水电解制氢装置说明书.doc

水电解制氢装置说明书 1  引言 FDQ型分立、分混式水电解制氢装置是天津市大陆制氢设备有限公司独立研发、设计、制造的具有21世纪初国际先进水平的高科技产品，其工艺流程先进、合理，控制方式安全、可靠，FDQ型水电解制氢装置已被国家科技部审定为国家创新基金高科技产品项目。我公司生产的电解槽采用了独特的槽体结构，对电极、密封垫片等材料都作了改进，通过实践证明，我公司生产的制氢设备在能耗等各项技术指标均处于世界领先水平。 1.1  水电解制氢装置用途 水电解制氢装置所制取的氢气可广泛用于电子、电力、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。 1.2  水电解制氢装置工作原理 1.2.1  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+1/2 O2 2  FDQ-250/2.5-IV型水电解制氢装置系统详述 2.1  系统的组成 系统由氢气制备系统、气液处理系统、加水补碱系统、除盐水冷却系统、供配电及控制系统等几部分组成。 2.1.1 氢气制备系统由电解槽（Z101）构成，在电流的作用下，水分解成氢气和氧气。 2.1.2气液处理系统由氢、氧分离器（R101、R102），碱液过滤器（F101、F102），碱液冷却器（E101、E102），氢、氧气体冷却器（E103、E104），氢气、氧气捕滴器（R103、R104），氢气、氧气气水分离器（R105、R106），氢、氧碱液循环泵（P101、P102、P103、P104）等和相关仪表、阀门组成，氢气制备系统输送过来的氢气、氧气、KOH溶液在氢、氧分离器内进行分离，分离后的氢气经冷却、捕滴后输送给氢气缓冲罐，分离后的氢气经冷却、捕滴后通过相关阀门自动放空处理。分离后的碱液在泵的作用下重新返回电解槽进行电解。电解过程中部分电能会转化成热能使电解槽的温度不断升高，为了使碱液在电解槽内保持需要的温度，则需要通过碱液冷却器将碱液的热量带走。通过调节碱液冷却器的冷却水流量，达到控制流回电解槽碱液温度的目的。 2.1.3加水补碱系统由两台补水泵（P201A、P201B）、一台配碱泵（P202）、1台原料水箱（R201）、2台碱液箱（R202A、R202B）及相关阀门构成。原料水箱的作用是盛装原料水，原料水箱内有一个鼓氧装置，其作用是将水中溶解的一些微量氮气用氧气置换掉，使氮气杂质的含量达到用户的要求。碱液箱的作用是配置碱液或盛装碱液，开启配碱泵，则碱液箱内的水开始在泵的作用下循环，逐渐将固体KOH加入到碱液箱中，直到碱液比重达到1.281为止，则30%氢氧化钾溶液配好。配好的碱液注入制氢系统使仍然需要使用配碱泵，此过程称为补碱。当制氢系统停车检修时，需要将系统内的碱液返回到碱液箱中，同样需要通过相关阀门的操作及启动配碱泵，此时碱液在管道中的流向与补碱时正好相反，此过程称为退碱。随着系统的运行，制氢系统内的原料水不断消耗，需要随时补充系统内的原料水，此动作靠补水泵来实现。补水泵为柱塞泵，泵的出口压力大于系统的运行压力，可以在制氢系统正常运行的情况下将水补充到制氢系统中。 2.1.4除盐水系统由除盐水箱一台、冷却水泵两台、板式换热器两台组成。整流柜在运行过程中由于电阻及磁场的存在，整流触发放出大量的热，为了将热量带走，需要用除盐水冷却整流柜。除盐水在冷却水泵的作用下在系统内闭式循环，通过板式换热器时，通过热传递将除盐水的热量传递给换热板另一侧的冷流体，从而保证整流柜的正常运行。 2.1.5供配电及控制系统 供配电部分由低压配电柜，仪表柜，程控柜和整流变压器、整流柜组成。整流变压器与整流柜将10KV的高压电转换为与电解槽相匹配的电压电流，通过铜排输送给电解槽。程控柜内安装有PLC（Programmable logic Controller可编程控制器），将预先编写好的程序写入PLC中，则PLC会按照程序要求输出信号，控制相关仪表、阀门的操作。从而实现整套设备的正常运行。 2.2  制氢系统工作流程 2.2. 1制氢系统的主机电解槽（位号Z101）由供配电系统（整流变压器、整流柜）提供直流电源，其具体连接程序为：10KV网电与整流变压器的输入端相连，此时网电给整流变压器提供10KV交流电源。整流变压器的两负极直接和电解槽（位号Z101）的两负极分别相连；正极接整流柜的正极输出端。整流柜的输出值为：电流7260A，电压196V的直流电。该过程完成了供配电系统给电解槽（位号Z101）提供电解用直流电源的功能，并根据电解槽（位号Z101）的负荷要求，只要调节整流柜输出值即可。 2.2.2制氢系统开车