ტუტე ელექტროლიზის წყლის სისტემის დეტალური ახსნა

ელექტროლიტურიწყალბადისსაწარმოო განყოფილება მოიცავს წყლის ელექტროლიზის სრულ კომპლექტსწყალბადისსაწარმოო აღჭურვილობა, ძირითადი აღჭურვილობით, მათ შორის:

1. ელექტროლიტური უჯრედი

2. აირის სითხის გამყოფი მოწყობილობა

3. საშრობი და გამწმენდი სისტემა

4. ელექტრული ნაწილი მოიცავს: ტრანსფორმატორს, რექტიფიკატორის კარადას, PLC მართვის კარადას, ხელსაწყოების კარადას, სადისტრიბუციო კარადას, ზედა კომპიუტერს და ა.შ.

5. დამხმარე სისტემა ძირითადად მოიცავს: ტუტე ხსნარის ავზს, ნედლეულის წყლის რეზერვუარს, წყლის ტუმბოს, აზოტის ცილინდრის/საბის და ა.შ. ჰაერის კომპრესორი და ა.შ

წყალბადის და ჟანგბადის გამაგრილებლები, და წყალი გროვდება წვეთოვანი ხაფანგით, სანამ გაიგზავნება კონტროლის სისტემის კონტროლის ქვეშ; ელექტროლიტი გადისწყალბადისდა ჟანგბადის ტუტე ფილტრები, წყალბადის და ჟანგბადის ტუტე გამაგრილებელი შესაბამისად ცირკულაციის ტუმბოს მოქმედებით და შემდეგ უბრუნდება ელექტროლიტურ ელემენტს შემდგომი ელექტროლიზისთვის.

სისტემის წნევა რეგულირდება წნევის კონტროლის სისტემით და დიფერენციალური წნევის კონტროლის სისტემით, რათა დააკმაყოფილოს ქვედა დინების პროცესებისა და შენახვის მოთხოვნები.

წყლის ელექტროლიზით წარმოქმნილ წყალბადს აქვს მაღალი სისუფთავის და დაბალი მინარევების უპირატესობა. ჩვეულებრივ, წყლის ელექტროლიზით წარმოქმნილი წყალბადის გაზში მინარევები მხოლოდ ჟანგბადი და წყალია, სხვა კომპონენტების გარეშე (რაც შეიძლება თავიდან აიცილოს გარკვეული კატალიზატორების მოწამვლა). ეს უზრუნველყოფს მოხერხებულობას მაღალი სისუფთავის წყალბადის გაზის წარმოებისთვის და გაწმენდილი გაზი შეიძლება აკმაყოფილებდეს ელექტრონული კლასის სამრეწველო აირების სტანდარტებს.

წყალბადის წარმოების განყოფილების მიერ წარმოებული წყალბადი გადის ბუფერულ ავზში სისტემის სამუშაო წნევის დასასტაბილურებლად და წყალბადიდან თავისუფალი წყლის შემდგომი ამოღების მიზნით.

წყალბადის გამწმენდ მოწყობილობაში შესვლის შემდეგ, წყლის ელექტროლიზით წარმოებული წყალბადი შემდგომში იწმინდება კატალიზური რეაქციისა და მოლეკულური საცრის ადსორბციის პრინციპების გამოყენებით წყალბადიდან ჟანგბადის, წყლის და სხვა მინარევების მოსაშორებლად.

მოწყობილობას შეუძლია შექმნას წყალბადის წარმოების ავტომატური რეგულირების სისტემა ფაქტობრივი სიტუაციის მიხედვით. გაზის დატვირთვის ცვლილებები გამოიწვევს წყალბადის შენახვის ავზის წნევის რყევებს. საცავის ავზზე დამონტაჟებული წნევის გადამცემი გამოსცემს 4-20 mA სიგნალს PLC-ს თავდაპირველ დაყენებულ მნიშვნელობასთან შესადარებლად, ხოლო ინვერსიული ტრანსფორმაციისა და PID გაანგარიშების შემდეგ გამოსცემს 20-4 mA სიგნალს გამომსწორებელ კაბინეტში, რათა დაარეგულიროს ზომა. ელექტროლიზის დენი, რითაც მიიღწევა წყალბადის წარმოების ავტომატური რეგულირების მიზანს წყალბადის დატვირთვის ცვლილებების მიხედვით.

წყლის ელექტროლიზით წყალბადის წარმოების პროცესში ერთადერთი რეაქციაა წყალი (H2O), რომელსაც განუწყვეტლივ უნდა მიეწოდება ნედლი წყალი წყლის შევსების ტუმბოს მეშვეობით. შევსების პოზიცია მდებარეობს წყალბადის ან ჟანგბადის გამყოფზე. გარდა ამისა, წყალბადმა და ჟანგბადმა სისტემიდან გასვლისას მცირე რაოდენობით წყალი უნდა წაიღოს. დაბალი წყლის მოხმარების მოწყობილობას შეუძლია მოიხმაროს 1L/Nm ³ H2, ხოლო უფრო დიდ აღჭურვილობას შეუძლია შეამციროს ის 0.9L/Nm ³ H2. სისტემა მუდმივად ავსებს ნედლეულ წყალს, რომელსაც შეუძლია შეინარჩუნოს ტუტე სითხის დონისა და კონცენტრაციის სტაბილურობა. მას ასევე შეუძლია შეავსოს რეაქციაში მოხვედრილი წყალი დროულად, რათა შეინარჩუნოს ტუტე ხსნარის კონცენტრაცია.

1. ტრანსფორმატორის გამსწორებელი სისტემა

ეს სისტემა ძირითადად შედგება ორი მოწყობილობისგან, ტრანსფორმატორისა და მაკორექტირებელი კაბინეტისგან. მისი მთავარი ფუნქციაა 10/35KV AC სიმძლავრის გარდაქმნა, რომელიც მოწოდებულია წინა ნაწილის მფლობელის მიერ ელექტროლიტური ელემენტისთვის საჭირო DC სიმძლავრედ და ელექტროლიტური ელემენტისთვის მუდმივი დენის მიწოდება. მიწოდებული ენერგიის ნაწილი გამოიყენება წყლის მოლეკულების უშუალოდ წყალბადად და ჟანგბადად დასაშლელად, ხოლო მეორე ნაწილი წარმოქმნის სითბოს, რომელსაც ახორციელებს ტუტე ქულერი გამაგრილებელი წყლის მეშვეობით.

ტრანსფორმატორების უმეტესობა ზეთის ტიპისაა. თუ მოთავსებულია შიდა ან კონტეინერში, მშრალი ტიპის ტრანსფორმატორების გამოყენება შესაძლებელია. ელექტროლიტური წყლის წყალბადის წარმოების აღჭურვილობისთვის გამოყენებული ტრანსფორმატორები არის სპეციალური ტრანსფორმატორები, რომლებიც უნდა შეესაბამებოდეს თითოეული ელექტროლიტური უჯრედის მონაცემების მიხედვით, ამიტომ ისინი მორგებული მოწყობილობაა.

ამჟამად, ყველაზე ხშირად გამოყენებული გამომსწორებელი კაბინეტი არის ტირისტორის ტიპი, რომელსაც მხარს უჭერენ აღჭურვილობის მწარმოებლები მისი ხანგრძლივი გამოყენების, მაღალი სტაბილურობისა და დაბალი ფასის გამო. თუმცა, ფართომასშტაბიანი აღჭურვილობის ადაპტაციის აუცილებლობის გამო, წინა ბოლოდან განახლებად ენერგიასთან, ტირისტორის გამსწორებელი კაბინეტების კონვერტაციის ეფექტურობა შედარებით დაბალია. ამჟამად, გამსწორებელი კაბინეტების სხვადასხვა მწარმოებლები ცდილობენ მიიღონ ახალი IGBT გამსწორებელი კაბინეტები. IGBT უკვე ძალიან გავრცელებულია სხვა ინდუსტრიებში, როგორიცაა ქარის ენერგია და ითვლება, რომ IGBT გამსწორებელ კაბინეტებს მნიშვნელოვანი განვითარება ექნება მომავალში.

1. სადისტრიბუციო კაბინეტის სისტემა

სადისტრიბუციო კაბინეტი ძირითადად გამოიყენება ელექტროლიტური წყლის წყალბადის წარმოების აღჭურვილობის მიღმა წყალბადის ჟანგბადის განცალკევებისა და გაწმენდის სისტემაში ძრავებით სხვადასხვა კომპონენტების ელექტროენერგიის მიწოდებისთვის, მათ შორის 400V ან ჩვეულებრივ მოხსენიებული როგორც 380V მოწყობილობა. მოწყობილობა მოიცავს ტუტე ცირკულაციის ტუმბოს წყალბადის ჟანგბადის გამოყოფის ჩარჩოში და მაკიაჟის წყლის ტუმბოს დამხმარე სისტემაში; გათბობის სადენების ელექტრომომარაგება საშრობი და გამწმენდი სისტემაში, ისევე როგორც დამხმარე სისტემები, რომლებიც საჭიროა მთელი სისტემისთვის, როგორიცაა სუფთა წყლის მანქანები, ჩილერები, ჰაერის კომპრესორები, გაგრილების კოშკები და უკანა წყალბადის კომპრესორები, ჰიდროგენაციის მანქანები და ა.შ. ., ასევე მოიცავს ელექტრომომარაგებას მთელი სადგურის განათების, მონიტორინგისა და სხვა სისტემებისთვის.

1. Cინსტრუქციაl სისტემა

კონტროლის სისტემა ახორციელებს PLC ავტომატურ კონტროლს. PLC ზოგადად იღებს Siemens 1200 ან 1500 და აღჭურვილია ადამიანისა და მანქანით ურთიერთქმედების ინტერფეისის სენსორული ეკრანით. აღჭურვილობის თითოეული სისტემის მუშაობისა და პარამეტრის ჩვენება, ასევე კონტროლის ლოგიკის ჩვენება რეალიზებულია სენსორულ ეკრანზე.

5. ტუტე ხსნარის ცირკულაციის სისტემა

ეს სისტემა ძირითადად მოიცავს შემდეგ ძირითად აღჭურვილობას:

წყალბადის ჟანგბადის გამყოფი - ტუტე ხსნარის ცირკულაციის ტუმბო - სარქველი - ტუტე ხსნარის ფილტრი - ელექტროლიტური უჯრედი

ძირითადი პროცესი შემდეგია: წყალბადით და ჟანგბადით შერეული ტუტე ხსნარი წყალბადის ჟანგბადის გამყოფში გამოყოფილია გაზ-თხევადი სეპარატორით და რეფლუქსირდება ტუტე ხსნარის ცირკულაციის ტუმბოში. აქ არის დაკავშირებული წყალბადის გამყოფი და ჟანგბადის გამყოფი, ხოლო ტუტე ხსნარის ცირკულაციის ტუმბო ავრცელებს რეფლუქსურ ტუტე ხსნარს სარქველისკენ და ტუტე ხსნარის ფილტრის უკანა მხარეს. მას შემდეგ, რაც ფილტრი გაფილტრავს დიდ მინარევებს, ტუტე ხსნარი ცირკულირებს ელექტროლიტური უჯრედის შიგნით.

6.წყალბადის სისტემა

წყალბადის გაზი წარმოიქმნება კათოდური ელექტროდის მხრიდან და აღწევს გამყოფში ტუტე ხსნარის ცირკულაციის სისტემასთან ერთად. გამყოფის შიგნით წყალბადის გაზი შედარებით მსუბუქია და ბუნებრივად გამოყოფილია ტუტე ხსნარიდან და აღწევს გამყოფის ზედა ნაწილს. შემდეგ, იგი გადის მილსადენებში შემდგომი განცალკევებისთვის, გაცივდება გაგრილების წყლით და გროვდება წვეთოვანი დამჭერით, რათა მიაღწიოს სისუფთავეს დაახლოებით 99%-ს, სანამ მიაღწევს უკანა საშრობი და გამწმენდ სისტემას.

ევაკუაცია: წყალბადის გაზის ევაკუაცია ძირითადად გამოიყენება გაშვებისა და გამორთვის პერიოდში, არანორმალური ოპერაციების დროს, ან როდესაც სისუფთავე არ აკმაყოფილებს სტანდარტებს, ასევე პრობლემების აღმოსაფხვრელად.

7. ჟანგბადის სისტემა

ჟანგბადის გზა წყალბადის მსგავსია, გარდა იმისა, რომ იგი ხორციელდება სხვადასხვა გამყოფებში.

დაცლა: ამჟამად პროექტების უმეტესობა იყენებს ჟანგბადის დაცლის მეთოდს.

გამოყენება: ჟანგბადის უტილიზაციის მნიშვნელობა მხოლოდ სპეციალურ პროექტებშია მნიშვნელოვანი, როგორიცაა აპლიკაციები, რომლებსაც შეუძლიათ წყალბადის და მაღალი სისუფთავის ჟანგბადის გამოყენება, როგორიცაა ბოჭკოვანი ბოჭკოების მწარმოებლები. ასევე არის რამდენიმე მსხვილი პროექტი, რომლებშიც დაცულია სივრცე ჟანგბადის გამოყენებისთვის. Backend განაცხადის სცენარები არის თხევადი ჟანგბადის წარმოებისთვის გაშრობის და გაწმენდის შემდეგ, ან სამედიცინო ჟანგბადისთვის დისპერსიული სისტემების მეშვეობით. თუმცა, ამ უტილიზაციის სცენარების სიზუსტე ჯერ კიდევ საჭიროებს დამატებით დადასტურებას.

8. გაგრილების წყლის სისტემა

წყლის ელექტროლიზის პროცესი არის ენდოთერმული რეაქცია და წყალბადის წარმოების პროცესი უნდა მიეწოდოს ელექტრო ენერგიას. თუმცა, წყლის ელექტროლიზის პროცესში მოხმარებული ელექტრული ენერგია აღემატება წყლის ელექტროლიზის რეაქციის თეორიულ სითბოს შთანთქმას. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტროლიზის უჯრედში გამოყენებული ელექტროენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ, რომელიც ძირითადად გამოიყენება დასაწყისში ტუტე ხსნარის ცირკულაციის სისტემის გასათბობად, ტუტე ხსნარის ტემპერატურას ამაღლებს 90 ± 5 ტემპერატურის საჭირო დიაპაზონში. ℃ აღჭურვილობისთვის. თუ ელექტროლიზის ელემენტი განაგრძობს მუშაობას რეიტინგული ტემპერატურის მიღწევის შემდეგ, წარმოქმნილი სითბო უნდა განხორციელდეს გაგრილების წყლით ელექტროლიზის რეაქციის ზონის ნორმალური ტემპერატურის შესანარჩუნებლად. ელექტროლიზის რეაქციის ზონაში მაღალმა ტემპერატურამ შეიძლება შეამციროს ენერგიის მოხმარება, მაგრამ თუ ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ელექტროლიზის კამერის დიაფრაგმა დაზიანდება, რაც ასევე საზიანო იქნება აღჭურვილობის ხანგრძლივ მუშაობაზე.

ამ მოწყობილობის ოპტიმალური სამუშაო ტემპერატურა უნდა შენარჩუნდეს არაუმეტეს 95 ℃. გარდა ამისა, გამომუშავებული წყალბადი და ჟანგბადი ასევე საჭიროებს გაციებას და დატენიანებას, ხოლო წყლის გაგრილებული ტირისტორის გამსწორებელი მოწყობილობა ასევე აღჭურვილია საჭირო გაგრილების მილსადენებით.

დიდი აღჭურვილობის ტუმბოს სხეული ასევე მოითხოვს გაგრილების წყლის მონაწილეობას.

1. აზოტის შევსების და აზოტის გამწმენდი სისტემა

მოწყობილობის გამართვისა და ექსპლუატაციის დაწყებამდე სისტემაზე უნდა ჩატარდეს აზოტის შებოჭილობის ტესტი. ნორმალურ გაშვებამდე, ასევე საჭიროა სისტემის გაზის ფაზის გაწმენდა აზოტით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს, რომ გაზის ფაზის სივრცეში წყალბადის და ჟანგბადის ორივე მხარეს შორს იყოს აალებადი და ფეთქებადი დიაპაზონი.

აღჭურვილობის გამორთვის შემდეგ, კონტროლის სისტემა ავტომატურად შეინარჩუნებს წნევას და შეინარჩუნებს წყალბადისა და ჟანგბადის გარკვეულ რაოდენობას სისტემაში. თუ გაშვების დროს წნევა კვლავ რჩება, არ არის საჭირო გამწმენდი მოქმედების შესრულება. თუმცა, თუ წნევა მთლიანად შემცირდა, საჭიროა ხელახლა განხორციელდეს აზოტის გამწმენდი მოქმედება.

1. წყალბადის გაშრობის (გაწმენდის) სისტემა (სურვილისამებრ)

წყლის ელექტროლიზისგან მომზადებული წყალბადის გაზი დეტენიანდება პარალელური საშრობით და საბოლოოდ იწმინდება აგლომერირებული ნიკელის მილის ფილტრით მშრალი წყალბადის გაზის მისაღებად. პროდუქტის წყალბადის შესახებ მომხმარებლის მოთხოვნების შესაბამისად, სისტემას შეუძლია დაამატოს გამწმენდი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს პალადიუმის პლატინის ბიმეტალურ კატალიზურ დეოქსიგენაციას გასაწმენდად.

წყლის ელექტროლიზის წყალბადის წარმოების განყოფილების მიერ წარმოებული წყალბადი იგზავნება წყალბადის გამწმენდ განყოფილებაში ბუფერული ავზის მეშვეობით.

წყალბადის გაზი ჯერ გადის დეოქსიგენაციის კოშკში და კატალიზატორის მოქმედებით, წყალბადის გაზში ჟანგბადი რეაგირებს წყალბადის გაზთან და წარმოქმნის წყალს.

რეაქციის ფორმულა: 2H2+O2 2H2O.

შემდეგ, წყალბადის გაზი გადის წყალბადის კონდენსატორში (რომელიც აციებს გაზს წყლის ორთქლის წყალში კონდენსაციისთვის, რომელიც ავტომატურად გამოიყოფა სისტემის გარეთ კოლექტორის მეშვეობით) და შედის ადსორბციულ კოშკში.