电解水制氢工艺描述

1、1 / 12电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。其主要组成部分有：电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等，电气、仪表及配套的设备元器件主要有：直流电解电源（简称电解电源）、电源冷却循环泵（简称电源冷却泵或电源泵）、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、回火防止器、纯净水生产装置等。电解水制氢工艺流程示意图见图1。图 1 电解水制氢工艺流程示意图专业文档供参考，如有帮助请下载。2 / 12压力的单位为 Mpa，小数点后面保留 3 位。差压的

2、单位为 kPa，小数点后面保留 2 位, 流量单位为 m3/h，小数点后面保留 2 位。温度的单位为 C，小数点后面保留 1 位, 累计流量的单位为 m3，小数点后面保留 1 位，累计工作时间的单位为 h，小数点后面保留 1 位。所有的电磁阀均为电开阀，通电开启，断电关闭。一、电解电源 DDY、电源冷却泵 DLB、循环泵 XHB及冷却泵 LQB控制表 1电解系统与冷却系统对应输入输出关系表信号来源控制内容说明输入编号信号来源名称输出编号控制对象名称根据氢气压力H 控制电解电源AI1电解电源DDY氢气压力 PHDO1P(PT101)电源冷却泵 DLBDDY、电源冷却泵 DLB和循环泵DO2AI2

3、系统温度 TE循环泵 XHBXHB的启停。根据系统温度 TE( 开关量 )(TT101)（电解液温度）冷却泵 LQB控制冷却泵 LQB的启停。1、氢气压力 PH 由压力变送器 PT101变送为 420mA 直流信号，根据氢气压力 PH控制电解电源 DDY（电解电源 DDY由一个开关量信号控制运行与停止）、电源冷却泵DLB和循环泵XHB（电源冷却泵 DLB和循环泵 XHB与电解电源 DDY同步受氢气压力 PH 控制）的通断，氢气压力可以在触摸屏上设置：1 氢气压力上限设定值（简称压力设定上限） PHH的设置范围 03.00Mpa（参考值 0.40Mpa）；2 氢气压力下限设定值（简称压力设定下限

4、） PHL的设置范围 03.00MPa（参考值 0.35Mpa）。参考值就是第一次开机设置时（或者长时间断电数据丢失时）推荐使用的数值。3 当氢气压力 PH 高于压力设定上限 PHH，PHPHH，DO1输出为 OFF,电解电源 DDY、电源泵DLB和循环泵 XHB停止运行；4 氢气压力 PH低于压力设定下限 PHL，PHPHL， DO1 输出为 ON,电解电源 DDY、电源泵 DLB 和循环泵 XHB通电运行。2、当电解系统温度（实际为电解系统电解液的温度， 简称电解温度）TE 由温度变送器 TT101 变送为 420mA 直流信号，根据电解温度 TE 控制电解电源 DDY的通断，电解温控温度

5、可在触摸屏上设置：1 电解系统温度上限设定值 （简称电解温控上限） TEH设置范围 5595 C（参考值 90C）； 2 电解系统温度下限设定值 （简称电解温控下限） TEL 设置范围 5090 C（参考值 85C）。 3 当电解系统温度 TE 超过电解温控上限 TEH， TETEH，发出报警信号， DO9输出为 ON，同时 DO1输出为 OFF，电解电源 DDY、电源泵 DLB和循环泵 XHB停止运行，但这时其他系统继续正常工作。专业文档供参考，如有帮助请下载。3 / 124 当电解系统温度 TE 低于电解温控下限 TEL， TETEL，解除报警， DO9为 OFF，电解系统恢复正常工作。3

6、、根据电解温度TE 控制冷却泵 LQB的通断，冷却温控温度上下限可在触摸屏上设置：1 电解冷却温度上限设定值 （简称冷却温控上限） TCH设置范围 3090 C（参考值 90C）； 2 电解冷却温度下限设定值 （简称冷却温控下限） TCL设置范围 3090 C（参考值 85C）。3 当电解温度 TE 超过冷却温控上限 TCH，TETCH，DO2输出为 OFF，冷却泵 LQB停止运行。 4 当电解温度 TE 低于冷却温控下限 TCL，TETCL，解除报警， DO9为 OFF，电解系统恢复正常工作。电解与冷却控制流程框图如下：AI1( 氢气压力 PT101)P PHHHAI2( 电解温度TT101

7、)TETEH产生报警 ( 共 8 个报警 )DO9AI1( 氢气压力 PT101)P PHHLAI2( 系统温度TT101)T TEEL解除报警 ( 共 8 个报警 )OFFAI2( 电解温度TT101)T TSSETECHAI2( 电解温度 TT101)TTR CLRECL二、气水分离罐补水控制OR0DO1为 OFF,电解停止AND1DO1为 ON,电解开始Q1TE TCL,DO2为 ON,冷却泵运行0TE TCH,DO2为 OFF,冷却泵运行Q表 2 气水分离罐补水控制对应输入与输出关系表信号来源控制内容说明输入编号信号来源名称输出编号控制对象名称DI1 (L1L ） 氢气加碱罐液位下限氢

8、气加碱罐补水根据氢气加碱罐和氧气加碱DI2（L1H） 氢气加碱罐液位上限DO3电磁阀 BV1罐液位控制氢气加碱罐补水DI3（L2L） 氧气加碱罐液位下限DO4氢气加碱罐补水电磁阀 BV1和氧气气加碱罐DI4（L2H） 氧气加碱罐液位上限电磁阀 BV2补水电磁阀 BV2的开闭氢气加碱罐和氧气加碱罐各安装了一套液位开关，控制补水电磁阀BV1和 BV2。氢气加专业文档供参考，如有帮助请下载。4 / 12碱罐液位开关的下限接点为 L1L（对应数字量输入编号为 DI1），氢气加碱罐液位开关的上限接点为 L1H（DI2），氧气加碱罐液位开关的下限接点为 L2L（ DI3），氧气加碱罐液位开关的上限接点为

9、L2H（ DI4）。1、补水电磁阀 BV1、BV2的开阀条件（同时开阀）液位开关 L1L 接通（ DI1 为 ON）或者液位开关关 L2L 接通（ DI3 为 ON）， DO3、 DO4输出为 ON，同时打开补水电磁阀 BV1和 BV2。2、补水电磁阀 BV1、BV2的关阀条件（分别关阀）当加碱罐的液位开关L1H 断开（ DI2 为 OFF）时， DO3输出为 OFF，关闭补水电磁阀BV1。当加碱罐的液位开关L2H 断开（ DI4 为 OFF）时， DO4输出为 OFF，关闭补水电磁阀BV2。3、氢气加碱罐的液位状态显示三种：低液位、正常、高液位低液位：液位开关L1L 接通（ DI1 为 ON

10、 ）+液位开关 L1H接通（ DI2 为 ON）。正常：液位开关L1L 断开（ DI1 为 OFF）+液位开关 L1H 接通（ DI2 为 ON）。高液位：液位开关L1L 断开（ DI1 为 OFF） +液位开关 L1H断开（ DI2 为 OFF）。4、氧气加碱罐的液位状态显示三种：低液位、正常、高液位低液位：液位开关L2L 接通（ DI3 为 ON ）+液位开关 L2H接通（ DI4 为 ON）。正常：液位开关L2L 断开（ DI3 为 OFF）+液位开关 L2H 接通（ DI4 为 ON）。高液位：液位开关L2L 断开（ DI3 为 OFF） +液位开关 L2H断开（ DI4 为 OFF）

11、。气水分离罐补水流程框图如下：氢气加碱罐的液位L1L 为 ON1DO3为 ON,BV1开启ORDO4为 ON,BV2开启氧气加碱罐的液位L2L 为 ON1氧气加碱罐液位L1HOFF0DO3为 OFF,BV1关闭氧气加碱罐液位L2HOFF0DO4为 OFF,BV2关闭三、补水泵 BSB及补水电磁阀 BV3、BV4控制氢气洗涤罐和氧气洗涤罐上分别安装了一套液位开关，氢气洗涤罐上的液位开关的下限开关为 L3L（ DI5）、上限开关为 L3H（DI6），氧气洗涤罐上的液位开关的下限开关为 L4L（DI7），上限开关为 L4H（ DI8），用于控制补水泵 BSB和补水电磁阀 BV3、 BV4。专业文档供

12、参考，如有帮助请下载。5 / 12表 3洗涤罐补水控制输入与输出对应关系表信号来源控制内容说明输入编号信号来源名称输出编号控制对象名称DI5（ L3L）氢气洗涤罐液位下限氢气洗涤罐补( 下限为低液位 )根据氢气洗涤罐液位， 控制补DO5水电磁阀 BV3DI6（ L3H）氢气洗涤罐液位上限水泵 BSB启停和氢气洗涤罐DO6氧气洗涤罐补( 上限为高液位 )补水电磁阀 BV3、氧气洗涤罐DO7水电磁阀 BV4DI7（ L4L）氧气洗涤罐液位下限补水电磁阀 BV4的开闭补水泵 BSBDI8（ L4H）氧气洗涤罐液位上限1、开泵条件和开阀条件（泵和两个补水电磁阀同时打开）L3L 的下限开关（ DI5）和

13、 L4L 的下限开关（ DI7）任意一个接通或者两个全部接通，接通补水泵电源（ DO7为 ON），同时打开补水电磁阀 BV3、BV4（DO5、 DO6为 ON）。2、关阀和关泵条件当氢气洗涤罐高液位接点L3H（DI6）断开，关闭补水电磁阀BV3（DO5为 OFF）。当氧气洗涤罐高液位接点L4H（DI8）断开，关闭补水电磁阀BV4（DO6为 OFF）。当两个电磁阀 BV3、 BV4全部关闭后，关闭补水泵（DO7为 OFF）。3、氢气洗涤罐的液位状态显示三种：低液位、正常、高液位低液位：液位开关L3L 接通（ DI5 为 ON ）+液位开关 L3H接通（ DI6 为 ON）。正常：液位开关L3L

14、断开（ DI5 为 OFF）+液位开关 L3H 接通（ DI6 为 ON）。高液位：液位开关L3L 断开（ DI5 为 OFF） +液位开关 L3H断开（ DI6 为 OFF）。4、氧气洗涤罐的液位状态显示三种：低液位、正常、高液位低液位：液位开关L4L 接通（ DI7 为 ON ）+液位开关 L4H接通（ DI8 为 ON）。正常：液位开关L4L 断开（ DI7 为 OFF）+液位开关 L4H 接通（ DI8 为 ON）。高液位：液位开关L4L 断开（ DI7 为 OFF） +液位开关 L4H断开（ DI8 为 OFF）。洗涤罐补水流程框图如下：氢气洗涤罐的液位L3L 为 ONOR氧气洗涤罐

15、的液位L4L 为 ON1DO5为 ON,BV3开启1DO6为 ON,BV4开启1DO7为 ON,BSB开启氧气洗涤罐液位L3HOFF0DO5为 OFF,BV3关闭氧气洗涤罐液位L4HOFF0DO6为 OFF,BV4关闭专业文档供参考，如有帮助请下载。6 / 12氢气洗涤罐液位L3H氧气洗涤罐液位L4HOFFAND0DO7为 OFF,BSB关闭OFF四、差压调节系统（氢气与氧气压力平衡）氧气与氢气压力的差压Pd 由压力变送器 PdT101变送为 420mA 直流信号，根据差压Pd控制排氧电磁阀PV1的通断。表 4排氧电磁阀 PV1控制输入与输出对应关系表信号来源控制内容说明输入编号信号来源名称输

16、出编号控制对象名称AI3氧气与氢气的压降压排氧电磁根据氧气与氢气的压差 P ，控制DO8d差 Pd（ P）阀 PV1降压排氧电磁阀 PV1的开闭P =氧气压力 - 氢气压力，排氧所需的差压上限设定值( 简称压差设定上限 )P 和排氧差压ddH下限设定值（简称压差设定下限）可以在触摸屏上设置：1 压差设定上限 PdH的设置范围为 -3kPa +3kPa，参考值 0.50kPa； 2 压差设定下限 PdL 的设置范围为 -3kPa +3kPa，参考值 -0.50kPa ）；3 当差压 Pd 超过压差设定上限 PdH，Pd PdH，DO8输出为 ON，排氧电磁阀 PV1开启。 4 当差压 Pd 低于

17、压差设定下限 PdL，Pd PdL，DO8输出为 OFF，排氧电磁阀 PV1关闭。 报警压差设定值 PdA 的设置范围为 3.00 5.00kPa，参考值 3.50kPa，当氧气与氢气的差压 Pd 的绝对值 Pd PdA，发出报警信号， DO9为 ON，DO1为 OFF。差压调节系统流程框图如下：AI3( 差压 PdT101)PdPdPdHSAI3( 差压 PdT101)PRP TdddLSETCLRQQ1PdPdHDO8为 ON,排氧阀开启0PPddL,DO8为 OFF,排氧阀关闭五、瞬时流量与累计流量氢气的流量 QH由流量变送器 FT101 变送为 420mA 直流信号，要求在触摸屏上显示

18、瞬时流量 QH 和累计流量 QA。表 5氢气流量信号与输入输出对应关系表信号来源控制内容输入编号信号来源名称输出编号说明控制对象名称专业文档供参考，如有帮助请下载。7 / 12AI4流量变送器 FT101无无显示瞬时流量 QH 和累计流量 QA六、报警显示、记录与查询要求在触摸屏设一个报警记录查询页面，将所有报警按时间顺序记录下来，在触摸屏上能够查阅，存储器记录满了，循环抹除前面的记录，另外在该页面设一个报警消除按钮，按一下消除按钮，停止报警， DO9为 OFF，但若仍然满足报警条件，间隔60 秒，继续报警（ DO9为 ON）。为了防止处于报警临界点时继电器频繁动作，以及干扰引起的报警，要求满

19、足报警条件达到 3 秒以上，才能发出报警信号（DO9为 ON），同一个报警源每两次报警之间需要间隔3秒，也就是说，当报警条件消除后，报警自动消除，如果又达到报警条件，至少延迟3 秒才能再次报警，如果是人工消除报警，同一报警源需要延迟60 秒才能再次报警。1、当氢气压力 PH（ PHH+0.05MPa）时报警， DO9为 ON，同时 DO1为 OFF；报警时显示的报警名称为“氢气压力过高”。2、当系统温度 (AI1) 超过温度设定上限时报警, 报警名称为“电解液温度过高”3、当氢气加碱罐液位过低，同时氧气加碱罐液位过高时报警，DO9为 ON），DO1为 OFF，因为加碱罐与气水分离罐连通，加碱罐

20、与气水分离罐的液位完全相同，报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大（氧高氢低）”4、当氧气加碱罐液位过低，同时氢气加碱罐液位过高时报警，DO9为 ON），DO1为 OFF，报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大（氧低氢高）”。5、当氢气洗涤罐液位过低，同时氧气洗涤罐液位过高时报警，DO9为 ON，同时切断电解电源， DO1为 OFF，报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大（氧高氢低）”。6、当氧气洗涤罐液位过低，同时氢气洗涤罐液位过高时报警，DO9为 ON， DO1为 OFF，报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大（氧低氢高）”。7、当氧气与氢气的差压Pd 的绝对值大于报警差压设定值PdA，Pd Pd

21、A，发出报警信号，DO9为 ON，DO1为 OFF，报警名称为“氢氧压力相差过大。8、当大功率直流电解电源DDY出现故障，电解电源 DDY送来一个故障信号（DI13 为 ON），发出报警信号， DO9为 ON，同时关闭电解电源， DO1为 OFF，报警时显示的报警名称为“直流电解电源故障”。专业文档供参考，如有帮助请下载。8 / 12报警流程框图如下：氢气压力（ PT101） PHPHPHH+0.5MPa电解温度（ TT101） TETETEH氢气加碱罐液位L1L 为 ONAND氧气加碱罐液位L2H为 OFF氢气加碱罐液位L1H为 OFFAND氧气加碱罐液位L2L 为 ON氢气洗涤罐液位L3L

22、 为 ONAND1DO9为 ONAND氧气洗涤罐液位L4H为 OFF氢气洗涤罐液位L3H为 OFFAND氧气洗涤罐液位L4L 为 ON氧氢差压（ PdT101）PdPd PdA电源故障 (DDY)，DI13 为 ON七、 PLC主页面显示内容专业文档供参考，如有帮助请下载。9 / 12八、氢氧分离系统I/O 点表1、模拟量（ AI ）输入共计 4 点，见表 5。表 5、模拟量输入（ AI ）点表序号数量信号来源及种类安装位置说明11压力变送器 PT101氢气气水分离器上部氢气系统压力，量程 01.0MPa21温度变送器 TT101氧气气水分离器顶部电解系统温度，量程 0150 C31差压变送器

23、 PdT101两个气水分离器之间氧气与氢气的压差，量程 -5kPa+5kPa41流量变送器 FT101脱水罐后氢气管道上氢气流量，瞬时流量量程 0-45m3合计4全部为 420mADC 标准信号2、数字量输入（ DI ）共计 14 点，见表 6。表 6、数字量输入（ DI）点表序号数量信号来源安装位置11来自液位计 L1氢气系统的加碱罐上21来自液位计 L1氢气系统的加碱罐上31来自液位计 L2氧气系统的加碱罐上41来自液位计 L2氧气系统的加碱罐上51来自液位计 L3氢气系统的洗涤罐上61来自液位计 L3氢气系统的洗涤罐上71来自液位计 L4氧气系统的洗涤罐上81来自液位计 L4氧气系统的洗

24、涤罐上9 1来自电解循环泵接触器 控制箱内10 1来自电解冷却泵接触器 控制箱内11 1来自电源冷却泵接触器 控制箱内12 1来自补水泵接触器控制箱内说明液位过低，低液位接点 L1L 接通液位过高，高液位接点 L1H断开液位过低，低液位接点 L2L 接通液位过高，高液位接点 L2H断开液位过低，低液位接点 L3L 接通液位过高，高液位接点 L3H断开液位过低，低液位接点 L4L 接通液位过高，高液位接点 L4H断开电解循环泵运行，接触器 KM1辅助触头接通电解冷却泵运行，接触器 KM2辅助触头接通电源冷却泵运行，接触器 KM3辅助触头接通补水泵运行，接触器 KM4辅助触头接通专业文档供参考，如

25、有帮助请下载。10 / 12131来自直流电解电源 DDY 直流电解电源箱直流电解电源 DDY故障，电源故障触点接通141流量变送器脱水罐后氢气管道上流量变送器发出流量脉冲信号，用于累计流量合计143、模拟量输出（ AO ）本次没有使用。4、数字量输出（ DO ）共 9 点，见表 7。表 7、数字量输出（ DO）点表序号数量信号用途安装位置说明11(1) 控制大功率直直流电解电源本体当氢气压力（AI1 ）PH低于压力设定下流电解电源 DDY，上预留了一个控制接点限 PHL 时，电解电源 DDY运行，开始电解，(2) 控制电解液循环泵 XHB安装在同时接通循环泵 XHB、电源冷却泵 DLB的循环

26、泵 XHB,电解液循环管道上电源（ DO1为 ON）(3) 控制电源冷却电源冷却泵 DLB安当氢气压力高于压力设定上限时，电水循环泵（简称电装在电解电源 DDY水冷解电源 DY停止输出电流，同时关闭循环泵源泵） DLB系统的管路上。XHB、电源冷却泵 DLB的电源（DO1为 OFF）21控制电解冷却水电解冷却水循环泵 ( 简当电解温度（AI3 ）T 超过冷却设定上限时，E循环泵 ( 简称冷却称冷却泵 ) 安装在电解DO2为 ON，接通冷却泵 LQB，当电解液温泵)LQB冷却水循环管路上。度低于冷却设定下限时， DO2为 OFF，关闭冷却泵 LQB的电源。31控制氢气气水分BV3安装在氢气气水分

27、当氢气气水分离罐和氧气气水分离罐离罐补水电磁阀离罐与氢气洗涤罐之间低液位接点任意一个或两个同时接通时，BV3的管道上同时打开 BV3、BV4（DO3、DO4为 ON）。41控制氧气气水分BV4安装在氧气气水分当氢气气水分离罐高液位接点断开离罐补水电磁阀离罐与氧气气体洗涤罐时，关闭氢气补水电磁阀 BV3（ DO3为 OFF）,BV4之间的管道上当氧气气水分离罐高液位接点断开时，关闭氧气补水电磁阀 BV4（ DO4为 OFF）。51控制补水泵 BSB。安装在氢气和氧气洗涤当氢气和氧气洗涤罐低液位接点任意控制氢气洗涤罐罐补水管路上。一个或两个同时接通时，同时打开补水泵61安装在氢气洗涤罐BSB、BV

28、1、BV2（ DO5、DO6、DO7同时为 ON）。BV1专业文档供参考，如有帮助请下载。11 / 12补水电磁阀 BV1与补水泵之间的管道上当氢气洗涤罐高液位接点断开时，关71控制氧气洗涤罐BV2安装在氧气洗涤罐闭氢气洗涤罐补水电磁阀BV1（DO6为 OFF）补水电磁阀 BV2与补水泵之间的管道上当氧气洗涤罐高液位接点断开时，关闭氢气洗涤罐补水电磁阀BV2（DO7为 OFF）当两个洗涤罐高液位接点全部断开时，关闭补水泵 BSB（DO5为 OFF）。81氧气降压排气电氧气降压排气电磁阀当压差 Pd 大于压差设定上限，打开降磁阀 PV1PV1安装在氧气气水分压排气电磁阀 PV1（DO8为 ON）。离器后面的排气管道上当压差 Pd 小于压差设定