京能山西京玉电厂制氢系统培训课件讲义.pptx

制氢站工艺流程及工作原理 京玉电厂制氢站设备 由河北电力设备厂成套提供 主要学习内容 制氢系统主要用途 制氢系统概述 制氢系统工艺流程 制氢系统工作原理 制氢站系统调节控制 分析仪表工作故障及定期维护说明 主要设备简介 制氢系统主要用途 一般对于火力发电厂氢冷机组来说，发电机运转时要发生能量消耗，这是有一种能（机械能）转变为另一种能（电能）时所不可避免的。这些损耗的能量最后都变成了热量，致使发电机的转子、定子、定子绕组等各部件的温度升高。因为发电机的部件都是有铜质和铁质材料制成的，所以把这种能量消耗叫做铜损和铁损。为了保证发电机，能在绕组绝缘材料允许的温度下长期运行，必须及时地把铜损和铁损所产生的热量导出，使发电机各主要部件的温升经常保持在允许的范围内。否则，发电机的温升就会继续升高，使绕组绝缘老化，出力降低，甚至烧坏，影响发电机的正常运行。因此，必须连续不断地将发电机产生的热量导出，这就需要采用氢气强制冷却。 制氢系统概述 制氢装置和贮存系统为发电机提供氢气冷却系统所需的氢气，其纯度和湿度应满足发电机氢气冷却系统的要求。我厂设备为一套完备的制氢工艺装置以及氢气贮存和分配系统。包括氢发生处理器（含电解槽、框架一、干燥装置、碱液泵）、框架二、框架三（含除盐水箱、碱液箱、注水泵）、氢气贮罐、压缩空气贮罐、除盐水闭式冷却装置以及系统内的电气及控制设备、管道、阀门和仪表等。 制氢系统工艺流程 电解制氢装置可分为十个子系统，其中包括： 气系统、氧气系统、碱液循环系统、气体排空系 统、补水系统、冷却水系统、排污系统、储氢系 统、充氢系统、除盐水箱补水系统。 京玉电厂制氢系统工艺流程图 京玉电厂制氢站储氢工艺流程图 京玉电厂制氢站冷却系统工艺流程图 水电解制氢原理： 一、氢气的性质： 氢气是无色、无臭、无味和无毒的可燃气体，它同氮气、氩气、甲烷等气体一样都是窒息气，扩散性强，还原性强，导热系数高。 氢气是一种易燃、易爆气体，在空气中的爆炸极限：上限75.5%，下限4%。在纯氧中的爆炸极限：上限94%，下限4%.氢气的着火性能随着温度和压力的不同而变化。 爆炸条件： 1.在爆炸的范围内 2.有热源及明火点 制氢系统工作原理 氢气的用途 氢气广泛用于电力、化学、冶金、电子等工业部门 在电力工业中，氢气可作为汽轮发电机的制冷却剂，导热系数高。 在化学化工方面，氢时合成品、氯化氢、有机合成的氢化反应，和油脂硬化等原料。 在冶金工业中，氢气的使用颇为广泛，在有色金属-钨、钛等生产和加工中，使用高纯度的氢气作为还原气。 氢气的优点：便于存储和运输，对环境无污染，被誉为“清洁”的新能源。 氢气制取方法 1、水电解：设备体积小、流程简单、纯度高、杂质少 且无污染，但能耗高，产量小。 2、氨分解：产气量大，但纯度低。 3、甲醇、天然气解列：能耗低，产量大，杂质复杂， 不易分离。 4、电解率：任何物质在电解过程中，在数量上的变化 都是服从法拉第定律。 电解时，在电极上析出的物资数量，与通过溶解的 电流强度和通电时间成正比，也就是说与通过溶解 的电量成正比。G=KeIt G-化学反应生物量 I-通过电流 T-通过时间 Ke-电化当量 水的电解 水的电离平衡式： 水存在下面的电离平衡: H2O = H+ + OH - 将一对电极插入水中，通以电流，氢离子逐渐向阴极移动，在阴极上取得电子被还原为 H2 。Na+或 K+离子在电解液的浓度下，其析出要比氢析出电位负的多，因此阴极上H+先放电，析出氢。OH一逐渐移向阳极，阳极失去电子而被氧化为O2 。 纯水是极弱的电解质， H+ 及OH一离子浓度极少，在 25 ℃ 时， [ OH—］ = 1 ×10-7-M．可以说纯水几乎是不导电的。所以在水电解时必须加入其它的强电解质，如 Na0H 或 KOH ，以增强导电能力。 此时： 阳极反应：4 OH一—4e = 2 H2O + O2 阴极反应：4 H2O + 4e = 2 H2 ↑ + 4 OH- 总反应 2 H2O = 2 H2 ↑ + O2 ↑ 从反应方程式得出： （1）水电解时，产生一份氧气和两份氢气。 （2）加入KOH或NaOH只起导电作用，在电解过程中不被消耗。 电解槽分类： 1、单极性电解槽：单极电解槽是由外部并联若干个电解槽组成的。而单元电解槽由若干个彼此交替的、彼此平行的阳极版和阴极版组成。对于一个电极而言只能做阳极或阴极。单极性电解槽安装、维修简便，效率低，体积大。 2、双极性压滤式电解槽： 双极性电解槽的极