系统原理简介

中国船舶重工集团公司第七一八研究所

  • 气液处理器

    气液处理器为框架组合式结构,由碱液换热器,氢、氧分离器,氢、氧洗涤冷却器,循环泵,碱液过滤器及阀门、管道、管件、氢、氧纯度分析仪,气动薄膜调节阀、一次仪表、框架等组成。 设备构成如图所示: 气液处理器内部结构图 1. 框架 2. 电缆架 3. 防爆接线箱 4. 氢分离器 5. 碱液换热器 6. 氢洗涤器 7. 捕滴器 8. 氧洗涤器 9 氧分离器 10. 氢分析仪 11. 氧分析仪 12 循环泵 下图为气液处理器典型流程图,电解槽电解产生的氢气和氧气经各自通道分别进入气液处理器,经冷却、分离、除湿净化后进入各自储罐或纯化系统;电解液经过滤器去除机械杂质后由循环泵打回电解槽。 气液处理器按介质可将系统划分成氢、氧气体系统,碱液循环系统,水碱补给系统及冷却水系统。 氢、氧气体系统 从电解槽出来的氢气碱液混合体经换热器降温,进入氢分离器后,在重力作用下进行气液分离,氢气由上层管道进入氢洗涤器,经洗涤器冷却、洗涤以及捕滴网捕滴,最大限度减少气体中的含碱量和含水量,最终经薄膜调节阀放空或进入纯化装置。 氧气处理过程与上述过程相同。 电解液循环系统 氢氧分离器中的碱液经分离器底部的连通管汇集,在循环泵的驱使下经碱液过滤器去除机械杂质,后进入电解槽来参与下一次电解反应,形成闭环系统。洗涤器中洗出的碱液可由溢流管返回气液分离器。 水碱补给系统 随着制氢设备的运行,系统内的水不断消耗并体现在氢氧分离器的液位不断下降,当液位低于系统设定值时,系统内的加水泵就会自动启动,将水箱中的水注入氢(氧)洗涤器并溢流至分离器中,当分离器液位上涨至设定上限时,加水泵自动停止工作;当碱液的浓度下降时,也可以将碱箱中少量碱液直接打入电解液循环系统。 由冷却水总管道来的冷却水分两路进入设备,一路通过气动薄膜调节阀进入碱液换热器,冷却循环碱液,通过控制薄膜阀调节冷却水量,从而使电解槽的工作温度维持在85±5oC;另一路通过球阀进入氢、氧洗涤器中,来冷却气体,降低气体的含碱量和含水量,确保出口气体的温度不高于40oC。 ...

    发布日期:[2019-05-30]
  • 闭式循环水系统

    冷却水循环系统是水电解制氢系统、氢气纯化(干燥)系统或其它需要冷却水系统的配套设备。由冷却水箱、冷却水泵板式换热器、蝶阀、管道等组成等热交换装置。它利用外部的工业低温水将冷却水降温,为运行系统提供水质稳定的闭式循环冷却水,有助于提高水电解设备电解温度的稳定性及冷却水管道及换热器的使用寿命。该装置占地面积小,换热效率高,主泵及备用泵可实现自动切换,自动化程度高,稳定性强。 ...

    发布日期:[2019-05-30]
  • 氢气(氧气)纯化系统

    氧气纯化系统与氢气纯化系统相似,在这里我们以氢纯化系统为例进行原理讲解。 氢气纯化装置能够去除氢气中的氧气和水分杂质, 以满足对氢气的含氧量和含水量有较高要求的用户。 氢气纯化装置为整体框架式结构,框架内安装有气水分离器、脱氧器、氢气干燥器、氢气冷却器、过滤器、积水器等设备和各种阀门、管道以及检测、控制用的就地仪表和一次仪表。 脱氧的工作原理 在催化剂的作用下,氢气中的少量氧气可与氢气发生化合反应生成水,达到除氧目的。该反应为放热反应,反应式如下: 2H2+O2 催化剂 2H2O+Q 因为催化剂自身的组成、化学性质和质量在反应前后均不发生变化,因此催化剂可连续使用,无需再生。 脱氧器的结构及流程 脱氧器为内、外筒结构,催化剂装填在外筒和内筒之间,防爆电加热组件安装在内筒内,两个温度传感器分别位于催化剂填料的顶端和底端,用于检测和控制反应温度。外筒外部包覆保温层,可防止热量散失及避免烫伤。 原料氢气从脱氧器上端入口进入内筒,经电加热元件加热,由下至上流经催化剂床层,原料氢气中的氧气与氢气在催化剂的作用下发生化合反应生成水,从下端出口流出的氢气中的氧含量可降至1ppm以下。化合生成的水以气态形式随氢气流出脱氧器,在随后的氢气冷却器中冷凝,  在气水分离器中过滤并被排出系统。 干燥的工作原理 氢气的干燥采用的是吸附法,用分子筛作为吸附剂,干燥后氢气的露点可达到-70℃以下。 分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物,经脱水后内部形成了许多大小相同的空腔,具有极大的表面积。能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,故称为分子筛。水是极性很强的分子,分子筛对水有强烈的亲和力。 分子筛的吸附为物理吸附,当吸附饱和后,需要一段时间进行加热再生才能再次进行吸附。因此一台纯化装置中至少包含两台干燥器,一台工作时另一台再生,才能保证连续不断的生产露点稳定的氢气。 干燥器为内、外筒结构,吸附剂装填在外筒和内筒之间,防爆电加热组件安装在内筒内,两个温度传感器分别位于分子筛填料的顶端和底端,用于检测和控制反应温度。外筒外部包覆保温层,可防止热量散失及避免烫伤。 吸附状态(包括主工作状态和次工作状态)和再生状态的气流是反向的。吸附状态时上端管口为气体出口,下端管口为气体进口,再生状态时上端管口为气体进口,下端管口为气体出口。 干燥系统按照干燥器的数量可分为两塔干燥器和三塔干燥器。 两塔干燥器的工作流程 两塔纯化典型流程 装置中设置了两台干燥器,在一个循环周期(48小时)内进行交替工作、再生,从而实现整套装置工作的连续性,干燥后氢气的露点可达到-60℃以下。在一个工作周期(48h)中,干燥器A、B分别经历以下工作状态,见表 干燥器工作状态 工作时间(hr) 干燥器A 干燥器B 4 加热再生 吸    附 20 自然冷却 吸    附 4 吸    附 加热再生 20 吸    附 自然冷却 三塔干燥器的工作流程 三塔纯化典型流程 装置中设置了三台干燥器,在一个循环周期(24小时)内,每台干燥器都依次经历主工作、次工作、再生状态,从而实现整套装置工作的连续性,干燥后氢气的露点可达到-70℃以下。 由表可以看出,整套装置在一个循环周期内也存在三种工作状态,分别被称作Z1、Z2、Z3。 装置与干燥器的工作状态 工作时间 (h) 装置的 工作状态 干燥器的工作状态 干燥器1121 干燥器1122 干燥器1123 8 Z1 主工作 再生 次工作 8 Z2 次工作 主工作 再生 8 Z3 再生 次工作 主工作 ...

    发布日期:[2019-05-30]
  • 汇流排系统

           汇流排是一个由阀门、仪表及减压装置构成的气体分配系统,其进口与制氢设备相连,出口分别与储罐和供气管道相连接。该装置可以将制氢设备输出的成品气送入各储罐储存,在需要补气时,将储罐内储存的气体减压后送入供气管道。在设备运行时,汇流排的控制为全自动控制,可以自动检测各个储罐的压力依次自动为各个储罐进行充气,也可以检测供气管道压力,选择压力合适的储罐自动为管道补气。汇流排也支持手动控制,可以手动选择储罐充气,也可以手动选择储罐供气。 ...

    发布日期:[2019-05-30]
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