ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების ბლოკი მოიცავს წყლის ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების აღჭურვილობის სრულ კომპლექტს. ძირითადი აღჭურვილობაა:
1. ელექტროლიზატორი
2. აირა-თხევადი გამომყოფი მოწყობილობა
3. გაშრობისა და გაწმენდის სისტემა
4. ელექტრო ნაწილი მოიცავს: ტრანსფორმატორს, გასწორების კაბინეტს, PLC პროგრამის მართვის კაბინეტს, ინსტრუმენტების კაბინეტს, ელექტროენერგიის გამანაწილებელ კაბინეტს, მასპინძელ კომპიუტერს და ა.შ.
5. დამხმარე სისტემა ძირითადად მოიცავს: ტუტე ავზს, ნედლეულის წყლის ავზს, წყალმომარაგების ტუმბოს, აზოტის ბოთლს/ავტობუსს და ა.შ.
6. აღჭურვილობის საერთო დამხმარე სისტემა მოიცავს: სუფთა წყლის აპარატს, გაგრილების წყლის კოშკს, გამაგრილებელს, ჰაერის კომპრესორს და ა.შ.
ელექტროლიტური წყალბადის წარმოების ბლოკში, ელექტროლიზატორში წყალი იშლება წყალბადის ერთ ნაწილად და ჟანგბადის 1/2 ნაწილად პირდაპირი დენის ზემოქმედებით. წარმოქმნილი წყალბადი და ჟანგბადი ელექტროლიტთან ერთად იგზავნება აირა-თხევადის გამყოფში გამოსაყოფად. წყალბადი და ჟანგბადი გაცივდება წყალბადის და ჟანგბადის გამაგრილებლებით, ხოლო წვეთების დამჭერი იჭერს და აშორებს წყალს, შემდეგ კი იგზავნება გარეთ მართვის სისტემის კონტროლით; ელექტროლიტი გადის წყალბადის, ჟანგბადის, ტუტე ფილტრის, წყალბადის, ჟანგბადის, ტუტე ფილტრის და ა.შ. მეშვეობით და შემდეგ ბრუნდება ელექტროლიზატორში ელექტროლიზის გასაგრძელებლად.
სისტემის წნევა რეგულირდება წნევის კონტროლის სისტემისა და დიფერენციალური წნევის კონტროლის სისტემის მეშვეობით, რათა დააკმაყოფილოს შემდგომი პროცესებისა და შენახვის მოთხოვნები.
წყლის ელექტროლიზით მიღებულ წყალბადს აქვს მაღალი სისუფთავისა და მინარევების მცირე რაოდენობის უპირატესობები. როგორც წესი, წყლის ელექტროლიზით მიღებულ წყალბადში მინარევები მხოლოდ ჟანგბადი და წყალია და სხვა კომპონენტები არ არსებობს (რაც ზოგიერთი კატალიზატორის მოწამვლის თავიდან აცილებას უწყობს ხელს), რაც მაღალი სისუფთავის წყალბადის წარმოების მოხერხებულობას უზრუნველყოფს. გაწმენდის შემდეგ, მიღებულ გაზს შეუძლია მიაღწიოს ელექტრონული კლასის სამრეწველო აირის მაჩვენებლებს.
წყალბადის წარმოების მოწყობილობით წარმოებული წყალბადი გადის ბუფერულ ავზში სისტემის სამუშაო წნევის სტაბილიზაციისა და წყალბადში არსებული თავისუფალი წყლის შემდგომი მოცილებისთვის.
წყალბადის გამწმენდ მოწყობილობაში მოხვედრის შემდეგ, წყლის ელექტროლიზის შედეგად წარმოქმნილი წყალბადი კიდევ უფრო იწმინდება და ჟანგბადი, წყალი და წყალბადში არსებული სხვა მინარევები შორდება კატალიზური რეაქციისა და მოლეკულური საცრის ადსორბციის პრინციპების გამოყენებით.
აღჭურვილობას შეუძლია დააყენოს წყალბადის წარმოების ავტომატური რეგულირების სისტემა ფაქტობრივი სიტუაციის შესაბამისად. გაზის დატვირთვის ცვლილებები გამოიწვევს წყალბადის შესანახი ავზის წნევის რყევებს. შესანახ ავზზე დამონტაჟებული წნევის გადამცემი გამოსცემს 4-20mA სიგნალს და გაუგზავნის მას PLC-ს. საწყისი დაყენებული მნიშვნელობის შედარების, ინვერსიული გარდაქმნისა და PID გამოთვლის შემდეგ, გამოიცემა 20~4mA სიგნალი და იგზავნება გასწორების კარადაში ელექტროლიზის დენის სიდიდის რეგულირებისთვის, რითაც მიიღწევა წყალბადის წარმოების ავტომატური რეგულირების მიზანი წყალბადის დატვირთვის ცვლილებების მიხედვით.
ტუტე წყლის ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების მოწყობილობა ძირითადად მოიცავს შემდეგ სისტემებს:
(1) ნედლეულის წყლის სისტემა
წყლის ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების პროცესში რეაქციაში შედის მხოლოდ წყალი (H2O), რომელიც წყლის შემავსებელი ტუმბოს მეშვეობით მუდმივად უნდა შეივსოს ნედლი წყლით. წყლის შემავსებელი პოზიცია წყალბადის ან ჟანგბადის გამყოფზეა. გარდა ამისა, სისტემიდან გასვლისას უნდა მოიხსნას მცირე რაოდენობით წყალბადი და ჟანგბადი. მცირე ზომის აღჭურვილობის წყლის მოხმარებაა 1 ლ/ნმ³H2, ხოლო დიდი აღჭურვილობის წყლის მოხმარება შეიძლება შემცირდეს 0.9 ლ/ნმ³H2-მდე. სისტემა განუწყვეტლივ ავსებს ნედლ წყალს. წყლით შევსების გზით შესაძლებელია ტუტე სითხის დონისა და ტუტე კონცენტრაციის სტაბილურობის შენარჩუნება, ხოლო რეაქციის ხსნარის დროულად შევსება შესაძლებელია წყლის შემცველობით, რათა შენარჩუნდეს ტუტე ხსნარის კონცენტრაცია.
2) ტრანსფორმატორის გასწორების სისტემა
ეს სისტემა ძირითადად ორი მოწყობილობისგან შედგება: ტრანსფორმატორისა და გასწორების კარადისგან. მისი მთავარი ფუნქციაა წინა მოწყობილობის მფლობელის მიერ მოწოდებული 10/35 კვ ცვლადი დენის ელექტროლიზატორისთვის საჭირო მუდმივ დენად გარდაქმნა და ელექტროლიზატორისთვის მუდმივ დენის მიწოდება. მიწოდებული დენის ნაწილი წყლის პირდაპირ დაშლისთვის გამოიყენება. მოლეკულები წყალბადი და ჟანგბადია, ხოლო მეორე ნაწილი სითბოს წარმოქმნის, რომელსაც ტუტე გამაგრილებელი გამაგრილებელი წყლის მეშვეობით გამოიდევნება.
ტრანსფორმატორების უმეტესობა ზეთის ტიპისაა. თუ შენობაში ან კონტეინერში განთავსდება, შესაძლებელია მშრალი ტიპის ტრანსფორმატორების გამოყენება. ელექტროლიტური წყლის წყალბადის წარმოების მოწყობილობაში გამოყენებული ტრანსფორმატორები სპეციალური ტრანსფორმატორებია და მათი შესაბამისობა თითოეული ელექტროლიზატორის მონაცემების მიხედვით უნდა მოხდეს, ამიტომ ისინი მორგებული მოწყობილობაა.
(3) ელექტროენერგიის გამანაწილებელი კარადის სისტემა
ელექტროენერგიის გამანაწილებელი კარადა ძირითადად გამოიყენება 400 ვოლტიანი ან საყოველთაოდ ცნობილი როგორც 380 ვოლტიანი აღჭურვილობის ელექტროლიზური წყლისა და წყალბადის წარმოების მოწყობილობის უკან წყალბადისა და ჟანგბადის გამოყოფისა და გაწმენდის სისტემებში სხვადასხვა კომპონენტების ძრავებით მომარაგებისთვის. აღჭურვილობა მოიცავს წყალბადისა და ჟანგბადის გამოყოფის ჩარჩოში ტუტე ცირკულაციას. ტუმბოებს, წყლის შევსების ტუმბოებს დამხმარე სისტემებში; გათბობის მავთულხლართებს გაშრობისა და გაწმენდის სისტემებში და დამხმარე სისტემებს, რომლებიც საჭიროა მთელი სისტემისთვის, როგორიცაა სუფთა წყლის აპარატები, გამაგრილებელი მოწყობილობები, ჰაერის კომპრესორები, გაგრილების კოშკები და წყალბადის უკანა კომპრესორები, ჰიდროგენიზაციის აპარატები და სხვა აღჭურვილობა. ელექტრომომარაგება ასევე მოიცავს მთელი სადგურის განათების, მონიტორინგისა და სხვა სისტემების ელექტრომომარაგებას.
(4) კონტროლის სისტემა
მართვის სისტემა იყენებს PLC ავტომატურ კონტროლს. PLC ძირითადად იყენებს Siemens 1200 ან 1500 მოდელებს. ის აღჭურვილია ადამიან-კომპიუტერის ურთიერთქმედების ინტერფეისის სენსორული ეკრანით, ხოლო აღჭურვილობის თითოეული სისტემის მუშაობა და პარამეტრების ჩვენება, ასევე მართვის ლოგიკის ჩვენება ხორციელდება სენსორულ ეკრანზე.
5) ტუტე ცირკულაციის სისტემა
ეს სისტემა ძირითადად მოიცავს შემდეგ ძირითად აღჭურვილობას:
წყალბადისა და ჟანგბადის გამყოფი - ტუტე ცირკულაციის ტუმბო - სარქველი - ტუტე ფილტრი - ელექტროლიზატორი
ძირითადი პროცესი შემდეგია: წყალბადისა და ჟანგბადის გამყოფში წყალბადთან და ჟანგბადთან შერეული ტუტე სითხე გამოიყოფა აირადი სითხის გამყოფით და შემდეგ ბრუნდება ტუტე სითხის ცირკულაციის ტუმბოში. აქ წყალბადის და ჟანგბადის გამყოფი შეერთებულია და ტუტე სითხის ცირკულაციის ტუმბო უკუქცევა. ტუტე სითხე ცირკულირებს სარქველთან და უკანა ბოლოში არსებულ ტუტე სითხის ფილტრთან. მას შემდეგ, რაც ფილტრი გაფილტრავს დიდ მინარევებს, ტუტე სითხე ცირკულირებს ელექტროლიზატორის შიგნით.
(6) წყალბადის სისტემა
წყალბადი წარმოიქმნება კათოდური ელექტროდის მხრიდან და ტუტე სითხის ცირკულაციის სისტემასთან ერთად აღწევს გამყოფამდე. გამყოფში, რადგან წყალბადი თავისთავად შედარებით მსუბუქია, ის ბუნებრივად გამოეყოფა ტუტე სითხეს და მიაღწევს გამყოფის ზედა ნაწილს, შემდეგ კი გაივლის მილსადენს შემდგომი გამოყოფისა და გაგრილებისთვის. წყლით გაგრილების შემდეგ, წვეთების დამჭერი იჭერს წვეთებს და აღწევს დაახლოებით 99%-იან სისუფთავეს, რომელიც აღწევს უკანა მხარეს გაშრობისა და გაწმენდის სისტემამდე.
ევაკუაცია: წყალბადის ევაკუაცია ძირითადად გამოიყენება ევაკუაციისთვის გაშვებისა და გამორთვის დროს, არანორმალური მუშაობის ან სისუფთავის დარღვევის და ხარვეზების ევაკუაციის დროს.
(7) ჟანგბადის სისტემა
ჟანგბადის გზა წყალბადის გზას ჰგავს, მაგრამ სხვა გამყოფში.
ევაკუაცია: ამჟამად, ჟანგბადის პროექტების უმეტესობა ევაკუაციის მეთოდით განიხილება.
გამოყენება: ჟანგბადის გამოყენების ღირებულებას მნიშვნელობა მხოლოდ სპეციალურ პროექტებში აქვს, მაგალითად, ზოგიერთ შემთხვევაში, სადაც შესაძლებელია როგორც წყალბადის, ასევე მაღალი სისუფთავის ჟანგბადის გამოყენება, მაგალითად, ოპტიკურ-ბოჭკოვანი მწარმოებლების შემთხვევაში. ასევე არსებობს რამდენიმე მსხვილი პროექტი, სადაც ჟანგბადის გამოყენებისთვის ადგილია გამოყოფილი. დამატებითი გამოყენების სცენარებია თხევადი ჟანგბადის წარმოება გაშრობისა და გაწმენდის შემდეგ, ან სამედიცინო ჟანგბადის გამოყენება დისპერსიული სისტემის მეშვეობით. თუმცა, ამ გამოყენების სცენარების დახვეწა ჯერ კიდევ არ არის განსაზღვრული. დამატებითი დადასტურება.
(8) გაგრილების წყლის სისტემა
წყლის ელექტროლიზის პროცესი ენდოთერმული რეაქციაა. წყალბადის წარმოების პროცესი უნდა მომარაგდეს ელექტროენერგიით. თუმცა, წყლის ელექტროლიზის პროცესით მოხმარებული ელექტროენერგია აღემატება წყლის ელექტროლიზის რეაქციის თეორიულ სითბოს შთანთქმას. ანუ, ელექტროლიზატორის მიერ გამოყენებული ელექტროენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ. სითბო ძირითადად გამოიყენება ტუტე ცირკულაციის სისტემის გასათბობად დასაწყისში, ისე, რომ ტუტე ხსნარის ტემპერატურა ამაღლდეს აღჭურვილობისთვის საჭირო 90±5°C ტემპერატურულ დიაპაზონამდე. თუ ელექტროლიზატორი გააგრძელებს მუშაობას ნომინალური ტემპერატურის მიღწევის შემდეგ, გამომუშავებული სითბო უნდა იქნას გამოყენებული. ელექტროლიზის რეაქციის ზონის ნორმალური ტემპერატურის შესანარჩუნებლად გამოდის გამაგრილებელი წყალი. ელექტროლიზის რეაქციის ზონაში მაღალმა ტემპერატურამ შეიძლება შეამციროს ენერგიის მოხმარება, მაგრამ თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ელექტროლიზის კამერის მემბრანა დაზიანდება, რაც ასევე საზიანო იქნება აღჭურვილობის ხანგრძლივი მუშაობისთვის.
ამ მოწყობილობისთვის სამუშაო ტემპერატურის შენარჩუნება არაუმეტეს 95°C-ისაა საჭირო. გარდა ამისა, წარმოქმნილი წყალბადი და ჟანგბადი ასევე უნდა გაცივდეს და გამოშრეს, ხოლო წყლით გაგრილებადი სილიკონის კონტროლირებადი გასწორების მოწყობილობა ასევე აღჭურვილია საჭირო გამაგრილებელი მილსადენებით.
დიდი აღჭურვილობის ტუმბოს კორპუსი ასევე მოითხოვს გამაგრილებელი წყლის მონაწილეობას.
(9) აზოტის შევსებისა და აზოტით გაწმენდის სისტემა
მოწყობილობის გამართვამდე და ექსპლუატაციაში გაშვებამდე, სისტემა უნდა შეივსოს აზოტით ჰერმეტულობის შესამოწმებლად. ნორმალური გაშვების წინ, სისტემის აირისებრი ფაზა ასევე უნდა გაიწმინდოს აზოტით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ წყალბადისა და ჟანგბადის ორივე მხარეს აირისებრი ფაზის სივრცეში არსებული აირი მოშორებით იყოს აალებადი და ასაფეთქებელი დიაპაზონიდან.
აღჭურვილობის გამორთვის შემდეგ, მართვის სისტემა ავტომატურად შეინარჩუნებს წნევას და სისტემაში წყალბადისა და ჟანგბადის გარკვეულ რაოდენობას. თუ აღჭურვილობის ჩართვისას წნევა კვლავ შენარჩუნდება, გაწმენდა საჭირო არ არის. თუმცა, თუ წნევა მთლიანად მოიხსნება, მისი ხელახლა გაწმენდა საჭირო იქნება. აზოტით გაწმენდა.
(10) წყალბადის გაშრობის (გაწმენდის) სისტემა (არასავალდებულო)
წყლის ელექტროლიზის შედეგად მიღებული წყალბადი აშრობს პარალელური საშრობით და ბოლოს მტვერს ასუფთავებს სინთეტიკური ნიკელის მილისებრი ფილტრით მშრალი წყალბადის მისაღებად. (მომხმარებლის მიერ პროდუქტის წყალბადის მოთხოვნების შესაბამისად, სისტემას შეუძლია დაამატოს გამწმენდი მოწყობილობა, ხოლო გაწმენდა იყენებს პალადიუმ-პლატინის ბიმეტალურ კატალიზურ დეოქსიდაციას).
წყლის ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების მოწყობილობით წარმოებული წყალბადი ბუფერული ავზის მეშვეობით იგზავნება წყალბადის გამწმენდ მოწყობილობაში.
წყალბადი თავდაპირველად დეჟანგბადის კოშკს გადის. კატალიზატორის მოქმედებით წყალბადში შემავალი ჟანგბადი წყალბადთან რეაგირებს და წყალს წარმოქმნის.
რეაქციის ფორმულა: 2H2+O2 2H2O.
შემდეგ წყალბადი გადის წყალბადის კონდენსატორში (რომელიც აცივებს გაზს, რათა აირში არსებული წყლის ორთქლი კონდენსირდეს წყლის წარმოსაქმნელად, ხოლო კონდენსირებული წყალი ავტომატურად გამოიდევნება სისტემიდან სითხის კოლექტორის მეშვეობით) და შედის ადსორბციის კოშკში.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 14 მაისი
