전해질수소생산 장치에는 물 전기분해의 완전한 세트가 포함됩니다.수소다음을 포함한 주요 장비를 갖춘 생산 장비:
1. 전해조
2. 기액분리장치
3. 건조 및 정화 시스템
4. 전기 부품에는 변압기, 정류기 캐비닛, PLC 제어 캐비닛, 계측기 캐비닛, 배전 캐비닛, 상위 컴퓨터 등이 포함됩니다.
5. 보조 시스템에는 주로 알칼리 용액 탱크, 원료 물 탱크, 보충수 펌프, 질소 실린더/모선 등이 포함됩니다. 6. 장비의 전체 보조 시스템에는 순수 기계, 냉각탑, 냉각기, 공기 압축기 등
수소 및 산소 냉각기와 물은 제어 시스템의 제어하에 보내지기 전에 드립 트랩에 의해 수집됩니다. 전해질이 통과합니다.수소순환 펌프의 작용하에 산소 알칼리 필터, 수소 및 산소 알칼리 냉각기가 각각 추가 전기 분해를 위해 전해조로 돌아갑니다.
시스템의 압력은 압력 제어 시스템과 차압 제어 시스템에 의해 조절되어 다운스트림 프로세스 및 저장 요구 사항을 충족합니다.
물을 전기분해하여 생산된 수소는 순도가 높고 불순물이 낮다는 장점이 있습니다. 일반적으로 물 전기분해로 생성된 수소 가스의 불순물은 산소와 물뿐이며 다른 구성 요소는 없습니다(특정 촉매의 중독을 방지할 수 있음). 이는 고순도 수소가스 생산의 편의성을 제공하며, 정제된 가스는 전자등급 산업용가스 기준을 충족할 수 있습니다.
수소 생산 장치에서 생산된 수소는 완충 탱크를 통과하여 시스템의 작동 압력을 안정화하고 수소에서 자유수를 추가로 제거합니다.
수소 정화 장치에 들어간 후, 물 전기 분해로 생성된 수소는 촉매 반응 및 분자체 흡착 원리를 사용하여 수소에서 산소, 물 및 기타 불순물을 제거하여 더욱 정제됩니다.
장비는 실제 상황에 따라 자동 수소 생산 조정 시스템을 설정할 수 있습니다. 가스 부하의 변화는 수소 저장 탱크의 압력 변동을 유발합니다. 저장 탱크에 설치된 압력 트랜스미터는 원래 설정 값과 비교하기 위해 4-20mA 신호를 PLC로 출력하고 역변환 및 PID 계산 후 정류기 캐비닛에 20-4mA 신호를 출력하여 크기를 조정합니다. 전기 분해 전류를 통해 수소 부하 변화에 따라 수소 생산을 자동으로 조정하는 목적을 달성합니다.
물을 전기분해해 수소를 생산하는 과정에서 유일한 반응은 물(H2O)인데, 물 보충 펌프를 통해 지속적으로 원수를 공급해야 한다. 보충 위치는 수소 또는 산소 분리기에 있습니다. 또한 수소와 산소는 시스템을 떠날 때 소량의 물을 제거해야 합니다. 물 소비량이 적은 장비는 1L/Nm 3 H2를 소비할 수 있으며, 대형 장비는 이를 0.9L/Nm 3 H2로 줄일 수 있습니다. 시스템은 지속적으로 원수를 보충하여 알칼리성 액체 수준과 농도의 안정성을 유지할 수 있습니다. 또한 알칼리성 용액의 농도를 유지하기 위해 적시에 반응수를 보충할 수 있습니다.
- 변압기 정류기 시스템
이 시스템은 주로 변압기와 정류기 캐비닛의 두 가지 장치로 구성됩니다. 주요 기능은 프런트 엔드 소유자가 제공하는 10/35KV AC 전력을 전해조에 필요한 DC 전력으로 변환하고 전해조에 DC 전력을 공급하는 것입니다. 공급된 전력의 일부는 물 분자를 직접 수소와 산소로 분해하는 데 사용되며, 다른 일부는 열을 발생시키며 이는 냉각수를 통해 알칼리 냉각기에 의해 수행됩니다.
대부분의 변압기는 오일형입니다. 실내 또는 컨테이너 내부에 배치하는 경우 건식 변압기를 사용할 수 있습니다. 전해수 수소제조설비에 사용되는 변압기는 각 전해조의 데이터에 따라 매칭이 필요한 특수 변압기이므로 맞춤형 장비입니다.
현재 가장 많이 사용되는 정류기 캐비닛은 사이리스터형으로 긴 사용시간과 높은 안정성, 저렴한 가격으로 장비 제조사들의 지지를 받고 있다. 그러나 대규모 장비를 프런트 엔드 재생 에너지에 적용해야 하기 때문에 사이리스터 정류기 캐비닛의 변환 효율은 상대적으로 낮습니다. 현재 다양한 정류기 캐비닛 제조업체들이 새로운 IGBT 정류기 캐비닛을 채택하기 위해 노력하고 있습니다. IGBT는 풍력과 같은 다른 산업에서는 이미 매우 일반적이며 IGBT 정류기 캐비닛은 앞으로 상당한 발전을 이룰 것으로 예상됩니다.
- 유통 캐비닛 시스템
분배 캐비닛은 주로 400V 또는 일반적으로 380V 장비라고 불리는 전해수 수소 생산 장비 뒤의 수소 산소 분리 및 정화 시스템에서 모터를 사용하여 다양한 구성 요소에 전원을 공급하는 데 사용됩니다. 장비에는 수소산소 분리 프레임워크의 알칼리 순환 펌프와 보조 시스템의 보충수 펌프가 포함됩니다. 건조, 정화 시스템의 전열선용 전원공급장치는 물론 순수기, 냉각기, 공기압축기, 냉각탑, 후단 수소압축기, 수소첨가기 등 전체 시스템에 필요한 보조시스템 ., 전체 스테이션의 조명, 모니터링 및 기타 시스템을 위한 전원 공급 장치도 포함됩니다.
- C소개난 시스템
제어 시스템은 PLC 자동 제어를 구현합니다. PLC는 일반적으로 Siemens 1200 또는 1500을 채택하고 인간-기계 상호 작용 인터페이스 터치 스크린을 갖추고 있습니다. 장비의 각 시스템의 작동 및 매개변수 표시는 물론 제어 로직의 표시도 터치스크린에서 구현됩니다.
5. 알칼리 용액 순환 시스템
이 시스템에는 주로 다음과 같은 주요 장비가 포함됩니다.
수소산소 분리기 – 알칼리 용액 순환 펌프 – 밸브 – 알칼리 용액 필터 – 전해조
주요 공정은 다음과 같습니다. 수소산소 분리기에서 수소와 산소가 혼합된 알칼리 용액은 기액 분리기를 통해 분리되어 알칼리 용액 순환 펌프로 환류됩니다. 여기에 수소분리기와 산소분리기가 연결되어 있으며 알칼리용액 순환펌프는 환류된 알칼리용액을 후단의 밸브와 알칼리용액 필터로 순환시킨다. 필터가 큰 불순물을 걸러낸 후 알칼리 용액을 전해조 내부로 순환시킵니다.
6. 수소 시스템
음극 전극 측에서 수소 가스가 발생하여 알칼리 용액 순환 시스템을 따라 분리막에 도달합니다. 분리기 내부에서는 수소가스가 상대적으로 가볍고 알칼리성 용액과 자연스럽게 분리되어 분리기 상부에 도달합니다. 그런 다음 추가 분리를 위해 파이프라인을 통과하고, 냉각수로 냉각되고, 드립 캐처로 수집되어 백엔드 건조 및 정제 시스템에 도달하기 전에 약 99%의 순도를 달성합니다.
대피: 수소 가스의 배출은 시동 및 종료 기간, 비정상적인 작동 또는 순도가 표준을 충족하지 못하는 경우 및 문제 해결을 위해 주로 사용됩니다.
7. 산소 시스템
산소의 경로는 다른 분리기에서 수행된다는 점을 제외하면 수소의 경로와 유사합니다.
비우기: 현재 대부분의 프로젝트에서는 산소를 비우는 방법을 사용합니다.
활용: 산소의 활용 가치는 광섬유 제조업체와 같이 수소와 고순도 산소를 모두 사용할 수 있는 응용 분야와 같은 특수 프로젝트에서만 의미가 있습니다. 산소 활용을 위한 공간을 확보한 대규모 프로젝트도 있습니다. 백엔드 애플리케이션 시나리오는 건조 및 정제 후 액체 산소 생산 또는 분산 시스템을 통한 의료용 산소를 위한 것입니다. 그러나 이러한 활용 시나리오의 정확성은 여전히 추가 확인이 필요합니다.
8. 냉각수 시스템
물의 전기분해과정은 흡열반응이므로, 수소생산과정에는 전기에너지를 공급받아야 한다. 그러나 물 전기분해 과정에서 소비되는 전기에너지는 물 전기분해 반응의 이론적인 열흡수량을 초과한다. 즉, 전기분해조에서 사용되는 전기의 일부가 열로 변환되는데, 이는 주로 초기에 알칼리 용액 순환 시스템을 가열하는 데 사용되며, 알칼리 용액의 온도를 필요한 온도 범위인 90±5도까지 올린다. 장비의 경우 ℃. 정격 온도에 도달한 후에도 전기분해 셀이 계속 작동하는 경우, 발생된 열은 냉각수로 전달되어 전기분해 반응 구역의 정상 온도를 유지해야 합니다. 전기분해 반응 구역의 온도가 높으면 에너지 소비를 줄일 수 있지만 온도가 너무 높으면 전기분해 챔버의 다이어프램이 손상되어 장비의 장기적인 작동에도 해로울 수 있습니다.
본 장치의 최적 작동 온도는 95 ℃ 이하로 유지되어야 합니다. 또한 생성된 수소와 산소도 냉각 및 제습이 필요하며 수냉식 사이리스터 정류 장치에도 필요한 냉각 파이프라인이 장착되어 있습니다.
대형 장비의 펌프 본체에도 냉각수의 참여가 필요합니다.
- 질소 충진 및 질소 퍼지 시스템
장치를 디버깅하고 작동하기 전에 시스템에서 질소 기밀 테스트를 수행해야 합니다. 정상적인 시동 전에, 수소와 산소 양쪽의 기상 공간에 있는 가스가 인화성 및 폭발성 범위에서 멀리 떨어져 있는지 확인하기 위해 시스템의 기상을 질소로 퍼지해야 합니다.
장비가 정지된 후 제어 시스템은 자동으로 압력을 유지하고 시스템 내부에 일정량의 수소와 산소를 유지합니다. 시동 중에 압력이 여전히 존재하는 경우 퍼지 작업을 수행할 필요가 없습니다. 그러나 압력이 완전히 해제되면 다시 질소 퍼지 작업을 수행해야 합니다.
- 수소 건조(정제) 시스템(옵션)
물 전기분해로 제조된 수소가스를 병렬식 건조기로 제습한 후, 최종적으로 소결니켈관 필터로 정제하여 건조수소가스를 얻는다. 제품 수소에 대한 사용자의 요구 사항에 따라 시스템은 정화를 위해 팔라듐 백금 이중 금속 촉매 탈산소를 사용하는 정화 장치를 추가할 수 있습니다.
물전기분해 수소제조장치에서 생산된 수소는 버퍼탱크를 거쳐 수소정화장치로 보내진다.
수소 가스는 먼저 탈산소탑을 통과하고, 촉매 작용에 따라 수소 가스의 산소가 수소 가스와 반응하여 물을 생성합니다.
반응식: 2H2+O2 2H2O.
이후, 수소가스는 수소응축기(가스를 냉각시켜 수증기를 물로 응축시키며, 이는 자동으로 수집기를 통해 시스템 외부로 배출됨)를 통과하여 흡착탑으로 유입됩니다.
게시 시간: 2024년 12월 3일
