制氢站使用维护说明书2.docx

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水电解制氢装置用途--------------------------------
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水电解制氢装置工作原理----------------------------
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水电解制氢原理---------------------------------
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氢气干燥工作原理-------------------------------
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3FDQG10/型水电解制氢干燥装置系统详述:-------------
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氢气制备及干燥系统-----------------------------
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除盐水冷却系统---------------------------------
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气体分派系统-----------------------------------
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储气系统---------------------------------------
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仪表气系统-------------------------------------
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制氢干燥部分主要设施的功能简述-----------------
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制氢干燥系统工作流程------------------------------
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制氢干燥设施作业简介---------------------------
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制氢干燥设施加水、补碱简介---------------------
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配碱:-----------------------------------------
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碱液从系统回收至碱箱---------------------------
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制氢干燥过程-----------------------------------
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N2置换流程-------------------------------------
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5FDQG10/型循环水电解制氢及干燥操作规程-------------
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工艺部分开车前准备-----------------------------
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气动部分开车前的准备---------------------------
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开车次序---------------------------------------
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正常操作及保护---------------------------------
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正常状况下泊车---------------------------------
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非正常状况下泊车-------------------------------
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水电解制氢干燥装置常有故障及清除方法--------------
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水电解制氢装置常有故障清除方法-----------------
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氢气干燥装置常有故障清除方法-------------------
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自控仪表的检修------------------------------------
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水电解制氢装置安全注意事项------------------------
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附表一----------------------------------------------
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水电解制氢装置用途
水电解制氢装置所制氢气可宽泛用于电力、电子、冶金、化工、建材、宇
航、原子、气象等需要氢气的行业,做为冷却气、保护气、原料气、复原气和
燃料气。
水电解制氢装置工作原理
水电解制氢原理
电解水是直流电经过KOH或NaOH水溶液将水分解为氢气和氧气的过程,其化学反响以下:
-
阴极:2HO+2e→H2+2OH
阳极:2OH--2e→H2O+1/2O
总反响式:H2O=H2+1/2O2
氢气干燥工作原理
氢气干燥是把水电解制取的氢气,利用分子筛采纳常温吸附法去除氢气中的水份。其原理以下:因为水分子拥有很强的极性,利用分子筛对水的强亲和
力的特征,当含有水份的氢气经过分子筛床时,此中所含的水份被分子筛吸附,达到氢气干燥目的。因为当分子筛吸附水达到饱和后,需要重生才能从头使用,故本系统采纳加热重生的方法,将分子筛中吸附的水份分析,进而达到干燥系统连续使用的目的。
3FDQG10/型水电解制氢干燥装置系统详述:
系统由氢气制备及干燥系统、除盐水冷却系统、气体分派系统、储气系统、
仪表气源系统五部分构成。
氢气制备及干燥系统
氢气制备及干燥系统主要由水电解制氢、干燥部分,供配电及控制部分和
加水配碱部分构成。
水电解制氢、干燥部分(制氢干燥装置框架)
该部分由电解槽(00RAA10AM001),氢、氧分别器(00RAA10AT004
00RAA10AT003),碱液过滤器(00RAA10AT00100RAA10AT002),碱液冷
却器(00RAA10AC00100RAA10AC002),氢、氧气体冷却器(00RAA10AC003
00RAA10AC004),氢气、氧气捕滴器(00RAA10AT00500RAA10AT006),
氢气、氧气汽水分别器(00RAA10AT00700RAA10AT008),氢、氧碱液循环
泵(00RAA10AP00100RAA10AP002),干燥器(00RAA10AT010、00RAA10
AT011),气体干燥冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006),氢气过滤器(00RAA10
AT009)等和有关仪表、阀门构成。
供配电及控制部分
供配电部分由配电柜(1台),动力柜(1台),控制柜(1台)和整流柜
(1台)构成。
加水配碱部分(补水配碱系统框架)
加水配碱部分由原料水箱(00RAF10BB001),碱液箱(00RAF10BB002),
配碱泵(00RAF10AP002),补水泵(00RAF10AP001)构成。
除盐水冷却系统
除盐水冷却系统主假如由除盐冷却水箱(00RAE10BB001)、板式换热器
00RAE10AC001、00RAE10AC002)、循环泵(00RAE10AP001、00RAE10AP002)、
阀及有关仪表构成。它是保证制氢干燥系统中碱液冷却器(00RAA10AC001、
00RAA10AC002)气体冷却器(00RAA10AC003、00RAA10AC004)随和体干燥冷
却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006)冷却水的用水。
气体分派系统
气体分派系统主要由压力调整器、压力变送器、自动球阀及有关仪表构成,
为保证用户的正常供气该系统设置了两个接口分别供应汽轮机。
经干燥系统办理后的氢气经过气体分派系统进入储气系统,并经过有关仪
表检测实现储气系统工作压力均衡。当用户需要用气时,经过有关仪表检测控
制,从储气系统供应用氢单元。该部分内采纳有关仪表检测用户供氢母管压力,
实现供气母管的压力均衡及稳固,供气压力:~。
储气系统
储气系统主要由氢气储罐及有关的仪表阀门构成,该系统由4台容积为氢
气储罐构成,氢气储罐保证了用户不连续用氢的要求。
仪表气系统
本系统主要由空气罐(00RHM11BB001)及有关仪表阀门等构成。为整个系统
供应仪用压缩气源和正压保护气。
制氢干燥部分主要设施的功能简述
电解槽(00RAA10AM001)
电解槽是水电解制氢主体设施,在槽体内充入30%KOH电解质水溶液,在直
流电解作用下水被分解,阴极表面产生氢气,阳极表面产生氧气。此设施为电解
系统的核心零件。
/氧分别器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)
分别原理:氢气、氧气均犯难溶于水的气体,碱液随和体依靠各自的重力
和浮力进行有效的分别。
氢、氧气体冷却器(00RAA10AC003、00RAA10AC004)
作用:经过热互换过程,把氢,氧气体的温度降下来,有益于下一工序的进行,并知足用户用气安全温度的要求。温度由90℃左右降至35℃左右。
氢气、氧气捕滴器(00RAA10AT005、00RAA10AT006)
作用:氢、氧气体经过冷却后,温度降低,负气体中的水蒸汽形成液滴,经过捕滴器除掉液滴,降低气体的含湿量。
碱液过滤器(00RAA10AT001、00RAA10AT002)
作用:过滤器主假如经过滤芯过滤掉碱液中的机械杂质,保护电解槽通道的通畅。过滤器的过滤精度:100目滤网。
碱液冷却器(00RAA10AC001、00RAA10AC002)
作用:电解液经过碱液冷却器,冷却到70℃左右,使电解槽在额定温度下正常工作。
干燥器(00RAA10AT010、00RAA10AT011)
作用:分子筛(吸附剂)在常温下吸附氢气中的水份,使氢气露点达到-50℃
的要求。重生采纳电加热重生。重生温度控制在250~300度左右。
氢气冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006)
作用:干燥器重生时,因为温度较高,为保护阀内密封件和分子筛的吸附
工艺要求,需要将气体的温度降下来。经冷却后的气体温度约为35℃。
碱液循环泵(00RAA10AP001、00RAA10AP002)。
作用:碱液循环泵是为水电解制氢系统中碱液循环供应动力的专用设施。
该泵的额定流量:2m3/h,扬程:。
补水泵(00RAF10AP001)
作用:补水泵用于在水电解制氢过程中增补耗费的水和增补必需的碱,该
泵为柱塞泵。输出压力大于系统压力。
配碱泵(00RAF10AP002)
作用:与碱液箱实现配碱功能,并有系统开车注碱、泊车抽碱的作用。该
泵为磁力泵。额定流量:;扬程:15m。
原料水箱(00RAF10BB001)
作用:用于水电解制氢装置盛装原料水,以便实时的补水,配碱工作。
碱液箱(00RAF10BB002)
作用:用于水电解制氢装置盛装碱液或配置碱液。
阻火器(00RAA10AZ001)
作用:用于氢气放空时阻拦外界明火,防备火焰回烧到系统内,保证设施
安全运行(其余地方阻火器作用与此同样)。
氢气排水水封(00RAE10AT001)
作用:为湿式组火器,起切断火焰和安全排气作用,氧气排水水封作用相
同。
制氢干燥系统工作流程
制氢干燥设施作业简介
制氢干燥部分的主机电解槽(00RAA10AM001)由供配电部分供应直流电源,
其详细连结次序为380V,50Hz,三相五线电源接入供配电部分抽屉式配电柜,
分别供应PLC控制柜、动力柜和可控硅整流柜供电。系统的电解电源由可控硅
整流柜供应。输出电流为920A电压为~50V的直流电,单位直流电耗约为
。该过程达成了供配电部分给电解槽(00RAA10AM001)供应电解用直流电源的功能,并依据电解槽(00RAA10AM001)的负荷要求,经过调理可控硅整流柜的输出值,即可实现产氢量的调理。
制氢干燥设施加水、补碱简介
制氢干燥部分的主机电解槽(00RAA10AM001)由配碱泵(00RAF10AP002)
供应30%浓度KOH溶液,系统泊车时由配碱泵(00RAF10AP002)达成碱液回收
的工作。由补水泵(00RAF10AP001)供应在电解过程中耗费的水及系统损失的
碱。
配碱:
在碱箱(00RAF10BB002)中加入依据系统用量而计算的水,启动配碱泵
(00RAF10AP002),进行碱箱中水的循环,进行系统的动向配碱工作,此时阀
门的状态为:(此前系统中所有手动阀门处于封闭状态)手动球阀
00RAF10
AA002、00RAF10AA004开启,若配碱泵的工作正常,水的循环正常,少许多次
地加入配置30%KOH溶液所需要的KOH的量,直至配碱工作的完成。当碱液的比
重达到为时,配碱工作结束。配碱结束时先停配碱泵(00RAF10AP002),而后
封闭00RAF10AA002、00RAF10AA004手动阀门至此配碱工作结束。KOH的量
(按100%计算)=30%×溶液的体积×溶液的比重。所需要KOH约52Kg;
注:30℃时,15%KOH溶液比重为(系统稀碱开车时碱液浓度及比重)。
30℃时,30%NaOH溶液比重为(系统浓碱开车时碱液浓度及比重)。注
碱
注碱前系统状态:泊车、常压、纯水冲洗、氮气置换完成。
配碱完成后,依据需要,配碱泵(00RAF10AP002)将配好的碱液打入系统
中,且注意碱液在氢氧分别器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)的液位。(液
位往常控制在液位计的1/2处)此时阀门状态为:开启手动阀门00RAF10
AA002、00RAF10AA009、00RAA10AA003、00RAA10AA004、00RAA10AA005、00RAA10
AA006、00RAA10AA502、00RAA10AA503(其余阀门封闭)。当液位达到氢、氧
分别器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)磁翻转液位计指定高度(液位往常
控制在液位计的1/2处)时封闭配碱泵并封闭阀门00RAF10AA009、00RAA10
AA003、00RAA10AA006。翻开阀门00RAA10AA013、00RAA10AA019。而后适
当翻开阀门00RAA10AA007、00RAA10AA008,当阀门口有碱液向外溢出时封闭
阀门00RAA10AA007、00RAA10AA008,再翻开碱液循环泵(00RAA10AP002、
00RAA10AP001)的排气阀门,以清除系统管线中的气体。最后封闭00RAA10
AA502、00RAA10AA503,系统注碱完成。
碱液从系统回收至碱箱
系统状态:泊车、常压、氮气置换
当系统的设施需要维修或有其余要求,系统碱液需回收时,启动配碱泵
00RAF10AP002)将系统碱液抽回碱箱。此时阀门的状态为:开启阀门00RAF10AA010、00RAF10AA004、00RAF10AA006、00RAA10AA003、00RAA10AA004、
00RAA10AA005、00RAA10AA006、00RAA10AA013、00RAA10AA019、00RAA10
AA502、00RAA10AA503,此时补水配碱及制氢系统中其余阀门封闭。当碱液完
全回收后,停配碱泵(00RAF10AP002),封闭阀门00RAF10AA010、00RAF10
AA006、00RAF10AA004结束碱液回竣工作。
制氢干燥过程(该过程进行前一定用氮气置换)。
制氢过程
以下手动阀门为开启状态:00RAA10AA004、00RAA10AA005、00RAA10
AA010、00RAA10AA502、00RAA10AA503、00RAA10AA025、00RAA10AA026、00RAA10
AA013、00RAA10AA019。
此时系统内充氮置换完成,气动球阀、气动薄膜调理阀由PLC控制。
上述阀门状态开启无误,闭式循环冷却水装置、仪表气系统开始工作,且
工作正常,启动碱液循环泵(00RAA10AP002、00RAA10AP001),在泵的强迫作
用下实现制氢过程的碱液循环。
碱液循环流程以下:
碱液在碱液循环泵(00RAA10AP002、00RAA10AP001)作用下由氢、氧分
离器(00RAA10AT003、00RAA10AT004)经过碱液过滤器(00RAA10AT001、00RAA10
AT002)、碱液冷却器(00RAA10AC001、00RAA10AC002)打入电解槽(00RAA10
AM001)电解小室,经电解后形成氢气与KOH的混淆液(或氧气与KOH的混淆液)
流回氢、氧分别器(00RAA10AT003、00RAA10AT004),混淆液在氢、氧分别器
00RAA10AT003、00RAA10AT004)经气液分别后液体经泵从头打入电解槽进行电解过程。
电解过程碱液的循环回路:
氢氧分别器碱液循环泵碱液过滤器
电解槽碱液冷却器
气体流程:
氧气经氧气体冷却器(00RAA10AC003),氧气捕滴器(00RAA10AT005)过
氧气水分别器(00RAA10AT007)将冷凝水排放后,再经气动薄膜调理阀(00RAA10
AA101)调理开度,控制系统的压力;当系统压力达到设定值时,调理阀门将氧
气放入大气。实现系统压力的自动调理。
注:(1)此中气动球阀(00RAA10AA102、00RAA10AA103)依据程序的
要求,自动启闭,实现冷凝水的排放。
(2)经过调理阀(00RAA10AA101)的开度控制系统的压力,保持系统内
的压力。
氢气经氢气冷却器(00RAA10AC004),氢气捕滴器(00RAA10AT006)过氢
气水分别器(00RAA10AT008)将冷凝水排放后,再经气动薄膜调理阀(00RAA10
AA107)调理开度放入大气,实现制氢系统液位的控制。
注:(1)此中气动阀门(00RAA10AA105、00RAA10AA106)依据程序的要
求,自动启闭,实现冷凝水的排放。
(2)经过调理阀(00RAA10AA107)的开度控制氢、氧侧液位的均衡。
干燥过程
干燥部分按常温吸附法去除氢气中的水份,用电加热方法依据分子筛重生
的原理实现系统内氢气干燥的目的。干燥系统主要由两台吸附干燥器(00RAA10
AT010、00RAA10AT011)氢气冷却器(00RAA10AC004、00RAA10AC006)随和
体过滤器(00RAA10AT009)及相应的阻火器、仪表、阀门构成。
干燥部分两台吸附干燥器(00RAA10AT010、00RAA10AT011)一台工作,
另一台重生(原料气重生,无氢气排放),相互切换,交替工作,连续供气。
干燥器(00RAA10AT010)吸附,干燥器(00RAA10AT011)加热重生过程。
电解氢气经气动阀门(00RAA10AA113)进入干燥器(00RAA10AT011)进
行内部分子筛的加热重生,气体经氢气气体冷却器(00RAA10AC006)经过气动
阀门(00RAA10AA116、00RAA10AA117)进入氢气气体冷却器(00RAA10AC004)
后再进入吸附干燥器(00RAA10AT010)进行吸附干燥,经过气动阀门(00RAA10
AA112)再经气体过滤器(00RAA10AT009)过滤进入下一环节。氢气中的水份
在气体冷却器中凝固经气动球阀(00RAA10AA118、00RAA10AA119)准时排放。
经过排水水封(00RAE10AA001)排凝。
干燥器(00RAA10AT010)吸附,(00RAA10AT011)吹冷过程
上一过程阀门工作状态不变,停止干燥器(00RAA10AT011)的加热,进
行干燥器(00RAA10AT011)的吹冷过程。氢气流程不变。
干燥器(00RAA10AT010)吸附,干燥器(00RAA10AT011)自冷过程
在上述流程阀门状态下,封闭气动球阀(00RAA10AA117、00RAA10AA113),翻开气动球阀(00RAA10AA109、00RAA10AA116),氢气经气动球阀(00RAA10AA109、00RAA10AA116)进入干燥器(00RAA10AT010)进行吸附。干燥后的气体经过气动球阀(00RAA10AA112)、气体过滤器(00RAA10AT009)持续供应
干燥的气体。
以下为工作流程:
干燥器(00RAA10AT011)加热,加热时间8~10小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
干燥器(00RAA10AT011)吹冷,吹冷时间2~4小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
干燥器(00RAA10AT011)自冷,自冷时间10~14小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
干燥器(00RAA10AT011)加热,加热时间8~10小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
干燥器(00RAA10AT011)吹冷,吹冷时间2~4小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
干燥器(00RAA10AT011)自冷,自冷时间10~14小时。(00RAA10AT010)
吸附过程
N2置换流程
系统状态:泊车、常压,纯水冲洗(系统充水至分别器液位1/3处或更高,
这样可减少氮气置换时的氮气用量,并减少有关阀门的操作数目)。系统外连阀
门所有封闭,内部阀门翻开。经过自动阀(00RHM12AA101)向系统内充氮气。
系统压力升至,封闭自动阀(00RHM12AA101),翻开自动放空阀门(00RAA10
AA107、00RAA10AA501)开释压力,当压力抵达时,封闭自动放空阀(00RAA10
AA107、00RAA10AA501)。再次翻开气动球阀(00RAA10AA101)向系统内注入
氮气至。开释到。此工作重复3~5次,置换过程结束。进入下一程序阶段。
FDQG10/型循环水电解制氢及干燥操作规程
工艺部分开车前准备
制氢装置开车前准备
制氢机的冲洗:水电解制氢机在投运前,应用原料水冲洗。
置所有阀门为封闭状态。
开球阀(00RAF10AA001)将碱液箱(00RAF10BB002)注满原料水,封闭球
阀(00RAF10AA001)。
按步骤把原料水注入制氢系统。开启碱液循环泵(00RAA10AP002、00RAA10AP001),使原料水在制氢机内循环,冲洗制氢机一小时,停泵,翻开阀(00RAA10AA001、00RAA10AA002)排污。排污后,关严阀(00RAA10AA001、00RAA10AA002)。
重复上述操作3~4次,直至排液洁净为止。
气密查验