DQ5制氢设备说明书

1、苏州竞立制氢设备有限公司 系统说明书制氢站设备操作使用培训教材苏州竞立制氢设备有限公司目录第一章 工艺系统说明1. 概要 2. 工作原理3. 技术参数4. 原料及动力消耗5. 装置描述第二章 工艺操作维护手册1. 概述2. 操作程序和方法 3. 装置的维护 4. 故障及其排除 5. 安全注意事项 第一章 工艺系统说明书1概要本制氢站根据签订的技术协议，整个系统分成以下部分组成：（1）5m3/h氢气生产系统（包括纯化），（由附属设备及管道组成），框架III：由水箱、碱箱及补水泵组成。（2）氢气储存及充灌系统，由一台框架II（氢气分配盘）及储氢罐组成。（3）电气控制和联锁报警系统（包括氢气分析和检

2、测）2工作原理21水电解制氢的工作原理由于纯水的电离度极低，电阻率很高，因此强电解质KOH用到水电解中，以提供丰富的OH-，并将电极间的电阻值减至最小，电极上的电化学反应如下：正极上 4OH-4e 2H2O+O2负极上 4H2O+4e 2H2+4OH- 总反应 2H2O 2H2+O2 反应速度正比于电极间流过的电流量，而与别的无关。KOH的功能是减少水的电阻，其自身不参与反应。理论上它是不消耗的。V2O5加入到电解液中以降低电极间的电解电压。每单位氢的电解消耗取决于电解时的工作电压。电室外工作温度越高，工作电压就越低，但对石棉隔膜腐蚀越厉害。所以工作温度不宜超过1000C，最适宜的工作温度为8

3、0-900C。工作电流应根据所需的氢气量来决定。氢气的纯度依据于电解槽工作的状况和操作条件。如果电解槽状况良好（石棉隔膜无问题），操作条件亦良好，那么纯度是稳定的。22纯化工作原理电解装置输出的粗氢应经13X分子筛干燥脱水，获得纯氢。吸湿后的分子筛采用加热法再生。3技术参数31水电解制氢装置氢气产量（m3/h） 5氢气纯度（纯化后）（%） 99.9氧气纯度（%） 99.2DC电流（A） 500DC电压（V） 50工作压力（Mpa） 3.2工作温度（0C） 85DC电耗（kwh/m3H2） 4.832氢气纯化装置纯氢产量(m3/h) 5纯氢纯度(%) 99.94原料及动力消耗41水电解制氢装置名

4、称消耗量电解液30%KOH溶液，比重1.281，V2O5含量0.2%仪仪表气源0.4-0.6Mpa，4-6m3/h无油、无尘且干燥，可用压缩空气或氮气，湿含量5mg/m3，露点环境湿度100C电解用原料水蒸馏水或去离子水，电阻率105cm,cl- 2mg/l，悬浮物1 mg/l，铁离子1 mg/l冷却水T30，软水（4德国度），压力0.4 Mpa，水量4m3/h（包括整流柜）动力整流柜动力：50KVA， 380 V，50HZ其它动力： 25KW，380V/220V，50HZ控制动力： 6KW， 380V，50HZ42纯化装置名称消耗量原料氢5m3/h，氧含量0.5%，湿含量5g/m3仪表气源0

5、.6-0.8Mpa，3m3/h，无油、无尘且干燥的压缩空气或氮气，湿含量5mg/m3，露点环境湿度100C5装置描述51 DQ5/3.2水电解制氢装置511 装置组成和主要设备结构a 每套装置由一台DQ-5/3.2水电解槽，一台框架I，包括：氢分离洗涤器，氧分离洗涤器，氢气液分离器，氧气液分离器，氢排水器，氧排水器，碱液泵及碱液过滤器及纯化装置。以及框架III，包括水箱，碱箱和补水泵等组成。b 电解槽是整个水电解制氢装置的核心，原料水在这里发生电化学反应，从而制得氢气和氧气。它由左右极板（包括付电极镍丝网）中间极板，左右端极板，左右端压板及石棉隔膜垫片等组成。本电解槽是双极性压滤型结构，极板（

6、即主极板）一侧是正极，另一侧是下一电室的负极。以上部件通过拉紧螺杆与螺母被压在两端压板之间。正极从电解槽的中间极板接入，两端极板接负极，因此电解槽的左右两侧的电压应是相同的。本电解槽具有46个电室，即左、右各23个电室。每个电室由正极（包括付电极镍丝网）、负极（包括付电极镍丝网），石棉隔膜布及垫片等组成。主极板是一块冲压成无数乳头状突起的薄板，它焊在板框上，表面镀有镍层，付电极镍丝网被压在乳头与石棉隔膜之间，在两主极板之间，存在着由乳头构成的间隙，里面充满着电解液，电极反应主要发生在镍丝网的表面。在正极上产生氧气而负极上产生氢气。所产气体通过电解液的外循环被带到极框上部的气通道，最终进入氢、氧

7、综合塔，而电解液由氢氧综合塔通过碱液泵进入到极框下部的流通环，进入电室中。c 氢氧分离洗涤器是一个直径为273的容器，分为上下两部分，上部冷却洗涤气体，下部进行气液分离，上下两部分都配置了冷却蛇管。来自电解槽的气液混合液在下部分离冷却，然后电解液由碱液泵抽回到电解槽中，而气体升到分离洗涤器的上部，经气相蛇管冷却后进入到管道内的金属丝网捕集器，最终进入到气水分离器，分离后的气体经调压阀进入用户或去氢气纯化装置d 碱液过滤器，这是电解装置的辅助设备，筒体内装有一过滤筒，筒上钻有许多孔眼，再包有40目的不锈钢滤布。碱液从过滤器下部进入，经过滤网后从过滤筒的管中心进入过滤器，最终从上部流出，碱液中的脏

8、物颗粒都滞留在滤筒的滤布上。所以滤布应经常清洗。5. 1. 2制氢工艺流程和流程简述 5. 1. 2.1制氢工艺流程5. 1. 2. 2制氢工艺流程简述原料水由外管注入框架III的水箱，再由补水泵注入框架I中的氢分离洗涤器，在设备中，原料水与碱液会合并经冷却后进入碱液循环泵，再经碱液过滤器进入电解槽，在电解槽中，原料水被电解为氢气和氧气。氢气和氧气随电解液进入到氢、氧分离洗涤器进行沉降分离，分离出来的电解液与补充原料水一起进入分离器 碱液泵碱液过滤器 电解槽分离器的内部循环。分离出的氧气在分离器中冷却、除沫，然后进入气水分离器中分离出冷凝液，再经压力调节阀出框架I或放空。分离出的氢气同样在氢分

9、离洗涤器中冷却、洗涤及除沫，然后进入氢气液分离器中分离出冷凝液，经液位调节阀进入纯化装置或经过阻火器放空。513控制点设置a 槽压现场显示、联锁、高报警，检测仪表为电接点压力表，检测点为氧气出口管道，薄膜调节阀前。b 槽压调节、显示、记录、高报警，检测仪表为压力变送器，检测点为氧分离器，控制点为氧气管道出口，执行机构为气动薄膜调节阀。c 氢背压现场显示、报警，检测仪表为电接点压力表，检测点为氢气出口管道，调节阀后。d 氧液位显示、调节、记录、联锁、报警，检测仪表为差压变送器，检测点为氧分离器。e 氢液位显示、调节、联锁、报警，检测仪表为差压变送器，检测点为氢分离器，控制点在氢气出口管道上，执行

10、机构为气动薄膜调节阀。f 氧槽温显示、联锁、报警，检测仪表为铂电阻，检测点在槽体氧、碱液出口管上。g 氢槽温显示，检测仪表为铂电阻，检测点在槽体氢、碱液出口管上。h 氧气温现场指示，检测仪表为双金属温度计，检测点为氧气出口管道。i 氢气温现场指示，检测仪表为双金属温度计，检测点为氢气出口管道。j 碱液循环温度显示、调节、报警，检测仪表为铂电阻。检测点为碱泵、出口管道，执行机构是气动薄膜调节阀。k 碱液循环量显示、联锁、报警，检测仪表为电远传流量计，检测点为碱液过滤器，出口管道。l 氧气分析、报警，检测仪表为氧中氢气分析仪，取样点为氧气出口管道。m 氢气分析、记录、联锁、报警，检测仪表为氢中氧分

11、析仪，取样点为氢气出口管道。n仪表气源压力显示、联锁、报警，检测仪表为电接点压力表，检测点为气源进口管道。52氢气纯化装置521 装置组成及主要设备结构（a）每套氢气纯化装置由两台干燥塔，两台再生冷却器，切换阀门，管道，阻火器，微水仪等组成，除阻火器外，其余组建成一独立的框架（b）主要设备干燥塔、再生冷却器522氢气纯化工艺流程和流程简介5. 2 .2.1氢纯化工艺流程(与框架I一体)5.2 .2 .2 氢气纯化工艺流程简述水电解制得的原料氢首先进入装有13X吸附剂的干燥塔I后经再生冷却器冷却，将氢中含有的杂质水吸附干燥冷却后除去，通过微水仪分析合格后，纯氢送框架II。装置由控制柜上的PLC程

12、控器使干燥塔I，干燥塔II周期性自动切换。纯氢如不合格，微水仪会自动报警，可提醒操作者去切换放空阀通过室外阻火器放空。523控制点设置a 产品氢含水量（露点）显示、报警，检测仪表为微水仪，检测点设在气动薄膜调节阀之前。b 纯氢出口压力调节，检测仪表为压力变送器，检测点设在纯氢出口管道上，执行机构为气动薄膜调节阀。c 干燥塔I，干燥塔II，一周期切换阀门由PLC控制。53氢气贮存及分配系统531装置组成a 本系统由分配盘（框架）以及储氢罐组成。 532流程简述纯化装置出来的氢气首先由氢气分配盘进入储氢罐，根据储氢罐的压力自动启停充罐。533控制点设置a 储氢罐压力检测，检测点在氢气分配盘上，检测

13、仪表为电接点压力表。根据检测压力自动启停充罐。第二章 工艺操作维护手册1.概述本制氢站由一台5m3/h制氢装置、纯化装置、贮存及充罐装置所组成，制得的纯氢用于发电机机组。2.操作程序和方法2.1制氢装置的操作2.1.1装置清洗a、 补水泵的起动先在手动。b、 关闭所有阀门，向原料水箱注入少量水，再加入CCl4，清洗箱内的油脂及脏物，清洗后从排污阀放去污水。而后用原料水清洗箱体23遍，脏水从排污阀中排出。最后水箱注满原料水。c、 启动碱液泵，将原料水打到制氢装置中，当液位达到氢、氧分离洗涤器分离段中部时，停碱液泵。d、 打开循环阀，然后启动碱液泵，使流量达到最大。循环清洗系统23小时后停泵，打开

14、排污阀将水排尽。e、 重复上述c、d步聚23次，直到排出液符合原料水纯度要求为止。2.1.2装置气密性试验a、 关闭制氢装置所有的外联阀门（即框架I与水箱，碱箱及补水泵联接的阀门），打开装置内所有阀门。b、 通过氮气进气阀向系统充入工业纯以上的氮气（充气时注意保持液位平衡），当压力升到1.0Mpa时关阀，检查系统有无泄漏点，在确认无泄漏点后，再升压到2.0Mpa，检查气密情况，最后升至3.2Mpa，检查泄漏情况并消除漏点。系统保压12小时，泄漏量为不超过6%为良好。否则，应找出泄漏点加以解决，直到合格为止。c、 启动碱液泵，循环12小时，停泵。d、 打开排污阀缓缓卸压，利用氮气压力排污卸压。2

15、.1.3碱液配制a、 关闭碱箱的所有阀门，通过进水阀向碱箱内注入少量水，再加CCl4等对碱箱进行清洗，然后用原料水洗涤箱体23遍，脏水从排污阀中排出。b、 配制15%KOH溶液，需加入分析纯或化学纯KOH结晶固体约35kg，配制时，碱箱内先加入适当的原料水，再缓缓加入KOH固体，直至KOH全部溶解为止。缓缓打开排污阀，用量筒取碱样，待温度降至30时，测定比重为1.18时则为合格。c、 按2.1.1c的步骤，将15%KOH溶液打入到制氢装置中，直至液位达到分离洗涤器分离段的中部，停碱循环泵。2.1.4自控、整流操作见电气、自控操作维护手册2.1.5开车前检查a、 详细检查电解槽外观及周围环境，严

16、禁散落导致短路的金属杂物，槽体清洁干燥。整流电缆（或铜排）连接良好。工艺管线整洁、稳固。排污畅通，建筑物不渗漏雨水。b、 工艺管线按流程安装连接正确无误。冷却水压应能满足工艺要求。c、 检查电气接地，防雷装置及气源时，应符合规范及说明书要求。d、 排空畅通，无冻结现象。2.1.6稀碱试运行a、 按电气，自控操作维护手册的要求，接通电源、气源，工作压力给定设在 0.4Mpa。补水泵启动开关打在手动档，液位联锁转换开关在解除联锁挡，控制系统处于正常工作状态。b、 按整流系统说明书，使整流装置处于备用状态。c、 所有阀门处于与气密性试验相同状态，打开充氮阀，向系统内充氮至0.3Mpa，然后关闭充氮阀

17、。d、 启动碱液泵，使循环量在0.6m3/h左右。e、 整流柜设在稳流挡，启动整流柜，使直流总电压在50V（操作方法详见整流柜说明书）注意控制系统是否控制良好并及时调整控制参数。在槽电压不超过50V的情况下，随着槽温上升，直流电流会上升到给定值500A。稳定后将液位上下限联锁转换开关置于联锁档。将补水泵置于自动加水档，并检查确保进水阀及水箱出水阀处于开启状态。f、 槽温升至60时，开启冷却水进口阀并调节温度控制，待槽温升至80后观察槽温的变化趋势，重新整定循环碱液循环量的给定值，使氧槽温稳定在85左右。在保持槽电压不超过50V的前提下，可适当提高电流，尽可能接近额定电流500A。g、 开车1小

18、时后，待工作压力稳定在1.0 Mpa，温度在50以上时可打开分析取样阀，分析氢、氧气纯度。详细操作见分析仪说明书。h、 工作温度在50以上运行3-4小时后，可逐步增大工作压力给定值到3.0Mpa，稀碱试运行48小时以上，循环量自行下降时要考虑清洗过滤器，然后再继续运行。i、 稀碱运行后停车（见正常停车一节）。停车后将碱液从排污阀中排出。制氢装置内注入原料水，循环清洗23遍，然后排掉。j、 清洗碱液过滤器，打开阀排污。2.1.7正常运行a、 配制重量浓度为30%的KOH溶液，需含结晶水20%的固体KOH约70kg，在30时，比重为1.281。同时加入添加剂化学纯以上的V2O5约0.5kg。b、

19、本节内运行步骤参照稀碱运行一节，只需注意额定状态下直流电的总电流为500A，工作温度不大于90，工作压力为3.2Mpa。c、 操作人员应每隔2小时作一次工作记录，每周作一次电室电压测定。2.1.8正常停车a、 补水泵手动开关置于手动档。b、 切断分析仪电源，分析气样流量调至0。c、 将整流柜总电流给定缓缓调到0。d、 使氢、氧分离洗涤器液位基本平衡。e、 调节碱液循环温度给定为0。f、 槽温降至50以下时，开排空阀，将压力给定缓缓降至0，使系统缓缓卸压为0。g、 碱液泵继续运行1-2小时后停泵。h、 切断电源、气源、冷却水之后，可关各阀，装置停车完成。2.1.9紧急停车a、 在紧急停车但无其它

20、故障的情况下，应尽快速将整流柜直流电流降到0位，切断补水泵电源，切断分析仪电源，调节阀门使氢氧两侧液位基本平衡，使系统处于保压状态。如果短时间内供电正常，可打开排气阀，通过自控系统按正常开车步骤开车，但产品气要排空，直至稳定。产品气合格后方可再供产品气。如果长时间停车待电，需手动开启调节阀在维持两侧液位基本稳定的情况下卸压，其它操作同上。b、 在需要紧急停车并要求将系统氢、氧气排放的情况下，则上述步骤中不再保压，将压力调节的压力给定降为0，使系统卸压或直接开启阀将所存气体排出，氢气则通过阻火器排至户外。c、 停机后要做好停机记录，供事后分析和处理。如紧急停车属设备故障，则需对故障进行认真分析和

21、排除，并对制氢装置重新调试，正常后方可投入运行。2.2氢气纯化装置与操作2.2.1开车准备从氮气吹扫阀（在氢气进气阀旁）向氢气纯化装置通入钢瓶氮气，进行吹扫和检漏，用氮气置换掉设备和管道内的空气。吹扫时慢慢地让设备升压，直到 3.2Mpa，再保压24小时，泄漏量每小时不超过0.5%为合格。最后将氮气放空。重复以上步骤2-3次，但只需升压至0.5Mpa即可将空气吹空。2.2.2开车运行a、 在触摸屏上将，打开仪表气源入口，调空气减压过滤器出口压力在0.14-0.18Mpa，定值器给定压力在0.0750.085Mpa。b、 运行0.5小时后，开分析仪取样阀，测定产品氢中的含水和含氧量，合格后，开氢

22、气出口阀，关氢气放空阀。2.2.3停车a、 关分析仪取样阀。b、 把制氢出口阀设置为放空状态，关仪表气源入口阀。2.3充灌系统的操作。2.3.1准备开车a、 用N2对储氢罐及充灌排进行吹扫和泄漏量试验（如有必要）。2.3.2开车运行a、 打开氢气纯化装置的产品氢出口阀，使出口阀在干燥状态，等干燥后的氢气合格后自动开始充罐。、装置的维护3.1制氢装置的维护3.1.1电解槽密封片为氟塑料，在运行了一段时间后，应观察垫片有无挤出、变形现象，有无碱液渗出，因为在一定的温度和压力下，氟塑料可能变形，如发现密封不良，可通过紧固拉紧螺杆的方法，使密封保持良好。3.1.2电解槽的隔膜采用石棉隔膜布，在运行过程

23、中，会有少量的短纤维及杂质颗粒掉下来，落到电解液即碱液中，在碱液循环过程中，最终沉积到碱液过滤器的滤网上，所以应定期清洗滤网，清洗步骤如下：a、 开旁通阀，缓慢打开排气阀(注意防止带出碱液伤人)，使过滤器内压力为常压，关阀。b、 卸掉过滤器顶盖，取出滤芯，用刷子洗刷滤网，洗干净后用原料水再冲洗。c、 打开排污阀，排掉污液，再用原料水清洗次，排污，关阀。d、 装好滤芯和顶盖，微微开启排气阀门以及碱液进口阀门，待碱液溢出后关闭阀门，开碱液出口阀，关旁通阀，使碱液循环量达正常流量。3.1.3在长期运行后，如发现换热器换热效果下降，则可能由于结垢所致，应该对装置冷却水系统进行除垢、疏通处理。3.1.4

24、有关电气，自控及仪表的维护等见相应的说明书和资料。3.2氢气纯化装置的维护3.2.1装置的气路系统必须保持良好的气密性，运转后，管接头和法兰垫片由于热胀冷缩容易引起泄露，应经常检查。、故障及排除4.1制氢装置故障情况产生原因排除方法4.1.1槽压过高或达不到额定压力a 压力调节不良重新校准变送器或修正给定值b调节阀阀位不正确或有阻塞校正阀位，消除阻塞c气体系统有阻塞检查并排除阻塞d系统有泄漏消除漏点4.1.2槽温过高a冷却水系统结垢或阻塞除垢，疏通冷却水系统b温度调节阀阀位不正确校准调节阀c温度调节仪调节不良修正给定值，检修变送器d冷却水压力低或流量小增大冷却水压及流量e碱循环量偏小增大循环量4.1.3氢氧两侧液位差过大a液位调节仪调节不良检查变送器，检查引讯管b氢氧两侧，调节阀阀位不正确，阀芯阻滞或泄漏校准调节阀，消除泄漏或更换调节阀c槽压过高与4.1.1作同步检查.碱液循环量下降a碱液泵故障检修碱液泵b过滤器阻力大清洗过滤器c碱循环系统有阻滞检查碱循环系统，消除阻滞d泵吸入口有气体吸入排尽气体e电源电压过高或过低解决电源问题f流量指示不准检查流量计4.1.5气体纯度指标低a分析系统不正常校正分析仪，恢复正常状态b原料水或碱液化学成分不合格更换碱液，使用合格原料水