制氢系统

培训内容：制氢系统

培训对象：化学实习人员

制氢站系统图?

一

氢气的特性

优点：通风损耗低，机械（指发电机转子上的风扇）效率高；散热快、冷却效率高；危险性小；清洁；在氢气冷却的发电机，噪音较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的损坏。

缺点：氢气的渗透性很强，易于扩散泄露，所以发电机的外壳必须很好的密封；氢气与空气混合物能形成爆炸性气体，一旦泄露，遇火即能引起爆炸；采用氢气冷却必须设置一套制氢的电解设备和控制系统，这就增加了基建投资及维修费用。

氢气高效率冷却是其它冷却介质无可比拟的，所以大多数发电机还是采用氢冷方式。

二

氢气的作用

冷却发电机，即将氢气密封在发电机内部，使其循环。循环的氢气再由另设的冷却器通水冷却。氢气冷却可分为氢气与铜线直接接触的内冷式（直接冷却）和氢气不直接与铜线接触的外冷式两种。

我厂2×MW机组汽轮发电机采用水氢氢冷却方式，即发电机定子绕组及出线采用水内冷，转子绕组采用氢内冷，定子铁芯采用氢外冷。

三

设备

框架一（氢发生处理器）包括：电解槽、氢气分离装置（包括分离器、洗涤器、碱液循环泵）、氢气干燥装置；框架二：包括管道、阀门、压力表、减压调节器；框架三（包括除盐水箱、碱液箱、柱塞泵）、闭式除盐水冷却装置、储氢罐、压缩空气储气罐、电气和控制设备及系统内管道、阀门、电缆和必须的仪器仪表等。

四

工艺流程

01

气液系统

（1）氢气系统

由电解槽各电解水室阴极分解出来的氢气随碱液一起，借助于碱液循环泵的扬程和气体本身，从主极板阴极侧的出气孔进入氢气管道，再从右端极板流出进入氢分离洗涤器，在其内与碱液分离，并将氢气由75℃～90℃冷却至40℃左右，经气动薄膜调节阀压力调节后，再进入捕滴器，捕捉氢气中的水滴，使含湿度下降后，流向吸附器A（B）进行再生吹冷，再进入冷凝分离器，到吸附器B（A）进行吸附，此时氢气含量降到0.g/m3（露点温度≤-40℃）以下，进入框架二。

（2）氧气系统

由电解槽各电解水室阳极侧分解出来的氧气随碱液一起，从主极阳极侧的出气孔进入氧气管道，再从右端极板流出，进入氧分离器，在其内与碱液分离，然后经气动薄膜调节阀排空。

（3）碱液循环系统

本系统采用循环泵强制循环，碱液在氢分离器和氧分离器中分别分离出氢气和氧气后，在两分离器底部的连通管内汇合，经碱液过滤器去除固态杂质，进入循环泵，由泵加压后回到电解槽，在电解槽中，碱液先从左端压板进入各主极板的进液孔，从各主极板的进液孔进入各电解小室，在各电解小室中进行电解，而后与电解出来的氢气或氧气一起，分别从各自的出气孔，进入氢气道和氧气道，再分别进入氢分离洗涤器或氧分离器，从而构成完整的碱液循环系统。

（4）气体排空系统

制氢装置在每次刚开机运行时，其氢气纯度达不到标准，所以一般是先将其排空，待氢气纯度达到标准后再充氢。

（5）补水系统

补水系统主要包括补水箱和补水泵，水箱中的水通过补水泵打入氢分离洗涤器从而进入碱液循环系统，在正常情况下，补水可自动进行，特殊情况下也可手动操作，为保证系统中的气体和碱液在补水泵停转期间不回流，在送水管道上装有逆止阀。

02

冷却系统

第一路：通过框架一中气动薄膜调节阀，再分为两路分别进入氢分离洗涤器氧分离器以冷却，其中的碱液，电解过程中的电解槽温的控制就是通过调整这路冷却水量的大小来实现的。

第二路：进入氢气冷凝分离器冷却的氢气，使氢气降温，冷凝氢气中的微量水份，以降低氢气的湿度。

第三路：进入整流柜，以冷却可控硅整流元件。

03

排污系统

第一路：电解槽底部排污阀与碱液过滤器底部排污阀汇合排出，用来排出清洗用蒸馏水及杂质或含有杂质的碱液。

第二路：从氢发生器的捕滴器底部和冷凝分离器底部及氢洗涤器，经排水水封排入污水沟。

第三路：从氢发生器的氢排空管底部，通过阀门排出氢气冷凝水。

第四路：从氢发生器的氧排空管底部，通过阀门排出氧气冷凝水。

04

充氢系统

本系统由框架二和氢气储罐组成，当发电机侧压力低或氢气纯度低时，打开框架二补氢门，氢储罐中的氢气通过框架二开始往发电机补氢，当压力、纯度合格时停止往发电机补氢。

05

除盐水箱补水系统

制氢设备运行过程中，水箱液位信号传送给微机，微机根据水箱液位情况，自动控制水箱的电磁阀开启，实现水箱补水自动化。

五

DQ～10/3.3型水电解制氢装置的技术规范

序号

名称

单位

规范

1

氢气产量

Nm3/h

10

2

氧气产量

Nm3/h

5

3

干燥后氢气露点

℃

≤－40

4

氢气、氧气体纯度

%

H2≥99.9O2≥99.2

5

氢气输送压力

MPa

3.14

6

形式/型号

双极压滤式/DQ10－DC

7

数量

台

1

8

电极对数量

对

62

9

满负荷电解液工作温度

℃

≤90

10

工作总电压（单套）

V

62～72

11

电解液种类

NaOH

12

电解液浓度

%

26

13

每1Nm3氢气消耗电量

kWh/Nm3H2

≤4.8

14

除盐水耗量（单套）

L/h

≤10

15

冷却水耗量

t/h

≤10

16

每个电极对电流

A

17

氢氧分离器液位差

mm

≤±5

END

编辑丨汤映娟

审核丨董毅攀

责编丨吕毅