水電解制氫裝置工藝流程5頁(yè)

1、第三節(jié) 水電解制氫裝置工藝流程1. 水電解制氫裝置的組成本裝置由電解槽、氣液處理器、整流裝置、控制柜（計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)）、加水泵、堿箱、水箱等幾大部分組成。2. 工藝流程簡(jiǎn)介2.1 氣體系統(tǒng)當(dāng)電解槽接通直流電源，電解電流上升到一定數(shù)值時(shí)，電解槽內(nèi)的水被電解成氫氣和氧氣。來(lái)自電解槽內(nèi)各電解小室陰極側(cè)的氫氣和堿液，借助循環(huán)泵的揚(yáng)程和氣體升力，進(jìn)入氫分離洗滌器的分離段（制氫量80m3/h的先進(jìn)入堿液換熱器，然后進(jìn)入分離器），在重力的作用下氫氣和堿液分離。分離后的氣體進(jìn)入洗滌段，對(duì)氣體進(jìn)行冷卻、洗滌（制氫量175m3/h的無(wú)洗滌）和除霧，然后進(jìn)入貯罐待用（對(duì)CNDQ型制氫裝置，氣體再經(jīng)過(guò)干燥處理才進(jìn)入貯

2、罐）。 氧氣分離過(guò)程基本相同。氧氣放空或進(jìn)入貯罐待用。2.2 電解液循環(huán)系統(tǒng)電解液循環(huán)的目的在于向電極區(qū)域補(bǔ)充電解消耗的純水，帶走電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣、氧氣和熱量，增加電極區(qū)域電解液的攪拌，減少濃差極化電壓，降低堿液中的含氣度，降低小室電壓，減少能耗等，以使電解槽在穩(wěn)定條件下工作。堿液循環(huán)量的大小影響槽內(nèi)小室電壓和氣體純度。對(duì)于一個(gè)特定的電解槽，應(yīng)有一個(gè)合適的循環(huán)量。一般槽內(nèi)電解液更換次數(shù)每小時(shí)24次。在常壓電解系統(tǒng)中，通常用自然循環(huán)，而在壓力電解系統(tǒng)中，因電解裝置體積小，管道細(xì)，氣液流通阻力大，加上電流密度較大，要求電解液更換的次數(shù)比較多，采用自然循環(huán)難于達(dá)到，一般采用強(qiáng)制循環(huán)。堿液在氫分離

3、器和氧分離器中，靠重力作用與氫、氧氣體分離后，通過(guò)氫氧分離器的連通管匯總，再經(jīng)堿液過(guò)濾器除去機(jī)械雜質(zhì)，然后由堿液循環(huán)泵把堿液送入電解槽，形成完整的電解液循環(huán)系統(tǒng)。2.3 氣體排空（氮?dú)庵脫Q）系統(tǒng)水電解制氫裝置設(shè)有充氮口，用于系統(tǒng)的氣密檢查與開(kāi)機(jī)前的氮?dú)庵脫Q。制氫系統(tǒng)開(kāi)車后，氫氣純度達(dá)到要求后才能被送到貯罐（或凈化設(shè)備），在未達(dá)到要求純度以前的氫氣可通過(guò)調(diào)節(jié)閥后的氣體放空閥放空。2.4 原料水補(bǔ)充系統(tǒng)電解過(guò)程中，裝置內(nèi)的原料水一直不停地在消耗，因此，為保證水電解的連續(xù)進(jìn)行，需定期向制氫裝置內(nèi)補(bǔ)充原料水。水箱中的水通過(guò)加水泵分別打入氫、氧洗滌器，然后通過(guò)溢流管，注入分離器下部的液相部分和循環(huán)堿液一

4、并進(jìn)入電解小室進(jìn)行連續(xù)電解，同時(shí)使電解液中堿的濃度保持在最佳濃度范圍。原料水通過(guò)注入洗滌器然后再溢流到分離器，可以稀釋洗滌器中的堿含量，降低產(chǎn)品氣的含堿度。為保證水電解制氫裝置壓力系統(tǒng)中的氣體和堿液在加水泵停轉(zhuǎn)期間不外漏，在加水管道上均裝有止回閥。運(yùn)行過(guò)程中，只開(kāi)啟單個(gè)補(bǔ)水回路，即只開(kāi)氫側(cè)或氧側(cè)補(bǔ)水回路。2.5 排污系統(tǒng)排污管道共分四處：第一處：為堿液過(guò)濾器底部，通過(guò)過(guò)濾器排污閥排出堿液和過(guò)濾器中過(guò)濾下來(lái)的石棉絨雜質(zhì)及污物。對(duì)CNDQ510型裝置，可通過(guò)拆卸管道過(guò)濾器法蘭來(lái)清除機(jī)械雜物。第二、三處：為水箱和堿箱底部排污口，通過(guò)其排污閥排出箱中的污物或殘液。第四處：從氫氣干燥部分的氣水分離器中排

5、出冷凝水（僅用于CNDQ510型裝置）。2.6 補(bǔ)堿系統(tǒng)CNDQ510裝置需補(bǔ)堿時(shí)，應(yīng)在停機(jī)泄壓狀態(tài)下進(jìn)行，按要求計(jì)算應(yīng)補(bǔ)充堿的數(shù)量，重新配制堿液，通過(guò)堿箱到電解槽的閥門系統(tǒng)將堿液打入電解槽中。3. 電解槽雙極性壓濾式電解槽以串聯(lián)式雙極性壓濾式電解槽為例，電解槽的極板也是垂直的，互相平行排列，電流只從一端極板導(dǎo)入，通過(guò)電極經(jīng)電解液，傳到下一塊極板，最后由另一端極板輸出。由于操作電壓的關(guān)系，造成電解槽電壓輸入端至輸出端的遞降，這樣就使得前一塊極板相對(duì)于次一塊極板就帶正電荷。因此，對(duì)同一塊極板而言，在前一個(gè)電解小室中作陰極，在下一個(gè)電解小室中就作陽(yáng)極，即每塊極板的正面是陰極，背面是陽(yáng)極。一塊板起著

6、兩種極性作用，因此稱為雙極性電解槽。單陽(yáng)極隔膜雙極性電極單陰極電解槽的每個(gè)小室由陽(yáng)極板、陽(yáng)副極網(wǎng)、隔膜、墊片、陰副極網(wǎng)、陰極板組成。在電解槽中，每塊極板既是陽(yáng)極又是陰極，中間極板為陽(yáng)極，左右端極板為陰極，極板面向中間極板的一側(cè)為陰極，另一側(cè)為陽(yáng)極。在陰極上產(chǎn)生氫氣，在陽(yáng)極上產(chǎn)生氧氣。在槽體上除中間極板、左端極板、右端極板外，按極板處的位置不同又分為左極板和右極板，它們的區(qū)別在于出氣孔的位置不同。電解槽是水電解制氫裝置的核心，它的使用壽命與操作維護(hù)緊密相關(guān)。嚴(yán)格地按照操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作使用是電解槽經(jīng)久耐用的關(guān)鍵所在。所以在使用中必須注意下述各點(diǎn)：（1） 槽溫控制在90以下；（2） 槽壓控制在規(guī)定

7、值范圍內(nèi)；（3） 電解液循環(huán)量控制在正常值；（4） 密切監(jiān)視氣體純度； （5）按時(shí)測(cè)量小室電壓，測(cè)電壓時(shí)注意電極方向，且不能讓電壓表某一極棒的觸頭同時(shí)接觸兩片極板造成短路； （6）電解槽上一定要清理干凈，不得有金屬物和堿液等導(dǎo)電介質(zhì)，周圍不能放置其它金屬物品，以防不慎落在槽體上造成小室短路；（7）定期清洗過(guò)濾器，清除濾網(wǎng)上的石棉絨毛和其它雜質(zhì)；（8）向槽體內(nèi)補(bǔ)充的原料水水質(zhì)一定要符合要求。電解質(zhì)為分析純或優(yōu)級(jí)純NaOH或KOH，定期測(cè)量堿液濃度，使?jié)舛忍幱诤线m值。（9）電解槽前放一橡膠板，測(cè)量電壓時(shí)踏于橡膠板上，以確保操作人員的安全。重點(diǎn)提醒： 1、設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停車（一般超過(guò)12小時(shí)）時(shí)，必須全部泄壓，用氮?dú)庵脫Q，開(kāi)車前再次氮?dú)庵脫Q，取樣分析合格后方可開(kāi)車。短時(shí)間停車，應(yīng)將溫度降至50以下，保持液位平衡，壓力不得超過(guò)0.1MPa，并將所有外接口閥門關(guān)閉保持系統(tǒng)正壓。 2、設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中，突然停電，造成循環(huán)泵停運(yùn)。此時(shí)應(yīng)將設(shè)備內(nèi)全部氣體