Ալկալային էլեկտրոլիզի ջրային համակարգի մանրամասն բացատրություն

Էլեկտրոլիտիկջրածինըարտադրական միավորը ներառում է ջրի էլեկտրոլիզի ամբողջական փաթեթջրածինըարտադրական սարքավորումներ՝ հիմնական սարքավորումներով, ներառյալ.

1. Էլեկտրոլիտիկ բջիջ

2. Գազային հեղուկի բաժանման սարք

3. Չորացման և մաքրման համակարգ

4. Էլեկտրական մասը ներառում է՝ տրանսֆորմատոր, ուղղիչ պահարան, PLC կառավարման պահարան, գործիքների պահարան, բաշխիչ պահարան, վերին համակարգիչ և այլն։

5. Օժանդակ համակարգը հիմնականում ներառում է. օդային կոմպրեսոր և այլն

ջրածնի և թթվածնի հովացուցիչներ, և ջուրը հավաքվում է կաթիլային թակարդով, նախքան կառավարման համակարգի հսկողության տակ ուղարկելը. Էլեկտրոլիտը անցնում էջրածինըև թթվածնային ալկալային զտիչներ, ջրածնի և թթվածնային ալկալային հովացուցիչներ, համապատասխանաբար, շրջանառության պոմպի գործողության ներքո, այնուհետև վերադառնում են էլեկտրոլիտիկ բջիջ հետագա էլեկտրոլիզի համար:

Համակարգի ճնշումը կարգավորվում է ճնշման կառավարման համակարգով և դիֆերենցիալ ճնշման վերահսկման համակարգով, որպեսզի բավարարի ներքևում գտնվող գործընթացների և պահեստավորման պահանջները:

Ջրի էլեկտրոլիզի արդյունքում ստացված ջրածինը ունի բարձր մաքրության և ցածր կեղտերի առավելություններ: Սովորաբար, ջրի էլեկտրոլիզի արդյունքում առաջացած ջրածնի գազի կեղտերը միայն թթվածին և ջուր են՝ առանց այլ բաղադրիչների (որը կարող է խուսափել որոշակի կատալիզատորների թունավորումից): Սա հարմարավետություն է ապահովում բարձր մաքրության ջրածնի գազի արտադրության համար, և մաքրված գազը կարող է համապատասխանել էլեկտրոնային կարգի արդյունաբերական գազերի ստանդարտներին:

Ջրածնի արտադրության ստորաբաժանման կողմից արտադրվող ջրածինը անցնում է բուֆերային բաքով՝ կայունացնելու համակարգի աշխատանքային ճնշումը և հետագայում ազատ ջուրը ջրածնից հեռացնելու համար:

Ջրածնի մաքրման սարք մտնելուց հետո ջրի էլեկտրոլիզի արդյունքում առաջացած ջրածինը հետագայում մաքրվում է՝ օգտագործելով կատալիտիկ ռեակցիայի և մոլեկուլային մաղի կլանման սկզբունքները՝ ջրածնից թթվածինը, ջուրը և այլ կեղտերը հեռացնելու համար:

Սարքավորումը կարող է ստեղծել ջրածնի արտադրության ավտոմատ ճշգրտման համակարգ՝ ըստ փաստացի իրավիճակի: Գազի բեռի փոփոխությունը կհանգեցնի ջրածնի պահեստավորման բաքի ճնշման տատանումների: Պահպանման բաքի վրա տեղադրված ճնշման հաղորդիչը PLC-ին կթողարկի 4-20 մԱ ազդանշան՝ սկզբնական սահմանված արժեքի հետ համեմատելու համար, իսկ հակադարձ փոխակերպումից և PID-ի հաշվարկից հետո 20-4 մԱ ազդանշան կթողարկի ուղղիչ պահարան՝ կարգավորելու չափը: էլեկտրոլիզի հոսանք՝ դրանով իսկ հասնելով ջրածնի արտադրության ավտոմատ ճշգրտման նպատակին՝ ըստ ջրածնի բեռի փոփոխության։

Ջրի էլեկտրոլիզի միջոցով ջրածնի արտադրության գործընթացում միակ ռեակցիան ջուրն է (H2O), որին անհրաժեշտ է անընդհատ հում ջուր մատակարարել ջրի համալրման պոմպի միջոցով: Լրացման դիրքը գտնվում է ջրածնի կամ թթվածնի բաժանարարի վրա: Բացի այդ, ջրածինը և թթվածինը պետք է փոքր քանակությամբ ջուր վերցնեն համակարգից դուրս գալուց: Ցածր ջրի սպառում ունեցող սարքավորումները կարող են սպառել 1L/Nm ³ H2, մինչդեռ ավելի մեծ սարքավորումները կարող են նվազեցնել այն մինչև 0,9L/Nm ³ H2: Համակարգը շարունակաբար լիցքավորում է չմշակված ջուրը, որը կարող է պահպանել ալկալային հեղուկի մակարդակի և կոնցենտրացիայի կայունությունը: Այն կարող է նաև ժամանակին համալրել արձագանքված ջուրը՝ ալկալային լուծույթի կոնցենտրացիան պահպանելու համար:

1. Տրանսֆորմատորային ուղղիչ համակարգ

Այս համակարգը հիմնականում բաղկացած է երկու սարքերից՝ տրանսֆորմատորից և ուղղիչ պահարանից։ Դրա հիմնական գործառույթն է փոխարկել 10/35 ԿՎ AC էներգիան, որը տրամադրվում է առջևի սեփականատիրոջ կողմից էլեկտրոլիտիկ բջիջի կողմից պահանջվող DC էներգիայի և էլեկտրոլիտիկ բջիջին DC էներգիա մատակարարելու համար: Մատակարարվող էներգիայի մի մասն օգտագործվում է ջրի մոլեկուլները ջրածնի և թթվածնի ուղղակիորեն քայքայելու համար, իսկ մյուս մասը առաջացնում է ջերմություն, որն իրականացվում է ալկալային հովացուցիչի կողմից հովացման ջրի միջոցով:

Տրանսֆորմատորների մեծ մասը նավթային են: Եթե ​​տեղադրվում են ներսում կամ կոնտեյների ներսում, կարող են օգտագործվել չոր տիպի տրանսֆորմատորներ: Էլեկտրոլիտիկ ջրի ջրածնի արտադրության սարքավորումների համար օգտագործվող տրանսֆորմատորները հատուկ տրանսֆորմատորներ են, որոնք պետք է համապատասխանեցվեն յուրաքանչյուր էլեկտրոլիտիկ բջիջի տվյալների համաձայն, ուստի դրանք հարմարեցված սարքավորումներ են:

Ներկայումս ամենից հաճախ օգտագործվող ուղղիչի կաբինետը թրիստորի տեսակն է, որն ապահովվում է սարքավորումների արտադրողների կողմից՝ երկար օգտագործման, բարձր կայունության և ցածր գնի պատճառով: Այնուամենայնիվ, լայնածավալ սարքավորումները ճակատային վերականգնվող էներգիային հարմարեցնելու անհրաժեշտության պատճառով, թրիստորային ուղղիչ պահարանների փոխակերպման արդյունավետությունը համեմատաբար ցածր է: Ներկայումս ուղղիչ պահարանների տարբեր արտադրողներ ձգտում են ընդունել նոր IGBT ուղղիչ պահարաններ: IGBT-ն արդեն շատ տարածված է այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են հողմային էներգիան, և ենթադրվում է, որ IGBT ուղղիչ պահարանները զգալի զարգացում կունենան ապագայում:

1. Բաշխիչ կաբինետ համակարգ

Բաշխիչ կաբինետը հիմնականում օգտագործվում է էներգիա մատակարարելու տարբեր բաղադրիչներին շարժիչներով ջրածնի թթվածնի բաժանման և մաքրման համակարգում էլեկտրոլիտիկ ջրի ջրածնի արտադրության սարքավորումների հետևում, ներառյալ 400V կամ սովորաբար կոչվում է 380V սարքավորում: Սարքավորումը ներառում է ալկալիների շրջանառության պոմպը ջրածնի թթվածնի բաժանման շրջանակում և դիմահարդարման ջրի պոմպը օժանդակ համակարգում; Չորացման և մաքրման համակարգում ջեռուցման լարերի էլեկտրամատակարարումը, ինչպես նաև ամբողջ համակարգի համար անհրաժեշտ օժանդակ համակարգերը, ինչպիսիք են մաքուր ջրի մեքենաները, սառեցնող սարքերը, օդային կոմպրեսորները, հովացման աշտարակները և հետևի ջրածնի կոմպրեսորները, հիդրոգենացման մեքենաները և այլն: ., ներառում է նաև ամբողջ կայանի լուսավորության, մոնիտորինգի և այլ համակարգերի էլեկտրամատակարարումը։

1. Cինտրոլ համակարգ

Կառավարման համակարգը իրականացնում է PLC ավտոմատ հսկողություն: PLC-ն սովորաբար ընդունում է Siemens 1200 կամ 1500-ը և հագեցած է մարդ-մեքենա փոխազդեցության ինտերֆեյսի սենսորային էկրանով: Սարքավորման յուրաքանչյուր համակարգի աշխատանքը և պարամետրերի ցուցադրումը, ինչպես նաև կառավարման տրամաբանության ցուցադրումն իրականացվում է սենսորային էկրանով:

5. Ալկալի լուծույթի շրջանառության համակարգ

Այս համակարգը հիմնականում ներառում է հետևյալ հիմնական սարքավորումները.

Ջրածնի թթվածնի բաժանարար – Ալկալի լուծույթի շրջանառության պոմպ – Փական – Ալկալի լուծույթի զտիչ – Էլեկտրոլիտիկ բջիջ

Հիմնական գործընթացը հետևյալն է. ջրածնային թթվածնի բաժանարարում ջրածնի և թթվածնի հետ խառնված ալկալային լուծույթը բաժանվում է գազ-հեղուկ բաժանարարով և վերադարձվում է ալկալային լուծույթի շրջանառության պոմպ: Ջրածնի բաժանարարը և թթվածնի բաժանարարը միացված են այստեղ, իսկ ալկալային լուծույթի շրջանառության պոմպը շրջանառում է ռեֆլյուքսված ալկալային լուծույթը դեպի փականը և ալկալային լուծույթի ֆիլտրը հետևի վերջում: Այն բանից հետո, երբ ֆիլտրը զտում է մեծ կեղտերը, ալկալային լուծույթը շրջանառվում է էլեկտրոլիտիկ բջիջի ներսում:

6. Ջրածնային համակարգ

Ջրածին գազը առաջանում է կաթոդային էլեկտրոդի կողմից և հասնում է տարանջատողին ալկալային լուծույթի շրջանառության համակարգի հետ միասին: Անջատիչի ներսում ջրածնային գազը համեմատաբար թեթև է և բնականաբար առանձնացված է ալկալային լուծույթից՝ հասնելով տարանջատողի վերին հատվածին։ Այնուհետև այն անցնում է խողովակաշարերի միջով՝ հետագա տարանջատման համար, սառչում է սառեցնող ջրով և հավաքվում է կաթիլային բռնիչով, որպեսզի հասնի մոտ 99% մաքրության՝ մինչև վերջնամասի չորացման և մաքրման համակարգին հասնելը:

Էվակուացիա. Ջրածնի գազի տարհանումը հիմնականում օգտագործվում է գործարկման և անջատման ժամանակաշրջաններում, աննորմալ գործառնությունների կամ երբ մաքրությունը չի համապատասխանում ստանդարտներին, ինչպես նաև անսարքությունների վերացման համար:

7. Թթվածնային համակարգ

Թթվածնի ուղին նման է ջրածնի ճանապարհին, այն տարբերությամբ, որ այն իրականացվում է տարբեր բաժանարարներում։

Դատարկ. Ներկայումս նախագծերի մեծ մասն օգտագործում է թթվածնի դատարկման մեթոդը:

Օգտագործում. թթվածնի օգտագործման արժեքը նշանակալի է միայն հատուկ նախագծերում, ինչպիսիք են այնպիսի ծրագրեր, որոնք կարող են օգտագործել և՛ ջրածին, և՛ բարձր մաքրության թթվածին, ինչպիսիք են օպտիկամանրաթելային արտադրողները: Կան նաև մի քանի խոշոր նախագծեր, որոնք տեղ են հատկացրել թթվածնի օգտագործման համար: Հետին պլանի կիրառման սցենարները նախատեսված են չորացումից և մաքրումից հետո հեղուկ թթվածնի արտադրության համար, կամ ցրման համակարգերի միջոցով բժշկական թթվածնի համար: Այնուամենայնիվ, օգտագործման այս սցենարների ճշգրտությունը դեռ լրացուցիչ հաստատման կարիք ունի:

8. Սառեցման ջրի համակարգ

Ջրի էլեկտրոլիզի գործընթացը էնդոթերմիկ ռեակցիա է, և ջրածնի արտադրության գործընթացը պետք է ապահովվի էլեկտրական էներգիայով: Այնուամենայնիվ, ջրի էլեկտրոլիզի գործընթացում սպառված էլեկտրական էներգիան գերազանցում է ջրի էլեկտրոլիզի ռեակցիայի տեսական ջերմության կլանումը: Այլ կերպ ասած, էլեկտրոլիզի խցում օգտագործվող էլեկտրաէներգիայի մի մասը վերածվում է ջերմության, որը հիմնականում օգտագործվում է սկզբում ալկալային լուծույթի շրջանառության համակարգը տաքացնելու համար՝ բարձրացնելով ալկալային լուծույթի ջերմաստիճանը մինչև 90 ± 5 ջերմաստիճանի պահանջվող միջակայքը: ℃ սարքավորումների համար։ Եթե ​​էլեկտրոլիզի բջիջը շարունակում է գործել անվանական ջերմաստիճանը հասնելուց հետո, ապա առաջացած ջերմությունը պետք է իրականացվի սառեցման ջրով, որպեսզի պահպանվի էլեկտրոլիզի ռեակցիայի գոտու նորմալ ջերմաստիճանը: Էլեկտրոլիզի ռեակցիայի գոտում բարձր ջերմաստիճանը կարող է նվազեցնել էներգիայի սպառումը, բայց եթե ջերմաստիճանը չափազանց բարձր է, էլեկտրոլիզի խցիկի դիֆրագմը կվնասվի, ինչը նույնպես կվնասի սարքավորումների երկարաժամկետ շահագործմանը:

Այս սարքի շահագործման օպտիմալ ջերմաստիճանը պետք է պահպանվի 95 ℃-ից ոչ ավելի: Բացի այդ, առաջացած ջրածինը և թթվածինը նույնպես պետք է սառեցվեն և խոնավացվեն, իսկ ջրով հովացվող թրիստորային ուղղիչ սարքը նույնպես հագեցած է անհրաժեշտ հովացման խողովակաշարերով:

Խոշոր սարքավորումների պոմպի մարմինը նույնպես պահանջում է հովացման ջրի մասնակցություն:

1. Ազոտի լցման և ազոտի մաքրման համակարգ

Նախքան սարքի վրիպազերծումը և շահագործումը, պետք է համակարգում անցկացվի ազոտի ամրության ստուգում: Նախքան նորմալ գործարկումը, անհրաժեշտ է նաև մաքրել համակարգի գազային փուլը ազոտով, որպեսզի համոզվեք, որ գազը գազաֆազային տարածության մեջ ջրածնի և թթվածնի երկու կողմերում հեռու է դյուրավառ և պայթուցիկ տիրույթից:

Սարքավորումն անջատվելուց հետո կառավարման համակարգը ավտոմատ կերպով կպահպանի ճնշումը և որոշակի քանակությամբ ջրածին և թթվածին կպահի համակարգի ներսում: Եթե ​​գործարկման ընթացքում ճնշումը դեռ առկա է, մաքրման գործողություն կատարելու կարիք չկա: Այնուամենայնիվ, եթե ճնշումը լիովին թուլանա, անհրաժեշտ է կրկին կատարել ազոտի մաքրման գործողություն:

1. Ջրածնի չորացման (մաքրման) համակարգ (ըստ ցանկության)

Ջրի էլեկտրոլիզից պատրաստված ջրածնային գազը խոնավացվում է զուգահեռ չորանոցով և վերջապես մաքրվում է նիկելային խողովակի ֆիլտրով չոր ջրածնի գազ ստանալու համար: Արտադրանքի ջրածնի նկատմամբ օգտագործողի պահանջների համաձայն՝ համակարգը կարող է ավելացնել մաքրման սարք, որը մաքրման համար օգտագործում է պալադիումի պլատինի բիմետալիկ կատալիտիկ դեզօքսիգենացիա:

Ջրի էլեկտրոլիզի ջրածնի արտադրության միավորի կողմից արտադրվող ջրածինը բուֆերային տանկի միջոցով ուղարկվում է ջրածնի մաքրման միավոր:

Ջրածնային գազը սկզբում անցնում է թթվածնազրկման աշտարակի միջով, և կատալիզատորի ազդեցության տակ ջրածնի գազի թթվածինը փոխազդում է ջրածնի գազի հետ՝ առաջացնելով ջուր։

Ռեակցիայի բանաձև՝ 2H2+O2 2H2O:

Այնուհետև ջրածնի գազն անցնում է ջրածնային կոնդենսատորով (որը սառեցնում է գազը՝ ջրի գոլորշիները ջրի մեջ խտացնելու համար, որը ավտոմատ կերպով դուրս է գալիս համակարգից դուրս՝ կոլեկտորի միջոցով) և մտնում է կլանման աշտարակ։