300MW制氢系统讲解.ppt

2 300MW制氢系统 余秋良2008年8月8日 概述 2 300MW发电机冷却方式为水 氢 氢 发电机氢气容积为66 2m3 额定氢压0 30MPa g 运行时的漏氢量 10m3 24h 制氢系统采用中船重工集团公司七一八研究所生产的CNDQ 10 3 2型中压微机控制水电解制氢一体化装置 整套装置由框架 整流柜 控制柜 配电装置 计算机管理 自动控制系统 框架 框架 等几部分组成 电解槽电源采用将380V交流电经可控硅整流装置变为56V直流电供给方式 电解质采用氢氧化钾溶液 电解制氢原理 由浸没在电解液中的一对电极中间隔以防止气体渗透的隔膜而构成的水电解池 当通以一定的直流电时 水就发生分解 在阴极析出氢气 阳极析出氧气 其反应式如下 阴极反应 2H2 2e 2OH H2 阳极反应 2OH 2e H2O 1 2O2 总反应 2H2O 2H2 O2 阳极电解产生氧气 阴极电解生成氢气 电解槽 工艺流程 氢气系统 在整流柜输出的直流电作用下 各电解小室的阴极上产生的氢气与强制循环的碱液 经过氢气气道环由两端端压板引出到氢气分离洗涤器 经气液分离和洗涤后 至氢气冷却器 再经水分离器 最后通过气动薄膜调节阀和手动阀进入氢气干燥系统 再分别送至各储氢罐 氧气系统 在各电解小室的阳极上产生的氧气 与强制循环的碱液 经过氧气气道环 由两端端压板引出至氧分离器 经气 液分离后通过气动薄膜调节阀和手动阀排空 碱液系统 氢 氧两个分离器内的碱液由内部设置的冷却蛇管进行冷却 通过二分离器底部的连通管混合 经碱液冷却器冷却 由碱液循环泵 经过滤器过滤后打回电解槽循环使用 补给水系统 电解过程中消耗的水 由补水泵间断的送入氢分离洗涤器上部的筛板上 通过溢流管进入下部与碱液混合 以补充所消耗的水 并经常更换洗涤水层 红色 氧气黄色 氢气虚线 水系统 电解槽 过滤器 碱箱 循环泵 氢分离洗涤 氧分离洗涤 补水泵 除盐水箱 氢气冷却器 气动差压调节器 氢气干燥装置 氢罐储存 冷却器 排空 氢气分配装置 3 4发电机 水电解制氢装置的结构 本装置由框架 整流柜 控制柜 配电装置 计算机管理自动控制系统 框架 框架 等几部分组成 框架 由电解槽 氢 氧分离器 氢洗涤器 循环泵 汽水分离器 冷却器 干燥器 氢气过滤器等组成 电解槽为压滤式双极性结构 一端下部有进液管 另一端上部有氢气 氧气及碱液出口管 中间极板为正极 两端极板为负极 碱液循环泵 循环泵启动在配电装置上启动 系统启动前 应先启动循环泵 碱液打循环 碱液流量计 正常运行在500 550ml min 放气阀 碱液打循环是应进行放气 排除碱液系统内空气 碱液循环泵 氢气过滤器 流量调节阀 氢氧分离器 氢 氧分离器主要作用利用重力分离氢气 氧气和碱液 氢气洗涤器的作用是冷却氢气和清洗氢气 防止氢气带碱 氧分离器 氢分离器 干燥器 压力调节阀 氧侧手动放空阀 氧侧紧急放空阀 氢侧紧急放空阀 液位调节阀 氧压力 系统压力 氢压力 洗涤器 减压阀 防止系统压力过高过快排空 充罐手动门 充罐 氢侧手动放阀 氧液位 氢液位 整流柜 整流柜由整流变压器 整流装置组成 用于供给电解所需直流电源 可控硅整流装置的主回路 控制回路 触发回路及变压器均装在一个柜子内 可控硅采用水冷方式 柜体对外有进 出水管 主电源开按钮 装置正常运行触发电源 主电源灯亮 触发电源 主电源 左糟电流 输出电压 输出电流 右槽电流 计算机自动控制系统 储氢罐压力 发电机充氢压力 充罐气动阀控制 补氢气动阀控制 槽压设定 电流设定 氢液位 槽温 电流 电压 氢产量 氧液位 氢中氧 氧中氢 三通阀 配电装置 配电装置主要设备为配电柜 用于对制氢系统所有动力装置的供电 对循环泵 加水泵 风机等动力设备的启停进行控制 制氢站电源来自煤400VA B段 整流柜电源 框架 框架 为氢气分配装置 与制氢装置 储氢罐及发电机供氢管道相连接 冲罐气动阀 制氢系统来 压力变宋器 压力 0 6MPa 自动关闭气动阀 充氢压力表一般控制0 4MPa 三通阀 充氢旁路阀 充氢减压阀 一般调整好不动 充氢手动门 3发电机 4发电机 充罐压力变送器 充罐母管 充氢母管 充氢气动阀 框架 框架 用于碱液的配制和储存 原料水的储存以及为制氢装置提供原料水及碱液 补水电磁阀 水位 250mm自动补水 管道泵来 补水手动门 碱液箱 为系统补充消耗的碱液 原料水箱 为系统补充消耗的除盐水 加水泵补水管 碱箱补水门 补水泵 实现系统碱液 原料水的补充 排污门 碱液去系统 碱液来碱箱 除盐冷却装置 用于冷却碱液 整流柜 电解槽 氢气冷却器等设备 循环使用 启动系统之前启动 系统停止后 最后停止 要求除盐冷却水压力不能 0 4MPa 水箱水位 300mm时 电磁阀自动打开补水 除盐冷却水泵两台 互为备用 除盐冷却水进水 工业冷却水进水 工业冷去水入口总阀 除盐冷却水出水 工业水出水 蛇形冷却器 除盐冷却水箱 除盐冷却水泵控制箱 除盐冷却水泵 电接点压力表 水位计 补水电磁阀 管道泵来 补水手动门 CNDQ 10 3 2水电解制氢一体化装置主要技术参数 气体标准控制标准 制氢系统启动 启动前 系统氮气置换 一般置换三次 通过氢 氧两侧手动放空阀泄压 在配电装置上启动碱液循环泵 使碱液打循环 并通过调节阀来调节碱液流量在500 550ml min 并由泵体和过滤器的排气阀 放尽系统内空气 碱液过滤器排气阀 也是系统氮气置换处 碱液流量计 泵体放气阀 流量调节阀 系统放气阀 温度调节阀 制氢系统启动 维持系统压力0 1MPa打开氢 氧两侧手动放空阀 并保持氢氧液位平衡 氢侧手动放空阀 保持压力0 1MPa 氧侧手动放空阀 氢液位 氧液位 制氢系统启动 2 在槽压和电流框输入压力和电流值 直到压力3 0MPa 电流 800A 1 点击 开机 按钮3S 按钮变红 装置启动 3 压力 电流达到额定值投入氧中氢分析仪表 按同样的方法投入氢中氧分析仪表 4 在氢气纯度达到99 8 时 点击 干燥投入 按钮 干燥投入 指示灯亮 表示干燥投入 5 露点 45时开始充罐 6 打开充罐手动门 投入露点仪 7 点击产品氢充罐 氢气充罐 产品氢充罐指示灯亮 制氢装置紧急停运 制氢装置运行过程中遇有下列情况应紧急停运带压部分突然泄漏 大量气体或碱液外喷 有可能酿成重大事故 氢站周围出现紧急事故 有可能波及到制氢装置发生燃烧或爆炸等重大事故时 紧急停运按以下步骤进行 紧急停车时 立即切断整流主回路电源 迅速用手动方法 使补水泵停止工作 开氢气 氧气排空门或紧急排空门 调节各自动阀开度 使氢氧分离器中的氢气 氧气放空 但要密切注意氢氧分离器液位有所显示并均衡 严防氢氧混合发生爆炸事故 压力降为零时关闭所有阀门 切断控制箱电源 气源 切断整流柜的同步电源 做好紧急停车记录 及时向有关部门和领导汇报 听候检查和处理 制氢装置紧急停运后 应对整套设备进行彻底检查 各仪表均应进行必要的检查和校定 确认设备良好后方能再次启动 注意 不到万不得已时 不得使用这种方法 水电解制氢装置安全注意事项 设备应良好接地 以防止产生静电引起氢气燃烧和爆炸 如装置停车时间较长 超过半年不启动 应将电解槽内碱液排出 并充满除盐水 鉴于电解槽带电操作 在电解槽前操作地面上应放置一块绝缘橡胶板 电解间应安置防爆灯 室内应有良好的通风 并安装氢气报警装置 凡是和氢气 氧气接触的管道 阀门等都要用四氯化碳清洗以去除油污 装置运行中不得进行任何检修工作 若必须修理则需先停车 但不能动火焊电焊 迫不得已需要在制氢间焊接时 首先应对制氢间空气中氢气浓度进行分析 必须低于爆炸极限 体积比4 并在需焊管道内事先通入氮气吹扫 以排除残留的氢气和氧气 制氢间严禁明火 操作人员禁止吸烟 不准穿带钉子的鞋 应穿防静电工作服和防静电鞋 带防护眼镜 操作时使用防爆工具 严禁铁器工具相互撞击 以免产生火花 选用铜质或铍铜合金工具 制氢间内必须备有2 3 的硼酸溶液 以防万一装置泄漏 碱液喷溅到脸上或身上时及时清洗 在配制碱液时要戴上橡胶手套 制氢间必须设置如二氧化碳 砂子 石棉布等防火器材 排空或紧急排空时 一般仅将氢气排空门打开 通过自控系统进行 非到万不得已不允许打开氢 氧气出口门来放气卸压 因为氢气由压力管道急剧放出时 由于静电原因可能引起自燃并爆炸 氧气急剧放出时 管道内的氧化层可能引起火花 从而促使燃烧或爆炸 所以随便打开氢 氧气出口门来卸压是非常危险的 在操作和维修设备时 手和衣服不能沾有油脂 任何油脂都不允许落入有可能与氧气接触的设备上 不允许碱液掉到电解槽极板之间或级板与拉紧螺栓之间 更不允许任何金属杂质掉落到电解槽上 以防引起电极间短路 平时电解槽上可盖一块绝缘板 制氢间不允许存放易燃易爆物品 严禁带入火种 严禁无关人员入内 制氢站防火 灭火规定 制氢站防火规定 制氢站内不得装设电炉 不得使用明火 制氢站内不得使用可能引起火花的工具和行灯 制氢室内及附近严禁吸烟 制氢室内禁止存放