电解槽说明书

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-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1

-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除电解槽阐明书(总13页)水电解制氢设备操作使用手册\苏州竞立制氢设备有限公司1、简述、氢气的性质和用途：氢是自然界分布最广的元素之一，它在地球上重要以化合状态存在于化合物中。在大气层中的含量却很低，仅有约1ppm（体积比）。氢是最轻的气体,它的粘度最小，导热系数很高，化学活性、渗入性和扩散性强（扩散系数为s，约为甲烷的三倍），它是一种强的还原剂，可同许多物质进行不同程度的化学反映，生成多个类型的氢化物。氢的着火、燃烧、爆炸性能是它的特性。氢含量范畴在4-75%（空气环境）、（氧气环境）时形成可爆燃气体，碰到明火或温度在585℃以上时可引发燃爆。压力水电解制出的氢气含有压力高（或）便于输送，纯度高（%以上）可直接用于普通场合，还能够通过纯化（纯度提高到%）和干燥（露点提高到-40～-90℃）的后续加工，能够作为燃料、载气、还原或保护气、冷却介质，广泛应用于国民经济的各行各业。、水电解制氢原理：运用电能使某电解质溶液分解为其它物质的单元装置称为电解池。任何物质在电解过程中，在数量上的变化服从法拉第定律。法拉第定律指出：电解时，在电极上析出物质的数量，与通过溶液的电流强度和通电时间成正比；用相似的电量通过不同的电解质溶液时，多个溶液在两极上析出物质量与它的电化当量成正比，而析出1克当量的任何物质都需要1法拉第单位96500库仑（安培小时）的电量。水电解制氢符正当拉第电解定律，即在原则状态下，阴极析出1克分子的氢气，所需电量为h。通过换算，生产1m3氢气（副产品氧气）所需电量约2393Ah，原料水消耗。将水电解为氢气和氧气的过程，其电极反映为:阴极:2H2O+2e→H2↑+2OH-阳极:2OH--2e→H2O+1/2O2↑总反映:2H2O→2H2↑+O2↑由浸没在电解液中的一对电极，中间隔以避免气体渗入的隔阂而构成水电解池，通以一定电压（达成水的分解电压和热平衡电压以上）的直流电，水就发生电解。根据顾客产量需求，使用多组水电解池组合，减小体积和增加产量，就形成水电解槽的压滤型组合构造。我司生产的压力型水电解槽采用左右槽并联型构造，中间极板接直流电源正极，两端极板接直流电源负极，并采用双极性极板和隔阂垫片构成多个电解池，并在槽内下部形成共用的进液口和排污口，上部形成各自的氢碱和氧碱的气液体通道。由电解槽纵向看，A、B系列的氧气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氧铜侧），C、D、E、F系列的氢气出口设计在中心线靠直流铜排一侧（氢铜侧）。我公司生产的压力型水电解槽，现在原则产品操作压力为和两种。含有构造紧凑，运行安全，使用寿命长的特点，电解液采用强制循环，电解消耗的原料水由柱塞泵自动补充，有关参数实现自动监测和控制。。正常生产时采用30％KOH水溶液作为电解液，槽温控制在85-90℃左右，兼顾隔阂垫片的使用寿命和减少能耗的规定。水电解制氢的电解需要低电压、大电流的可调直流电源。工业上采用带平衡电抗器的双反星可控整流电路。这种电路有两个特点：第一，整流变压器有两组次极绕组，且都接成星形，为了消除变压器的直流磁化问题，两绕组的接线极性相反。第二，为理解决变压器的两组次极绕组的电流平衡问题，两组次极绕组中点通过平衡电抗器连在一起。2、重要技术性能指标和消耗（见附表）3、工作条件.电解液:30%KOH水溶液.原料水:用量见附表水质规定:电阻率≥×105欧姆·厘米铁离子含量<1mg/L氯离子含量<2mg/L干残渣含量<7mg/L悬浮物含量<1mg/L.冷却水温度≤30用量见附表压力:～水质:自来水.电源控制柜电源:三相四线制AC380V，50HZ，功率见附表可控硅整流柜控制电源:三相四线制AC380V，50HZ.控制气源压力:～流量:6m3露点低于环境温度10℃无油、无尘，含油量≤5mg/m34、工艺流程及子系统系统简述：电解液的在强制循环、电解槽通以直流电的条件下，氢气和氧气在电解槽产生，通过分离器气液分离后，产出的氢气和氧气源源不停送出系统（当客户对气体的纯度或露点有特别的规定时，我司可进一步提供纯化干燥系统，以水电解氢气为原料，经催化脱氧、吸附干燥、过滤除尘等工序获得纯度较高的干燥氢气）。系统自动控制设定的系统压力、槽温、分离器液位平衡、及时补充电解所消耗的原料水。各项运行参数实现自动监测和控制。可按顾客需求不同，提供气动仪表控制、电动仪表控制、PLC可编程控制、上位机控制、远程通讯等控制手段以及各类分析仪表。制氢框架集成了制氢系统运行的重要设备（如分离器、洗涤器、冷却器、过滤器、碱液泵等，以及控制和调节阀门，工况测量的在线和远传仪表）。每套制氢系统普通配备控制柜、整流柜、整流变压器以及氧中氢、氢中氧等分析仪表。CDEF系列制氢装置，由流程（系统）图能够看出，该装置可分为九个子系统。

.电解液循环系统

电解液循环系统的作用是：

从电解槽带走电解过程中产生的氢气、氧气和热量;

将补充的原料水送给电解槽;对电解槽内电解反映区域进行“搅拌”，以减少浓差极化，减少电耗。该系统涉及以下路线（内循环）┌→氢分离器┐碱液泵→碱液过滤器→电解槽┤├→(碱液泵)└→氧分离器┘.氢气系统氢气从电解小室的阴极一侧分解出来，借助于电解液的循环和气液比重差，在氢分离洗涤器中与电解液分离形成产品气.其路线为:┌氢气出口

电解槽→氢分离器→调节阀┤

└阻火器排空

氢气的排空重要用于开停机期间，不正常操作或纯度不达标以及故障排空。.氧气系统

氧气作为水电解制氢装置的副产品含有综合运用价值.氧气系统与氢气系统有很强的对称性.装置的工作压力和槽温也都以氧侧为测试点.它涉及:

┌顾客或储存

电解槽→氧洗涤器→┤└或排空氧气的排空除与氢气排空作同样考虑外，对于不运用氧气的顾客，排空是常开状态..原料水系统

水电解制氢(氧)过程唯一的“原材料”是高纯水，另外氢气和氧气在离开系统时要带走少量的水分。因此，必须给系统不停补充原料水，同时通过补水还维持了电解液液位和浓度的稳定性。补充水同时从氢、氧两侧补入。原料水箱→补水泵→氢分离洗涤器→电解槽。

.冷却水系统

水的电解过程是吸热反映，制氢过程必须供以电能，但水电解过程消耗的电能超出了水电解反映理论吸热量，超出部分重要由冷却水带走，以维持电解反映区正常的温度。电解反映区温度高，可减少能源消耗，但温度过高，石棉质的电解小室隔阂将被破坏，同时对设备长久运行带来不利。本装置规定工作温度保持在不超出90℃为最佳。另外，所生成的氢气、氧气也须冷却除湿。可控硅整流装置也设有必要的冷却管路。冷却水分三路流入系统：

┌温度调节阀→碱液冷却器→出口

冷却水入口┤氢（氧）气冷却器→出口

┕整流柜冷却管路→排放.充氮和氮气吹扫系统装置在调试运行前，要对系统充氮作气密性实验。在正常开机前也规定对系统的气相充氮吹扫，以确保氢氧两侧气相空间的气体远离可燃可爆范畴。充氮口设在氢、氧分离洗涤器连通管的一侧，氮气引入后流经:┌─氢分离洗涤器→阻火器→排空

充氮口┤

└─氧分离洗涤器→排空.排污系统由以下排污点构成：

电解槽两端排污管

碱液过滤器排污管原料水箱排污管碱箱排污管氢（氧）管路排污管氢（氧）分离器液位计排污.整流系统根据法拉第定律，水电解制氢装置产品气的产量与小室电解电流成正比。额定电流见后附表。.控制系统

5、制氢站安装系列制氢设备布置，符合GB50177-93《氢氧站设计规范》规定普通可分为四室布置:制氢间:放置电解槽及框架（含纯化框架）。

控制间:放置控制柜、整流柜。

辅助间:放置补水泵、碱液箱、原料水箱、无油空压机、原料水制备装置等。）、变压器间：放置变压器。.制氢间与辅助间的地板应耐碱，并设有排污下水道。.制氢机与各辅助设备的液体管路以及电解槽与框架间的液体管路宜在地沟敷设，电解槽与框架间的气体管路可在空间或地沟内架设。.整流柜与电解槽连接的电缆地沟最佳与排污地沟分别设立，并设有地沟盖。.氢氧气放空出口应分别设立在制氢间两侧，并高出房顶以上，管口应作防雨设施。仪表取样气体必须用管引至室外放空。.控制柜与框架折线距离不不不大于20m，框架与电解槽距离约，电解槽与墙的距离≥。备注：具体布置和安装根据顾客实际状况并参考设计规范布置和安装。6、操作与维护开机前检查具体检查有无金属工具杂物等异物落放在电解槽上，槽体清洁干燥、无短路和绝缘不良现象。整流柜铜排清洁干净，无接触不良和绝缘不良现象，整个工艺系统整洁，稳固，排污沟畅通，槽体上部无漏雨和其它的滴漏。按流程图检查现场连管和安装与否对的，按照电气图检查接线与否对的规范。检查接地、防雷装置、气源等与否符合规定，并预先联系好确保稳定供电、供气、供水。检查原料水系统为无污染、无腐蚀材料制成，并通过严格除油、除污，阀除油除锈，普通宜为不锈钢制作。冷却水系统压力，流量能满足工艺规定并确保冷却水系统无泄漏。排空系统畅通，无冻结阻塞。检查设备仪器仪表系统安装的对的性,检查电、气接头有无松动、脱开。气密性实验关闭制氢机全部外连阀门（V101，V102，V111，V113，V130，V133，V134，V140，V183，V184，V185，V187，V188，V189），打开制氢机内机内全部阀门。通过阀V140向系统充入工业纯以上氮气，压力届时关V101，检查系统有无泄漏，检查没泄露后升压至观察有无泄露，确保无泄漏后，再升压到检查气密状况，检查泄漏状况并消除漏点。系统保压12小时，泄漏量不超出每小时5‰为良好。打开V102，V113，缓缓卸压（注意：先确认V103，V114已打开，Vt01，Vt02置于放空状态）。或关V102，V113，慢慢打开V183，V184，V185运用氮气压力卸压，卸压完毕后关闭对应的阀门。.清洗制氢装置调试运行前，须用原料水清洗系统内部容器和管路:补水泵的起动转换开关为手动停止档（联锁消除档）；清洗水箱、碱箱，并给原料水箱充满水；置全部阀门为关闭状态，然后开V143，V134，V122（V124），V123（V125），V127，V128，V131，启动碱液泵，调节V131保持流量在正常工作时碱液的循环量上（见附表），将原料水打入制氢机（加水和加碱操作均为此,见下图），当液位到氢氧分离器中部液位时切换阀门，打开V121的同时关闭V134（切换至内循环操作）。.调节V131，使流量达成流量计满量程的85%。循环清洗系统3～4小时，停泵，打开V183，V184，V185，V188，V189将水排净(或对系统充氮将水压出，以加紧排污速度)。.重复上述上面环节2-3次直至排出原料水干净无污。注意：如果是两台碱液泵可选择任一台泵并开对应的阀门进行操作，其它（如补水泵）类似。清洗合格后，如果需要做水压实验，注水到到分离器中部液位然后进行（操作参考）后停泵然后进行和气密性实验相似的操作办法，在此不再做具体的叙述。电解液的准备30℃30℃时，30置全部阀门为关闭状态。开V145，向碱液箱内注原料水（其加水量根据技术性能和消耗表中所列数据进行换算（体积用升表达），稀碱换算办法为：消耗稀碱量（Kg）÷15%-消耗稀碱量，浓碱把15改为30即可），注水完毕后关V145。（注意，如果碱箱体积不能一次配好，能够采用一次把所用的碱加完打进设备然后加水进行稀释，也能够分几次完毕，建议采用后者）打开V136，V134，V130，V122（V124），V123（V125），V133，V135启动循环泵，调V133，至碱液流量最大，进行配碱循环（操作见下图）。缓慢加入KOH，待完全溶解后加入%的V2O5。电解液配好后，停泵，关闭V133。待配好的电解液温度降到常温后，启动循环泵（先确认V121关闭），调节V131，将配好的电解液（<50℃开V121，启动循环泵，使碱液在制氢机内循环，缓慢调节V131使流量批示在规定的范畴内，内循环进行半小时后缓缓打开V130，小心取碱样(用量筒)，稍静置，检测碱液比重（30℃.稀碱试运行开机前检查.具体检查无金属工具杂物等导体落放在电解槽上，槽体清洁干燥，无短路和绝缘不良现象。整流柜铜排清洁干净，无接触不良和绝缘不良现象，整个工艺系统整洁，稳固，排污沟畅通，槽体上部无漏雨和其它的滴漏。.按流程图和电气图检查现场连管、接线和安装与否对的。.检查，接地，防雷装置，气源等符合阐明书规定，并预先联系好确保稳定供电、供气。检查原料水系统为无污染、无腐蚀材料制成，并通过严格除油、除污，阀除油除锈，普通宜为不锈钢制作。冷却水系统压力，流量能满足工艺规定并确保冷却水系统无泄漏。.排空系统畅通，无冻结阻塞。接通控制柜、整流柜总电源及盘上各仪表电源。接通控制柜及框架上气源。将控制系统置为准备状态，将工作压力给定设在，补水泵启动开关在手动停止档，检查原料水、冷却水（涉及制氢框架、整流柜）、仪表气压力以及各电气柜、变压器供电状况。按整流系统阐明书使整流装置为备用状态。检查各报警联锁点的设立与否对的，重要有氢氧液位（上下限报警联锁）、系统压力（上限联锁）、气源压力（下限联锁，电接点压力表）、氢氧槽温（上限报警，氧侧联锁）、碱液温度（上限报警联锁）、碱液流量（下限报警联锁）。置全部阀门与气密性实验相似状态后，把Vt01，Vt02置于放空状态，关闭V132，打开V140，向系统充氮至，关V140，缓开V114，V103放空，放空过程中需确保氢氧分离器液位相平。等压力降为靠近零后关V114，V103，再通过V140向系统充氮至，关V140。检查确保其它阀门为关闭。其它框架的外出口阀门均为关闭。启动碱液泵进行内循环，调节V131，流量调节到正常工作值（见附表）。整流柜设在稳压档，启动整流柜，使直流总电压额定电压值，并注意控制系统与否控制良好并及时调节控制系统参数，系统正常后置补水泵于自动运行档运行。在总电压不超出额定电压状况下随槽温上升电流会达成到最大电流值（注意：普通来说由于碱液浓度不高，很难达成额定电流值）槽温上升到60℃时，Vt01，Vt02置于进气状态，待槽温升80℃后，观察槽温的变化趋势，重新整定循环碱温的给定值，使氧槽温稳定在80工作温度在65℃稀碱运行后停机(与正常停机环节同，见背面正常停机一节)。停机后，将碱液从V183，V184，V185排出。制氢机注入原料水，循环清洗2～3遍，然后排掉。清洗碱液过滤器，打开V183排污。（操作技巧：正常开机操作遵照先升温度后升压力的原则，停车遵照先降压后降温的原则。）.配浓碱，额定状态下运行。操作环节同上，需要注意的是在整流柜稳压档工作一段时间，当槽温达成85℃左右时电流会达成额定电流，当达成额定电流值时将整流柜切换到稳流档。正常停机补水泵启动开关置于停止档。切断分析仪电源，分析气样流量调到0。二位三通处在放空状态将整流柜总电流给定缓缓调到0。分步逐步调低系统压力设定值，并注意观察氢氧侧液位，必要时借助V103，V114手动调节液位。设定碱液温度值为0，使碱液循环量最大，以冷却碱液。碱液泵继续运行1～2小时后停泵。切断电源、气源，冷却水之后，可关各阀，装置停车完毕。紧急停机在紧急停电但无其它故障状况下，应快速关闭氢氧两侧保压阀V102，V113，关闭氢氧两侧分析仪取样阀。如果短时间供电正常，可打开V102，V113，通过自控系统按正常开机环节开机，如果长时间停机待电，需手动启动V114，V103，在维持两侧液位基本平衡状况下卸压，其它操作同上。设备故障紧急停车时，立刻停止整流柜，快速关闭氢氧两侧保压阀V102，V113，快速用切换补水泵至停止档，亲密注意使液位均衡，严防氢氧混合，紧急停机后要作好停机统计供事后分析和解决。属设备故障，则须对故障进行认真分析和排除，正常后方可投入运行。.制氢装置维护电解槽小室隔阂为隔阂石棉布，在运行过程中少量纤维和杂质将脱落下来，阻在过滤器滤芯上，发现碱液循环量下降时，要清洗过滤器滤芯，清洗时最佳使产品气为排空状态。其环节以下:.开V129，关V127，V128，缓慢小心开V130，使过滤器内压力为0，关V130。.拆开过滤器顶盖，取出滤芯，解开滤网，用尼龙刷和清水刷洗滤网，干净后装在滤管上用原料水冲洗。.排掉污液，再用原料水清洗1～2次，排污。装好滤芯，装好顶盖，开V128，V127关V129，并使碱液循环量在正常状态。观察碱液液位，如果偏低能够通过补水泵从碱箱适宜补充。长久持续运行过程中冷却水系统可能会结垢、沉淀、阻塞。发现装置的冷却器换热效果不好，要对冷却水系统除垢和疏通。制氢设备运行过程要亲密注意温度、压力以及露点等有关参数以及自动阀门的工作运行状态。整流系统、自动控制系统、多个仪器仪表以及碱液泵、补水泵的使用维护见对应的阐明书和资料。.制氢装置大修制氢装置大修规定有较高的专业技术和经验，顾客在安排大修计划后，宜与本生产厂家联系，方便作必要的指导和协助。7、故障判断与排除故障情况产生原因排除方法1.槽压过高,或达不到额定(1).压力调节不良重新校准调节仪和变送器或修正参数(2).调节阀阀位不对的或有堵塞校准阀位,去除堵塞(3).气体系统有阻塞检查和排除阻塞(4).系统有泄漏消除漏点2.槽温过高(1).冷却水系统结垢或堵塞除垢疏通冷却水系统(2).温度调节阀阀位不对的校准调节阀(3).温度调节仪调节不良校准调节仪修正参数和给定值,检修变送器(4).冷却水压力低或流量过小，进口温度过高增加冷却水压力和流量，增加冷却塔等设施(5).碱液循环量偏小增大循环量3.氢氧侧液位差过大(1).液位调节仪调节不良检查调校调节仪和变送器,检查引讯管(2).氢氧侧,调节阀阀位不对的阀芯阻滞或调节阀泄漏校准调节阀消除泄漏或更换调节阀(3).筛板阻塞清洗筛板(4).与槽压过高同时检查4.碱液循环量下降(1).碱液泵故障检修碱液泵(2).过滤器阻力大清洗过滤器(3).液循环系统有阻滞检查碱液循环系统,消除阻滞(4).泵吸入口有气体吸入检查有关管路排出液路内的气体(5).电源电压过高,或过低解决电源问题(6).流量批示不准检查流量计5.产品气纯度批示低(1).分析仪系统不正常校准分析仪恢复分析仪为正常状态(2).原料水或碱液化学成分不合格更换碱液,使用合格的原料水(3).碱液循环量不适宜调节循环量(4).液位不适宜调节液位(5).碱液浓度不当配制碱液(6).电解槽密封不良适宜压紧电解槽(7)