电解水制氢工艺描述

水电解制氢过程描述电解水产生氢气和氧气是一个相对成熟的过程。其主要部件有：电解槽、气水分离槽、加碱槽、洗涤槽、脱水槽、缓冲槽、冷却水槽等。电气、仪表及配套设备部件主要包括：DC电解电源(简称电解电源)、供电冷却循环泵(简称供电冷却泵或供电泵)、电解液循环泵(简称循环泵)、电解系统冷却循环泵(简称电解冷却泵或冷却泵)、补给水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、逆止器、纯净水生产装置等。水电解制氢工艺示意图见图1。图1电解水制氢工艺流程图压力单位为Mpa，小数点后保留3位数字。差压单位为千帕，小数点后保留2位，流量单位为立方米/小时，小数点后保留2位。温度单位为摄氏度，小数点后保留一位，累计流量单位为立方米，小数点后保留一位，累计工作时间单位为小时，小数点后保留一位。所有电磁阀都是电动打开、通电和断电的。一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB、冷却泵LQB的控制表1电解系统和冷却系统之间的输入/输出关系信号源控制内容解释输入数字信号源名称输出号码控制对象的名称AI1(PT101)氢气压力DO1DO2(开关值)电解电源DDYDLB动力冷却泵循环泵XHB冷却泵LQB根据氢气压力PH值，控制电解电源DDY、电源冷却泵DLB和循环泵XHB的启停。冷却泵LQB的启动和停止根据系统温度TE来控制。AI2(TT101)系统温度te(电解质温度)1.氢气压力从压力变送器PT101变为420mA DC信号。根据氢压酸碱度，接通和断开电解电源DDY(电解电源DDY由开关信号控制运行和停止)、动力冷却泵DLB和循环泵XHB(动力冷却泵DLB和循环泵XHB由氢压酸碱度与电解电源DDY同步控制)。氢气压力可以在触摸屏上设置。氢气压力上限设定值(简称压力上限)PHH的设定范围为0 3.00兆帕(参考值0.40兆帕)；氢气压力下限设定值(以下称为压力下限)PHL的设定范围为0-3.00兆帕(参考值为0.35兆帕)。参考值是第一次通电设置(或长期断电数据丢失)的推荐值。当氢气压力高于压力设定上限PHH时，ph phh，DO1输出关闭，电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行；氢气压力低于压力设定下限PHL，ph teh时，发出报警信号，DO9输出开启，DO1输出关闭。电解电源DDY，动力泵DLB和循环泵XHB停止运行，但其他系统继续正常工作电解和冷却控制的流程图如下：AI1(氢气压力PT101)PHHAI2(电解温度TT101)TEH生成警报(总共8个警报)或者DO1关闭，电解停止。DO90AI1(氢气压力PT101)PHPHLAI2(系统温度TT101)TETEL解除警报(总共8个警报)和DO1接通，电解开始。离开1AI2(电解温度TT101)热电联产TETCLAI2(电解温度TT101)0集QR CLR Q1Te tch，do2关闭，冷却泵运行二、气水分离罐补给控制表2气水分离罐补水控制对应投入产出关系表信号源控制内容解释输入数字信号源名称输出号码控制对象的名称DI1 (L1L)氢碱罐液位下限DO3DO4氢碱罐补水电磁阀BV1氢碱罐补水电磁阀BV2根据氢加碱罐和氧加碱罐的液位，控制氢加碱罐补水电磁阀BV1和氧气加碱罐补水电磁阀BV2的开关DI2(L1H)氢碱罐液位上限DI3(L2L)氧碱罐液位下限DI4(L2H)氧碱罐液位上限氢加碱罐和氧加碱罐分别安装一套液位开关，控制补给水电磁阀BV1和BV2。氢加成碱罐液位开关的下限触点为L1L(对应的数字输入号为DI1)，氢碱罐液位开关的上限触点为L1H(DI2)，氧碱罐液位开关的下限触点为L2L(DI3)，氧碱罐液位开关的上限触点为L2H(DI4)。1.补给电磁阀BV1和BV2的阀门开启条件(同时阀门开启)液位开关L1L接通(DI1接通)或液位开关L2L接通(DI3接通)，DO3和DO4的输出接通，补给电磁阀BV1和BV2同时打开。2.补给电磁阀BV1和BV2的阀门关闭条件(分别关闭阀门)当加碱罐的液位开关L1H关闭时(DI2关闭)，DO3的输出关闭，补给电磁阀BV1关闭。当加碱罐的液位开关L2H关闭时(DI4关闭)，DO4的输出关闭，补给电磁阀BV2关闭。3.氢碱添加罐的液位状态有三种：低液位、正常液位和高液位低液位：液位开关L1L接通(DI1接通)，液位开关L1H接通(DI2接通)。正常：液位开关L1L关闭(DI1关闭)，液位开关L1H开启(DI2开启)。高液位：液位开关L1L关闭(DI1关闭)，液位开关L1H关闭(DI2关闭)。4.氧碱罐的液位状态有三种：低液位、正常液位和高液位低液位：液位开关L2L接通(DI3接通)，液位开关L2H接通(DI4接通)。正常：液位开关L2L关闭(DI3关闭)，液位开关L2H开启(DI4开启)。高液位：液位开关L2L关闭(DI3关闭)，液位开关L2H关闭(DI4关闭)。气水分离罐补给水流程如下：氢碱罐液位L1L打开氧碱罐液位L2L开了或者DO3开启，BV1开启1DO4接通，BV2接通1DO3关闭，BV1关闭。0离开氧碱添加罐液位L1HDO4关闭，BV2关闭。0氧碱罐液位L2H离开三。控制补给水泵BSB和补给水电磁阀BV3和BV4氢洗罐和氧洗罐上分别安装有一套液位开关。洗氢罐液位开关的下限开关为L3L(DI5)，上限开关为L3H(DI6)。洗氧罐上液位开关的下限开关为L4L(DI7)，上限开关为L4H(DI8)，用于控制补给水泵BSB和补给水电磁阀BV3和BV4。表3洗涤槽补水控制的输入和输出之间的对应关系信号源控制内容解释输入数字信号源名称输出号码控制对象的名称DI5(L3L)氢洗罐液位下限(下限为低水平)DO5DO6DO7洗氢罐补给电磁阀BV3L3L的下限开关(DI5)和L4L的下限开关(DI7)中的一个或两个被接通，补给水泵电源被接通(DO7被接通)，补给水电磁阀BV3和BV4被接通(DO5和DO6被接通)。2、关闭阀门和泵的条件当氢清洗罐的高液位触点L3H(DI6)断开时，关闭补给电磁阀BV3(DO5关闭)。当氧气洗涤罐的高位触点L4H(DI8)断开时，关闭补给电磁阀BV4(DO6关闭)。当两个电磁阀BV3和BV4都关闭时，关闭补给水泵(DO7关闭)。3.洗氢罐的液位状态有三种：低液位、正常液位和高液位低液位：液位开关L3L接通(DI5接通)，液位开关L3H接通(DI6接通)。正常：液位开关L3L关闭(DI5关闭)，液位开关L3H开启(DI6开启)。高液位：液位开关L3L关闭(DI5关闭)，液位开关L3H关闭(DI6关闭)。4.洗氧罐的液位状态有三种：低液位、正常液位和高液位低液位：液位开关L4L接通(DI7接通)，液位开关L4H接通(DI8接通)。正常：液位开关L4L关闭(DI7关闭)，液位开关L4H开启(DI8开启)。高液位：液位开关L4L关闭(DI7关闭)，液位开关L4H关闭(DI8关闭)。洗涤罐补给水流程如下：氢洗罐液位L3L打开氧气洗涤罐液位L4L开了或者DO5接通，BV3接通1DO6接通，BV4接通。1DO7开启，bsb开启。1DO5关闭，BV3关闭。0离开氧气洗涤罐液位L3HDO6关闭，BV4关闭。0离开氧气洗涤罐液位L4H和DO7关闭，bsb关闭。0氢洗罐液位L3H离开氧气洗涤罐液位L4H离开四、差压调节系统(氢气和氧气压力平衡)压力变送器PdT101将氧气和氢气压力的压差Pd变为4-20mA DC信号，根据压差Pd控制氧气排气电磁阀PV1的开关。表4氧排放电磁阀PV1控制输入与输出的对应关系信号源控制内容解释输入数字信号源名称输出号码控制对象的名称AI3氧和氢之间的压差Pd(P)DO8减压除氧电磁阀PV1根据氧气和氢气之间的压差Pd，控制减压释氧电磁阀PV1的开关Pd=氧气压力-氢气压力，氧气排放所需的压差上限设定值(称为压差上限设定值)PdH和压差下限设定值(称为压差下限设定值)可在触摸屏上设定：差压设定上限PdH的设定范围为-3千帕至3千帕，参考值为0.50千帕；差压设定下限PdL的设定范围为-3千帕至3千帕，参考值为-0.50千帕)；当差压Pd超过由差压设定的上限PdH时，PD PDH，DO8的输出为开，并且氧排放电磁阀PV1打开。当压差Pd低于压差设定下限Pd1，PD PDL时，DO8的输出关闭，并且氧气排出电磁阀PV1关闭。(5)报警压差设定值PdA设定范围为3.00 5.00千帕，参考值为3.50千帕，当氧气和氢气压差Pd的绝对值，PD PDA时，发出报警信号，DO9为开，DO1为关。AI3(差压PdT101)PdPdPdHPd pdhdo8打开，氧气排气阀打开。PD 0.05兆帕，DO9开启，DO1关闭时报警；报警期间显示的报警名称是“氢气压力过高”。2.当系统温度(AI1)超过温度设定的上限时，将发出警报。警报名称是“电解液温度过高”3.当氢碱罐液位过低，氧碱罐液位过高时，报警。DO9接通，DO1断开。因为碱罐与气水分离罐相连，所以碱罐和气水分离罐中的液位完全相同。警报名称是“两个气水分离罐的水位差太大(氧气高，氢气低)”4.当氧碱罐液位