系統原理簡介

中國船舶重工集團公司第七一八研究所

  • 氣液處理器

    氣液處理器為框架組合式結構,由堿液換熱器,氫、氧分離器,氫、氧洗滌冷卻器,循環泵,堿液過濾器及閥門、管道、管件、氫、氧純度分析儀,氣動薄膜調節閥、一次儀表、框架等組成。 設備構成如圖所示: 氣液處理器內部結構圖 1. 框架 2. 電纜架 3. 防爆接線箱 4. 氫分離器 5. 堿液換熱器 6. 氫洗滌器 7. 捕滴器 8. 氧洗滌器 9 氧分離器 10. 氫分析儀 11. 氧分析儀 12 循環泵 下圖為氣液處理器典型流程圖,電解槽電解產生的氫氣和氧氣經各自通道分別進入氣液處理器,經冷卻、分離、除濕凈化后進入各自儲罐或純化系統;電解液經過濾器去除機械雜質后由循環泵打回電解槽。 氣液處理器按介質可將系統劃分成氫、氧氣體系統,堿液循環系統,水堿補給系統及冷卻水系統。 氫、氧氣體系統 從電解槽出來的氫氣堿液混合體經換熱器降溫,進入氫分離器后,在重力作用下進行氣液分離,氫氣由上層管道進入氫洗滌器,經洗滌器冷卻、洗滌以及捕滴網捕滴,最大限度減少氣體中的含堿量和含水量,最終經薄膜調節閥放空或進入純化裝置。 氧氣處理過程與上述過程相同。 電解液循環系統 氫氧分離器中的堿液經分離器底部的連通管匯集,在循環泵的驅使下經堿液過濾器去除機械雜質,后進入電解槽來參與下一次電解反應,形成閉環系統。洗滌器中洗出的堿液可由溢流管返回氣液分離器。 水堿補給系統 隨著制氫設備的運行,系統內的水不斷消耗并體現在氫氧分離器的液位不斷下降,當液位低于系統設定值時,系統內的加水泵就會自動啟動,將水箱中的水注入氫(氧)洗滌器并溢流至分離器中,當分離器液位上漲至設定上限時,加水泵自動停止工作;當堿液的濃度下降時,也可以將堿箱中少量堿液直接打入電解液循環系統。 由冷卻水總管道來的冷卻水分兩路進入設備,一路通過氣動薄膜調節閥進入堿液換熱器,冷卻循環堿液,通過控制薄膜閥調節冷卻水量,從而使電解槽的工作溫度維持在85±5oC;另一路通過球閥進入氫、氧洗滌器中,來冷卻氣體,降低氣體的含堿量和含水量,確保出口氣體的溫度不高于40oC。 ...

    發布日期:[2019-05-30]
  • 閉式循環水系統

    冷卻水循環系統是水電解制氫系統、氫氣純化(干燥)系統或其它需要冷卻水系統的配套設備。由冷卻水箱、冷卻水泵板式換熱器、蝶閥、管道等組成等熱交換裝置。它利用外部的工業低溫水將冷卻水降溫,為運行系統提供水質穩定的閉式循環冷卻水,有助于提高水電解設備電解溫度的穩定性及冷卻水管道及換熱器的使用壽命。該裝置占地面積小,換熱效率高,主泵及備用泵可實現自動切換,自動化程度高,穩定性強。 ...

    發布日期:[2019-05-30]
  • 氫氣(氧氣)純化系統

    氧氣純化系統與氫氣純化系統相似,在這里我們以氫純化系統為例進行原理講解。 氫氣純化裝置能夠去除氫氣中的氧氣和水分雜質, 以滿足對氫氣的含氧量和含水量有較高要求的用戶。 氫氣純化裝置為整體框架式結構,框架內安裝有氣水分離器、脫氧器、氫氣干燥器、氫氣冷卻器、過濾器、積水器等設備和各種閥門、管道以及檢測、控制用的就地儀表和一次儀表。 脫氧的工作原理 在催化劑的作用下,氫氣中的少量氧氣可與氫氣發生化合反應生成水,達到除氧目的。該反應為放熱反應,反應式如下: 2H2+O2 催化劑 2H2O+Q 因為催化劑自身的組成、化學性質和質量在反應前后均不發生變化,因此催化劑可連續使用,無需再生。 脫氧器的結構及流程 脫氧器為內、外筒結構,催化劑裝填在外筒和內筒之間,防爆電加熱組件安裝在內筒內,兩個溫度傳感器分別位于催化劑填料的頂端和底端,用于檢測和控制反應溫度。外筒外部包覆保溫層,可防止熱量散失及避免燙傷。 原料氫氣從脫氧器上端入口進入內筒,經電加熱元件加熱,由下至上流經催化劑床層,原料氫氣中的氧氣與氫氣在催化劑的作用下發生化合反應生成水,從下端出口流出的氫氣中的氧含量可降至1ppm以下。化合生成的水以氣態形式隨氫氣流出脫氧器,在隨后的氫氣冷卻器中冷凝,  在氣水分離器中過濾并被排出系統。 干燥的工作原理 氫氣的干燥采用的是吸附法,用分子篩作為吸附劑,干燥后氫氣的露點可達到-70℃以下。 分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物,經脫水后內部形成了許多大小相同的空腔,具有極大的表面積。能把形狀直徑大小不同的分子,極性程度不同的分子,沸點不同的分子,飽和程度不同的分子分離開來,故稱為分子篩。水是極性很強的分子,分子篩對水有強烈的親和力。 分子篩的吸附為物理吸附,當吸附飽和后,需要一段時間進行加熱再生才能再次進行吸附。因此一臺純化裝置中至少包含兩臺干燥器,一臺工作時另一臺再生,才能保證連續不斷的生產露點穩定的氫氣。 干燥器為內、外筒結構,吸附劑裝填在外筒和內筒之間,防爆電加熱組件安裝在內筒內,兩個溫度傳感器分別位于分子篩填料的頂端和底端,用于檢測和控制反應溫度。外筒外部包覆保溫層,可防止熱量散失及避免燙傷。 吸附狀態(包括主工作狀態和次工作狀態)和再生狀態的氣流是反向的。吸附狀態時上端管口為氣體出口,下端管口為氣體進口,再生狀態時上端管口為氣體進口,下端管口為氣體出口。 干燥系統按照干燥器的數量可分為兩塔干燥器和三塔干燥器。 兩塔干燥器的工作流程 兩塔純化典型流程 裝置中設置了兩臺干燥器,在一個循環周期(48小時)內進行交替工作、再生,從而實現整套裝置工作的連續性,干燥后氫氣的露點可達到-60℃以下。在一個工作周期(48h)中,干燥器A、B分別經歷以下工作狀態,見表 干燥器工作狀態 工作時間(hr) 干燥器A 干燥器B 4 加熱再生 吸    附 20 自然冷卻 吸    附 4 吸    附 加熱再生 20 吸    附 自然冷卻 三塔干燥器的工作流程 三塔純化典型流程 裝置中設置了三臺干燥器,在一個循環周期(24小時)內,每臺干燥器都依次經歷主工作、次工作、再生狀態,從而實現整套裝置工作的連續性,干燥后氫氣的露點可達到-70℃以下。 由表可以看出,整套裝置在一個循環周期內也存在三種工作狀態,分別被稱作Z1、Z2、Z3。 裝置與干燥器的工作狀態 工作時間 (h) 裝置的 工作狀態 干燥器的工作狀態 干燥器1121 干燥器1122 干燥器1123 8 Z1 主工作 再生 次工作 8 Z2 次工作 主工作 再生 8 Z3 再生 次工作 主工作 ...

    發布日期:[2019-05-30]
  • 匯流排系統

           匯流排是一個由閥門、儀表及減壓裝置構成的氣體分配系統,其進口與制氫設備相連,出口分別與儲罐和供氣管道相連接。該裝置可以將制氫設備輸出的成品氣送入各儲罐儲存,在需要補氣時,將儲罐內儲存的氣體減壓后送入供氣管道。在設備運行時,匯流排的控制為全自動控制,可以自動檢測各個儲罐的壓力依次自動為各個儲罐進行充氣,也可以檢測供氣管道壓力,選擇壓力合適的儲罐自動為管道補氣。匯流排也支持手動控制,可以手動選擇儲罐充氣,也可以手動選擇儲罐供氣。 ...

    發布日期:[2019-05-30]
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