电厂化学水处理之水电解制氢装置及工艺流程

3电厂化学水处理之水电解制氢装置及工艺流程一、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、复原气和燃料气。二．水电解制氢装置工作原理电解水是直流电通过KOHNaOH如下：阴极：2HO+2e→H+2OH-2 2阳极：2OH--2e→HO+1/2O2 2总反响式：HO=H+1/2O2 2 2氢气枯燥工作原理氢气枯燥是把水电解制取的氢气，利用分子筛承受常温吸附法去除氢气中的水份。其的水份解析，从而到达枯燥系统连续使用的目的。三．FDQG5/3.2-IV型水电解制氢枯燥装置系统详述：系统由氢气制备及枯燥系统、除盐水冷却系统、气体安排系统、储气系统四局部组成。氢气制备及枯燥系统氢气制备及枯燥系统主要由水电解制氢、枯燥局部，供配电及掌握局部和加水配碱局部构成。水电解制氢、枯燥局部〔制氢枯燥装置框架〕该局部由电解槽1-0，氢、氧分别器1-0、1-0，氢、氧碱液过滤器1-0、1-0，氢、氧碱液冷却器1-0、1-0，氢气、氧气冷却器1-01-0，氢气、氧气捕滴器1-1、1-1，氢气、氧气气水分别器1-1、1-12，氢、氧碱液循环泵1-21-19〕和相关仪表、阀门组成。供配电及掌握局部MCC7PLC6〔4组成。加水配碱局部〔补配水碱系统框架〕加水配碱局部由原料水箱3-0，碱液箱3-0，配碱泵3-0，补水泵组成。水电解制氢枯燥局部工作流程：〔1-01〕挨次为380，50H380V三相五线电源接入供配电局部抽屉式开关柜，由抽屉式开关柜〕分别供给PLC掌握柜6、动力柜〕可控硅整流柜4。系统的电解电源由可控1020A电压为57V4.7kwh/N3H2该过程完成了供配电局部给电解〔1-0供给电解用直流电源的功能的负荷要求，通过调整可控硅整流柜〔4〕的输出值，即可实现产氢量的调整。制氢枯燥局部的主机电解槽〔1-01〕由配碱泵〔3-03〕供给30%浓度KOH的电解质，系统停车时由配碱泵〔3-03〕完成碱液回收的工作。由补水泵〔3-04〕供给在电解过程中消耗的水及系统损失的碱。配碱：系统状态：在碱箱3-0〕中参加依据系统用量而计算的水，启动配碱泵3-03，进展碱箱中水的循环，进展系统的配碱工作，此时阀门的状态为〔此时系统中全部手动阀门处于关闭状态〕BV-18、BV-19开启，假设配碱泵的工作正常，水的循环正常，少量屡次地30%KOH溶液所需要的KOH1.281时，配碱工作完毕。配碱完毕时先停配碱泵3-0，然后关闭BV-1BV-19阀门至此配碱工作完毕。KOH〔100%计算〕=30%×溶液的体积×溶液的比重。注：30℃时，15%KOH溶液比重为1.18〔系统稀碱开车时碱液浓度及比重。30℃时，30%NaOH1.281〔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，依据需要，配碱泵〔3-03〕将配好的碱液打入系统中，且留意碱液在氢氧分别器〔1-03、1-02〕〔1/3〕此时阀门状态为：SV-04、SV-05、BV-05、BV-06、BV-03、BV-04、BV-01、BV-02、BV-19、BV-24、当液位到达氢、氧分别器〔1-03、1-02〕磁翻转液位计指定高度时关闭配碱泵同时关闭阀门BV-03、BV-04、BV-19、BV-24。然后适当翻开阀门SV-01、SV-02，当阀门口有碱液向外溢出时关闭阀门SV-01、SV-02，以排解系统管线中的气体，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修理或有其他要求，系统碱液需回收时，启动配碱泵〔3-03〕将系SV-0SV-0BV-0、BV-0BV-0、BV-02、BV-03、BV-04、BV-23、BV-18翻开，此时补水配碱系统中全部阀门关闭。碱液回收后，停配碱泵3-0，关闭阀门BV-2BV-1BV-0BV-04完毕碱液回收工作。制氢枯燥过程〔该过程进展前必需用氮气置换，置换流程详见此章节1.6。制氢过程〔1-0〔1-01-0〔1-0、1-0，氢、氧碱液冷却器1-0、1-0，氢气、氧气冷却器1-01-0，氢气、氧气捕滴器1-1、1-1，氢气、氧气气水分别器1-1、1-12，氢、氧碱液循环泵1-21-19〕和相关仪表、阀门组成。以下手动阀门为开启状态：BV-01BV-02BV-05BV-06BV-09BV-10气动薄膜调整阀由PLC1-11-2过程的碱液循环。按氢、氧碱液流程分述如下：1〕氧碱液在氧碱液循环泵〔1-19〕作用下由氧分别器〔1-02〕经泵〔1-19〕过氧碱液过滤器1-0、氧碱液冷却器1-0〕打入电解槽1-0〕氧侧、经电解后形成氧气与KOH的混合液流回氧分别器1-0、混合液在氧分别器1-0〕经气液分别后液体经泵重打入电解槽进展电解过程，气体经氧气体冷却器1-08，氧气捕滴器1-1〕过气水分别器〔1-12〕将冷凝水排放后，再经气动薄膜调整阀〔PV-1〕调整开度，放入大气，实现制氢系统压力自动调整。〔〕其中AV-0、AV-06在肯定时间内交替启闭，实现冷凝水的排放要求。〔2〕通过调整阀PV-1的开度掌握系统的压力，保持系统内的压力。2〕氢碱液在氢碱液循环泵〔1-20〕作用下由氢分别器〔1-03〕经泵〔1-20〕过氢碱液过滤器1-0、氢碱液冷却器1-0〕打入电解槽1-01〕KOH的混合液流回氢分别器1-0，混合液在氢分别器1-0〕经气液分别后液体经泵重打入电解槽进展电解过程1-01-11-1〕将冷凝水排放后，再经气动薄膜调整阀〔LV-1〕调整开度放入大气，实现制氢系统产氢量的自动调整。〔〕其中AV-0AV-04在肯定时间内交替启闭，实现冷凝水的排放要求。〔2〕通过调整阀LV-1电解过程的循环回路氢氧分别器碱液循环泵氢氧分别器碱液循环泵碱液过滤器电解槽碱液冷却器枯燥局部按常温吸附法去除氢气中的水份，用电加热方法依据分子筛再生的原理实现〔1-151-16〕〔1-17、1-18〕和气体过滤器及相应的阻火器、仪表、阀门组成。枯燥局部设两台吸附枯燥器〔1-15、1-16〕一台工作，另一台再生，相互切换，交替工作，连续供气。1〕〔1-15〕〔1-16〕AV-24〔1-16〕进展内局部子筛的加热再生，气体经氢气气体冷却器〔1-18〕通过阀门AV-14、AV-13进入1-171-151-14一环节。氢气中的水分在气体冷却器中分散经阀AV-16、AV-15定时通过排水水封〔12〕排凝。2〕枯燥器〔1-15〕吸附〔1-16〕吹冷过程上一过程阀门工作状态不变，停顿枯燥器〔1-16〕的加热，进展枯燥器〔1-16〕的吹冷过程。氢气流程不变。3〕枯燥器〔1-15〕吸附〔1-16〕反吹过程AV-23AV-17AV-16翻开AV-14AV-24SV-08阀门状态依据再生气用量已调好〔常开〕AV-23、AV-13〔1-17〕进入枯燥器〔1-15〕连续进展吸附工作，产出枯燥后氢气一局部经氢气过滤器供给下一系统SV-08AV-17、反吹进入枯燥器1-1，使枯燥器1-1〕入口端及内部充入枯燥后的产品气，充入氢气经氢气冷却器1-1，经AV-16阀排入氢气排水水封。4〕枯燥器1-1〕1-1〕自冷过程在上一流程阀门工作状态下AV-1AV-2AV-1〔1-1、枯燥器1-15、氢气过滤器连续供气。此过程由于枯燥器1-1〕状态，所以工作在自然冷却状态。5〕枯燥器1-1〔1-1〕吸附过程在上一流程阀门工作状态下，翻开AV1，使氢气分别经氢气冷却器冷却、枯燥器1-1〔1-1〕吸附后，进入氢气过滤器。产出产品气，供给下一系统。6〕以下工作流程为：a.枯燥器1-1〕1-1〕吸附过程b.枯燥器1-1〕1-1〕吸附过程c.枯燥器1-1〕1-1〕吸附过程d.枯燥器1-1〕1-1〕吸附过程e.枯燥器1-1〔1-1〕吸附过程5a.电解槽(1-01)电解槽是水电解制氢主体设备,在槽体内充入30%KOH水溶液,在直流电解作用下水发生分解,阴极外表产生氢气,阳极外表产生氧气。此设备为电解系统的核心部件。b.氢氧分别器1-0〔1-0〕分别原理：碱液和气体凭借各自的重力和浮力进展有效的分别。氢氧分别器的尺寸及构成参见设备外形图。c.氢氧冷却器1-0〔1-0〕作用：通过换热过程，把氢，氧气体的温度降下来，有利于下一工序的进展，并满足用户用气安全温度的要求。d.氢氧捕滴器(1-11、1-10)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。氢氧捕滴器的尺寸及构成参见设备外形图。e.氢、氧碱液过滤器〔1-05、1-04〕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。碱液过滤器的尺寸及构成参见设备外形图。f.氢、氧碱液冷却器〔1-07、1-06〕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。碱液冷却器的尺寸及构成参见设备外形图。f.〔1-15、1-16〕枯燥器的尺寸及构成参见设备外形图。g.〔1-17、1-18〕作用：枯燥器的冷却器，再生时，由于温度较高，保护阀内密封件和工艺要求气体温度。气体冷却器的尺寸及构成参见设备外形图。h.氢、氧碱液循环泵1-2、1-1。的循环。技术参数：扬程2.2m 流量2.0m3/h功率2.2KW防爆等级dIICT3i.〔3-04〕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。技术参数：理论流量：9.83L/min，工作压力：6.0Mpa，电机功率：1.1KW，j.〔3-03〕与碱液箱实现配碱功能，并有系统开车注碱的作用。技术参数：扬程15m流量6.6m3/h 功率1.1KWk.〔3-01〕作用：用于水电解制氢装置盛装原料水,以便准时的补水，配碱工作。原料水箱的尺寸及构成参见设备外形图。l.〔3-02〕作用：用于水电解制氢装置盛装碱液或配置碱液。碱液箱的尺寸及构成参见设备外形图。m.作用：用于氢气放空时阻挡外界明火，保证设备安全运行。n.作用：起切断和安全排气作用。1.6N2置换流程系统状态：停车、常压，纯水清洗〔系统充水至分别器液位1/3处或更高，这样可减少氮气置换时的氮气用量〔AV-02SV-03BV-10、LV-01、AV-23、AV-13、AV-14、AV-12、AV-17、SV-08、向制氢系统充入氮气至0.3MPa闭AV-02，翻开AV-10、AV-18，氮气释放，当压力到0.1MPa时，关闭AV-10、AV-18，重翻开AV02向系统注入氮气至0.3MPa后关闭AV-0AV-1AV-18释放氮气压力至3~4除盐水冷却系统除盐水冷却系统主要是由除盐水箱、换热器、泵、阀及相关仪表组成。它是保证制电解水制氢系统图理1-01-------01---11------11----21--03-0304T3LSBV-15LH301名称RBV-16AV-014LIBV-17BV-18BV-19BV-20302BV-14接至另一台框架(N口〕BV-22BV-213-03接至压缩空气储罐(设置在接线箱内〕3-043-04B CMBV-13UBV-24BV-231PIAAV-07HSNLVQ4TICCHK供气动调整阀PV-1接至另一台框架(K口〕CV-01BV-09BV-05X1FISM1AV-06AV-05LAV-081-21SV-06A1-06Hφ18X2-SSL1-082TI1-04SV-011-02GBV-11BV-011-10BV-07BV-03F1 1TV-1LHHBV-121PISH1-01DBV-08BV-04E2L HBV-021-111-05SV-021-0341-091-071TI567AV-09BV-06SV-07AV-04AV-031AIABV-10H2FISLM21-22LV-1接氮气管线AV-02SV-03OCV-033TI01-VA压缩空气进口BV-38BV-37SFV-05 AV-15AV-23SV-261罐气 空1-1710BV-391SaY11AV-19L1-15SV-2721PIAV-13SV-09AV-11SV-08AV12SV-1188 6TIS5WYV-0197TIS1-14AV-14CV-03AV-24AV171-16AV251211至储氢罐JAV-161-18SV-13PSV-1210PI1-081-01-01