrogjenit të elektrolizës së ujit. Pajisjet kryesore janë:
1. Elektrolizues
2. Pajisje për ndarjen e gazit dhe lëngut
3. Sistemi i tharjes dhe pastrimit
4. Pjesa elektrike përfshin: transformatorin, kabinetin e ndreqësit, kabinetin e kontrollit të programit PLC, kabinetin e instrumenteve, kabinetin e shpërndarjes së energjisë, kompjuterin pritës, etj.
5. Sistemi ndihmës përfshin kryesisht: rezervuar alkali, rezervuar uji për lëndë të parë, pompë furnizimi me ujë, shishe azoti/shifër autobusi, etj.
6. Sistemi ndihmës i përgjithshëm i pajisjeve përfshin: makinën e ujit të pastër, kullën e ujit ftohës, ftohësin, kompresorin e ajrit, etj.
Në njësinë e prodhimit të hidrogjenit elektrolitik, uji zbërthehet në një pjesë hidrogjen dhe 1/2 pjesë oksigjen në elektrolizator nën veprimin e rrymës së vazhdueshme. Hidrogjeni dhe oksigjeni i gjeneruar dërgohen në ndarësin gaz-lëng së bashku me elektrolitin për ndarje. Hidrogjeni dhe oksigjeni ftohen nga ftohësit e hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe kapësi i pikave kap dhe largon ujin, dhe më pas dërgohet jashtë nën kontrollin e sistemit të kontrollit; elektroliti kalon nëpër hidrogjenin, filtrin alkali të oksigjenit, hidrogjenin, filtrin alkali të oksigjenit, etj. nën veprimin e pompës së qarkullimit. Elektroliti kalon nëpër ftohësin e lëngut dhe më pas kthehet në elektrolizator për të vazhduar elektrolizën.
Presioni i sistemit rregullohet përmes sistemit të kontrollit të presionit dhe sistemit të kontrollit të presionit diferencial për të përmbushur kërkesat e proceseve dhe magazinimit pasues.
Hidrogjeni i prodhuar nga elektroliza e ujit ka avantazhet e pastërtisë së lartë dhe pak papastërtive. Zakonisht, papastërtitë në hidrogjenin e prodhuar nga elektroliza e ujit janë vetëm oksigjen dhe ujë, dhe asnjë përbërës tjetër (gjë që mund të shmangë helmimin e disa katalizatorëve), gjë që ofron komoditet për prodhimin e hidrogjenit me pastërti të lartë. Pas pastrimit, gazi i prodhuar mund të arrijë treguesit e gazit industrial të gradës elektronike.
Hidrogjeni i prodhuar nga pajisja e prodhimit të hidrogjenit kalon nëpër një rezervuar tampon për të stabilizuar presionin e punës të sistemit dhe për të larguar më tej ujin e lirë në hidrogjen.
Pasi hidrogjeni hyn në pajisjen e pastrimit të hidrogjenit, hidrogjeni i prodhuar nga elektroliza e ujit pastrohet më tej dhe oksigjeni, uji dhe papastërtitë e tjera në hidrogjen hiqen duke përdorur parimet e reaksionit katalitik dhe adsorbimit me sitë molekulare.
Pajisjet mund të konfigurojnë një sistem rregullimi automatik për prodhimin e hidrogjenit sipas situatës aktuale. Ndryshimet në ngarkesën e gazit do të shkaktojnë luhatje në presionin e rezervuarit të ruajtjes së hidrogjenit. Transmetuesi i presionit i instaluar në rezervuar do të nxjerrë një sinjal 4-20mA dhe do ta dërgojë atë në PLC dhe pas krahasimit të vlerës origjinale të vendosur dhe kryerjes së transformimit invers dhe llogaritjes PID, një sinjal 20~4mA nxirret dhe dërgohet në kabinetin e ndreqësit për të rregulluar madhësinë e rrymës së elektrolizës, duke arritur kështu qëllimin e rregullimit automatik të prodhimit të hidrogjenit sipas ndryshimeve në ngarkesën e hidrogjenit.
Pajisjet e prodhimit të hidrogjenit me elektrolizë alkaline të ujit përfshijnë kryesisht sistemet e mëposhtme:
(1) Sistemi i ujit të lëndës së parë
E vetmja gjë që reagon në procesin e prodhimit të hidrogjenit me elektrolizë uji është uji (H2O), i cili duhet të rimbushet vazhdimisht me ujë të papërpunuar përmes një pompe rimbushjeje uji. Pozicioni i rimbushjes së ujit është në ndarësin e hidrogjenit ose oksigjenit. Përveç kësaj, një sasi e vogël hidrogjeni dhe oksigjeni duhet të hiqet kur del nga sistemi. Konsumi i ujit të pajisjeve të vogla është 1L/Nm³H2, dhe ai i pajisjeve të mëdha mund të reduktohet në 0.9L/Nm³H2. Sistemi rimbush vazhdimisht ujin e papërpunuar. Përmes rimbushjes së ujit, stabiliteti i nivelit të lëngut alkali dhe përqendrimi i alkalit mund të ruhet, dhe tretësira e reagimit mund të rimbushet me kalimin e kohës.
2) Sistemi i ndreqësit të transformatorit
Ky sistem përbëhet kryesisht nga dy pajisje: një transformator dhe një kabinet ndreqësi. Funksioni i tij kryesor është të konvertojë energjinë AC 10/35KV të ofruar nga pronari i frontit në energjinë DC të kërkuar nga elektrolizuesi dhe të furnizojë me energji DC elektrolizuesin. Një pjesë e energjisë së furnizuar përdoret për të zbërthyer drejtpërdrejt ujin. Molekulat janë hidrogjen dhe oksigjen, dhe pjesa tjetër gjeneron nxehtësi, e cila nxirret nga ftohësi i sodës përmes ujit ftohës.
Shumica e transformatorëve janë të tipit vaj. Nëse vendosen brenda ose brenda një ene, mund të përdoren transformatorë të tipit të thatë. Transformatorët e përdorur në pajisjet elektrolitike të prodhimit të hidrogjenit të ujit janë transformatorë të veçantë dhe duhet të përputhen sipas të dhënave të secilit elektrolizues, kështu që ato janë pajisje të personalizuara.
(3) sistemi i kabinetit të shpërndarjes së energjisë
Kabineti i shpërndarjes së energjisë përdoret kryesisht për të furnizuar pajisje 400V ose të njohura zakonisht si 380V për komponentë të ndryshëm me motorë në sistemet e ndarjes dhe pastrimit të hidrogjenit dhe oksigjenit pas pajisjeve elektrolitike të prodhimit të hidrogjenit të ujit. Pajisjet përfshijnë qarkullimin alkali në strukturën e ndarjes së hidrogjenit dhe oksigjenit. Pompa, pompa për rimbushjen e ujit në sistemet ndihmëse; tela ngrohjeje në sistemet e tharjes dhe pastrimit, dhe sisteme ndihmëse të kërkuara nga i gjithë sistemi, siç janë makinat e ujit të pastër, ftohësit, kompresorët e ajrit, kullat e ftohjes dhe kompresorët e hidrogjenit në prapavijë, makinat e hidrogjenizimit dhe pajisje të tjera. Furnizimi me energji përfshin gjithashtu furnizimin me energji për ndriçimin, monitorimin dhe sisteme të tjera të të gjithë stacionit.
(4) sistemi i kontrollit
Sistemi i kontrollit zbaton kontrollin automatik PLC. PLC-ja në përgjithësi përdor Siemens 1200 ose 1500. Është i pajisur me një ekran me prekje të ndërfaqes së ndërveprimit njeri-kompjuter, dhe funksionimi dhe shfaqja e parametrave të secilit sistem të pajisjes dhe shfaqja e logjikës së kontrollit realizohen në ekranin me prekje.
5) Sistemi i qarkullimit të alkalit
Ky sistem përfshin kryesisht pajisjet kryesore të mëposhtme:
Ndarës hidrogjeni dhe oksigjeni - pompë qarkullimi alkali - valvul - filtër alkali - elektrolizues
Procesi kryesor është: lëngu alkali i përzier me hidrogjen dhe oksigjen në ndarësin e hidrogjenit dhe oksigjenit ndahet nga ndarësi gaz-lëng dhe më pas rrjedh përsëri në pompën e qarkullimit të lëngut alkali. Këtu lidhen ndarësi i hidrogjenit dhe ndarësi i oksigjenit, dhe pompa e qarkullimit të lëngut alkali do të kthehet në refluks. Lëngu alkali qarkullon në valvulën dhe filtrin e lëngut alkali në pjesën e pasme. Pasi filtri të filtrojë papastërtitë e mëdha, lëngu alkali qarkullon në brendësi të elektrolizuesit.
(6) Sistemi i hidrogjenit
Hidrogjeni gjenerohet nga ana e elektrodës së katodës dhe arrin në ndarës së bashku me sistemin e qarkullimit të lëngut alkalin. Në ndarës, meqenëse vetë hidrogjeni është relativisht i lehtë, ai do të ndahet natyrshëm nga lëngu alkalin dhe do të arrijë në pjesën e sipërme të ndarësit, dhe më pas do të kalojë nëpër tubacion për ndarje dhe ftohje të mëtejshme. Pas ftohjes me ujë, kapësi i pikave kap pikat dhe arrin një pastërti prej rreth 99%, e cila arrin në sistemin e tharjes dhe pastrimit në pjesën e prapme.
Evakuimi: Evakuimi i hidrogjenit përdoret kryesisht për evakuimin gjatë ndezjes dhe fikjes, funksionimit jonormal ose dështimit të pastërtisë, si dhe evakuimit për shkak të defekteve.
(7) Sistemi i oksigjenit
Rruga për oksigjenin është e ngjashme me atë për hidrogjenin, por në një ndarës të ndryshëm.
Evakuimi: Aktualisht, shumica e projekteve të oksigjenit trajtohen me anë të evakuimit.
Përdorimi: Vlera e përdorimit të oksigjenit është kuptimplotë vetëm në projekte të veçanta, siç janë disa skenarë aplikimi që mund të përdorin si hidrogjen ashtu edhe oksigjen me pastërti të lartë, siç janë prodhuesit e fibrave optike. Ekzistojnë gjithashtu disa projekte të mëdha që kanë rezervuar hapësirë për përdorimin e oksigjenit. Skenarët e aplikimit në prapavijë janë prodhimi i oksigjenit të lëngshëm pas tharjes dhe pastrimit, ose përdorimi i oksigjenit mjekësor përmes një sistemi shpërndarjeje. Megjithatë, përsosja e këtyre skenarëve të përdorimit ende nuk është përcaktuar. Konfirmim i mëtejshëm.
(8) sistemi i ujit ftohës
Procesi i elektrolizës së ujit është një reaksion endotermik. Procesi i prodhimit të hidrogjenit duhet të furnizohet me energji elektrike. Megjithatë, energjia elektrike e konsumuar nga procesi i elektrolizës së ujit tejkalon thithjen teorike të nxehtësisë së reaksionit të elektrolizës së ujit. Kjo do të thotë, një pjesë e energjisë elektrike të përdorur nga elektrolizuesi shndërrohet në nxehtësi. Kjo pjesë e nxehtësisë përdoret kryesisht për të ngrohur sistemin e qarkullimit të alkalit në fillim, në mënyrë që temperatura e tretësirës alkaline të rritet në diapazonin e temperaturës 90±5°C të kërkuar nga pajisja. Nëse elektrolizuesi vazhdon të funksionojë pasi të arrijë temperaturën e vlerësuar, nxehtësia e gjeneruar duhet të përdoret. Uji ftohës nxirret për të ruajtur temperaturën normale të zonës së reaksionit të elektrolizës. Temperatura e lartë në zonën e reaksionit të elektrolizës mund të zvogëlojë konsumin e energjisë, por nëse temperatura është shumë e lartë, membrana e dhomës së elektrolizës do të shkatërrohet, gjë që do të jetë gjithashtu e dëmshme për funksionimin afatgjatë të pajisjes.
Kjo pajisje kërkon që temperatura e funksionimit të mbahet në jo më shumë se 95°C. Përveç kësaj, hidrogjeni dhe oksigjeni i gjeneruar duhet të ftohen dhe të thahen, dhe pajisja ndreqëse e kontrolluar nga silikoni e ftohur me ujë është gjithashtu e pajisur me tubacionet e nevojshme të ftohjes.
Trupi i pompës së pajisjeve të mëdha kërkon gjithashtu pjesëmarrjen e ujit ftohës.
(9) Sistemi i mbushjes me azot dhe pastrimit me azot
Para debuggingut dhe vënies në punë të pajisjes, sistemi duhet të mbushet me azot për testimin e hermeticitetit. Para nisjes normale, faza e gazit e sistemit duhet gjithashtu të pastrohet me azot për të siguruar që gazi në hapësirën e fazës së gazit në të dyja anët e hidrogjenit dhe oksigjenit të jetë larg diapazonit të ndezshëm dhe shpërthyes.
Pasi pajisja të fiket, sistemi i kontrollit do të ruajë automatikisht presionin dhe do të mbajë një sasi të caktuar hidrogjeni dhe oksigjeni brenda sistemit. Nëse presioni vazhdon të gjendet kur pajisja të ndizet, nuk ka nevojë të kryhet pastrim. Megjithatë, nëse hiqet i gjithë presioni, do të duhet të pastrohet përsëri. Veprimi i pastrimit me azot.
(10) Sistem tharjeje (pastrimi) me hidrogjen (opsional)
Hidrogjeni i prodhuar nga elektroliza e ujit thahet nga një tharëse paralele dhe në fund pastrohet nga një filtër tubash nikeli i sinteruar për të përftuar hidrogjen të thatë. (Sipas kërkesave të përdoruesit për hidrogjenin e produktit, sistemi mund të shtojë një pajisje pastrimi dhe pastrimi përdor deoksidimin katalitik bimetalik paladium-platin).
Hidrogjeni i prodhuar nga pajisja e elektrolizës së ujit për prodhimin e hidrogjenit dërgohet në pajisjen e pastrimit të hidrogjenit përmes rezervuarit tampon.
Hidrogjeni kalon së pari nëpër kullën e deoksigjenimit. Nën veprimin e katalizatorit, oksigjeni në hidrogjen reagon me hidrogjenin për të gjeneruar ujë.
Formula e reagimit: 2H2+O2 2H2O.
Pastaj, hidrogjeni kalon nëpër kondensatorin e hidrogjenit (i cili e ftoh gazin për të kondensuar avujt e ujit në gaz për të gjeneruar ujë, dhe uji i kondensuar shkarkohet automatikisht nga sistemi nëpërmjet kolektorit të lëngjeve) dhe hyn në kullën e adsorbimit.
Koha e postimit: 14 maj 2024
