電解槽說明書

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-CAL-本頁僅作為文檔封面，使用請直接刪除-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1

-CAL-本頁僅作為文檔封面，使用請直接刪除電解槽闡明書(總13頁)水電解制氫設備操作使用手冊\蘇州競立制氫設備有限公司1、簡述、氫氣的性質和用途：氫是自然界分布最廣的元素之一，它在地球上重要以化合狀態(tài)存在于化合物中。在大氣層中的含量卻很低，僅有約1ppm（體積比）。氫是最輕的氣體,它的粘度最小，導熱系數很高，化學活性、滲入性和擴散性強（擴散系數為s，約為甲烷的三倍），它是一種強的還原劑，可同許多物質進行不同程度的化學反映，生成多個類型的氫化物。氫的著火、燃燒、爆炸性能是它的特性。氫含量范疇在4-75%（空氣環(huán)境）、（氧氣環(huán)境）時形成可爆燃氣體，碰到明火或溫度在585℃以上時可引發(fā)燃爆。壓力水電解制出的氫氣含有壓力高（或）便于輸送，純度高（%以上）可直接用于普通場合，還能夠通過純化（純度提高到%）和干燥（露點提高到-40～-90℃）的后續(xù)加工，能夠作為燃料、載氣、還原或保護氣、冷卻介質，廣泛應用于國民經濟的各行各業(yè)。、水電解制氫原理：運用電能使某電解質溶液分解為其它物質的單元裝置稱為電解池。任何物質在電解過程中，在數量上的變化服從法拉第定律。法拉第定律指出：電解時，在電極上析出物質的數量，與通過溶液的電流強度和通電時間成正比；用相似的電量通過不同的電解質溶液時，多個溶液在兩極上析出物質量與它的電化當量成正比，而析出1克當量的任何物質都需要1法拉第單位96500庫侖（安培小時）的電量。水電解制氫符正當拉第電解定律，即在原則狀態(tài)下，陰極析出1克分子的氫氣，所需電量為h。通過換算，生產1m3氫氣（副產品氧氣）所需電量約2393Ah，原料水消耗。將水電解為氫氣和氧氣的過程，其電極反映為:陰極:2H2O+2e→H2↑+2OH-陽極:2OH--2e→H2O+1/2O2↑總反映:2H2O→2H2↑+O2↑由浸沒在電解液中的一對電極，中間隔以避免氣體滲入的隔閡而構成水電解池，通以一定電壓（達成水的分解電壓和熱平衡電壓以上）的直流電，水就發(fā)生電解。根據顧客產量需求，使用多組水電解池組合，減小體積和增加產量，就形成水電解槽的壓濾型組合構造。我司生產的壓力型水電解槽采用左右槽并聯型構造，中間極板接直流電源正極，兩端極板接直流電源負極，并采用雙極性極板和隔閡墊片構成多個電解池，并在槽內下部形成共用的進液口和排污口，上部形成各自的氫堿和氧堿的氣液體通道。由電解槽縱向看，A、B系列的氧氣出口設計在中心線靠直流銅排一側（氧銅側），C、D、E、F系列的氫氣出口設計在中心線靠直流銅排一側（氫銅側）。我公司生產的壓力型水電解槽，現在原則產品操作壓力為和兩種。含有構造緊湊，運行安全，使用壽命長的特點，電解液采用強制循環(huán)，電解消耗的原料水由柱塞泵自動補充，有關參數實現自動監(jiān)測和控制。。正常生產時采用30％KOH水溶液作為電解液，槽溫控制在85-90℃左右，兼顧隔閡墊片的使用壽命和減少能耗的規(guī)定。水電解制氫的電解需要低電壓、大電流的可調直流電源。工業(yè)上采用帶平衡電抗器的雙反星可控整流電路。這種電路有兩個特點：第一，整流變壓器有兩組次極繞組，且都接成星形，為了消除變壓器的直流磁化問題，兩繞組的接線極性相反。第二，為理解決變壓器的兩組次極繞組的電流平衡問題，兩組次極繞組中點通過平衡電抗器連在一起。2、重要技術性能指標和消耗（見附表）3、工作條件.電解液:30%KOH水溶液.原料水:用量見附表水質規(guī)定:電阻率≥×105歐姆·厘米鐵離子含量<1mg/L氯離子含量<2mg/L干殘渣含量<7mg/L懸浮物含量<1mg/L.冷卻水溫度≤30用量見附表壓力:～水質:自來水.電源控制柜電源:三相四線制AC380V，50HZ，功率見附表可控硅整流柜控制電源:三相四線制AC380V，50HZ.控制氣源壓力:～流量:6m3露點低于環(huán)境溫度10℃無油、無塵，含油量≤5mg/m34、工藝流程及子系統系統簡述：電解液的在強制循環(huán)、電解槽通以直流電的條件下，氫氣和氧氣在電解槽產生，通過分離器氣液分離后，產出的氫氣和氧氣源源不停送出系統（當客戶對氣體的純度或露點有特別的規(guī)定時，我司可進一步提供純化干燥系統，以水電解氫氣為原料，經催化脫氧、吸附干燥、過濾除塵等工序獲得純度較高的干燥氫氣）。系統自動控制設定的系統壓力、槽溫、分離器液位平衡、及時補充電解所消耗的原料水。各項運行參數實現自動監(jiān)測和控制。可按顧客需求不同，提供氣動儀表控制、電動儀表控制、PLC可編程控制、上位機控制、遠程通訊等控制手段以及各類分析儀表。制氫框架集成了制氫系統運行的重要設備（如分離器、洗滌器、冷卻器、過濾器、堿液泵等，以及控制和調節(jié)閥門，工況測量的在線和遠傳儀表）。每套制氫系統普通配備控制柜、整流柜、整流變壓器以及氧中氫、氫中氧等分析儀表。CDEF系列制氫裝置，由流程（系統）圖能夠看出，該裝置可分為九個子系統。

.電解液循環(huán)系統

電解液循環(huán)系統的作用是：

從電解槽帶走電解過程中產生的氫氣、氧氣和熱量;

將補充的原料水送給電解槽;對電解槽內電解反映區(qū)域進行“攪拌”，以減少濃差極化，減少電耗。該系統涉及以下路線（內循環(huán)）┌→氫分離器┐堿液泵→堿液過濾器→電解槽┤├→(堿液泵)└→氧分離器┘.氫氣系統氫氣從電解小室的陰極一側分解出來，借助于電解液的循環(huán)和氣液比重差，在氫分離洗滌器中與電解液分離形成產品氣.其路線為:┌氫氣出口

電解槽→氫分離器→調節(jié)閥┤

└阻火器排空

氫氣的排空重要用于開停機期間，不正常操作或純度不達標以及故障排空。.氧氣系統

氧氣作為水電解制氫裝置的副產品含有綜合運用價值.氧氣系統與氫氣系統有很強的對稱性.裝置的工作壓力和槽溫也都以氧側為測試點.它涉及:

┌顧客或儲存

電解槽→氧洗滌器→┤└或排空氧氣的排空除與氫氣排空作同樣考慮外，對于不運用氧氣的顧客，排空是常開狀態(tài)..原料水系統

水電解制氫(氧)過程唯一的“原材料”是高純水，另外氫氣和氧氣在離開系統時要帶走少量的水分。因此，必須給系統不停補充原料水，同時通過補水還維持了電解液液位和濃度的穩(wěn)定性。補充水同時從氫、氧兩側補入。原料水箱→補水泵→氫分離洗滌器→電解槽。

.冷卻水系統

水的電解過程是吸熱反映，制氫過程必須供以電能，但水電解過程消耗的電能超出了水電解反映理論吸熱量，超出部分重要由冷卻水帶走，以維持電解反映區(qū)正常的溫度。電解反映區(qū)溫度高，可減少能源消耗，但溫度過高，石棉質的電解小室隔閡將被破壞，同時對設備長久運行帶來不利。本裝置規(guī)定工作溫度保持在不超出90℃為最佳。另外，所生成的氫氣、氧氣也須冷卻除濕?？煽毓枵餮b置也設有必要的冷卻管路。冷卻水分三路流入系統：

┌溫度調節(jié)閥→堿液冷卻器→出口

冷卻水入口┤氫（氧）氣冷卻器→出口

┕整流柜冷卻管路→排放.充氮和氮氣吹掃系統裝置在調試運行前，要對系統充氮作氣密性實驗。在正常開機前也規(guī)定對系統的氣相充氮吹掃，以確保氫氧兩側氣相空間的氣體遠離可燃可爆范疇。充氮口設在氫、氧分離洗滌器連通管的一側，氮氣引入后流經:┌─氫分離洗滌器→阻火器→排空

充氮口┤

└─氧分離洗滌器→排空.排污系統由以下排污點構成：

電解槽兩端排污管

堿液過濾器排污管原料水箱排污管堿箱排污管氫（氧）管路排污管氫（氧）分離器液位計排污.整流系統根據法拉第定律，水電解制氫裝置產品氣的產量與小室電解電流成正比。額定電流見后附表。.控制系統

5、制氫站安裝系列制氫設備布置，符合GB50177-93《氫氧站設計規(guī)范》規(guī)定普通可分為四室布置:制氫間:放置電解槽及框架（含純化框架）。

控制間:放置控制柜、整流柜。

輔助間:放置補水泵、堿液箱、原料水箱、無油空壓機、原料水制備裝置等。）、變壓器間：放置變壓器。.制氫間與輔助間的地板應耐堿，并設有排污下水道。.制氫機與各輔助設備的液體管路以及電解槽與框架間的液體管路宜在地溝敷設，電解槽與框架間的氣體管路可在空間或地溝內架設。.整流柜與電解槽連接的電纜地溝最佳與排污地溝分別設立，并設有地溝蓋。.氫氧氣放空出口應分別設立在制氫間兩側，并高出房頂以上，管口應作防雨設施。儀表取樣氣體必須用管引至室外放空。.控制柜與框架折線距離不不不大于20m，框架與電解槽距離約，電解槽與墻的距離≥。備注：具體布置和安裝根據顧客實際狀況并參考設計規(guī)范布置和安裝。6、操作與維護開機前檢查具體檢查有無金屬工具雜物等異物落放在電解槽上，槽體清潔干燥、無短路和絕緣不良現象。整流柜銅排清潔干凈，無接觸不良和絕緣不良現象，整個工藝系統整潔，穩(wěn)固，排污溝暢通，槽體上部無漏雨和其它的滴漏。按流程圖檢查現場連管和安裝與否對的，按照電氣圖檢查接線與否對的規(guī)范。檢查接地、防雷裝置、氣源等與否符合規(guī)定，并預先聯系好確保穩(wěn)定供電、供氣、供水。檢查原料水系統為無污染、無腐蝕材料制成，并通過嚴格除油、除污，閥除油除銹，普通宜為不銹鋼制作。冷卻水系統壓力，流量能滿足工藝規(guī)定并確保冷卻水系統無泄漏。排空系統暢通，無凍結阻塞。檢查設備儀器儀表系統安裝的對的性,檢查電、氣接頭有無松動、脫開。氣密性實驗關閉制氫機全部外連閥門（V101，V102，V111，V113，V130，V133，V134，V140，V183，V184，V185，V187，V188，V189），打開制氫機內機內全部閥門。通過閥V140向系統充入工業(yè)純以上氮氣，壓力屆時關V101，檢查系統有無泄漏，檢查沒泄露后升壓至觀察有無泄露，確保無泄漏后，再升壓到檢查氣密狀況，檢查泄漏狀況并消除漏點。系統保壓12小時，泄漏量不超出每小時5‰為良好。打開V102，V113，緩緩卸壓（注意：先確認V103，V114已打開，Vt01，Vt02置于放空狀態(tài)）?；蜿PV102，V113，慢慢打開V183，V184，V185運用氮氣壓力卸壓，卸壓完畢后關閉對應的閥門。.清洗制氫裝置調試運行前，須用原料水清洗系統內部容器和管路:補水泵的起動轉換開關為手動停止檔（聯鎖消除檔）；清洗水箱、堿箱，并給原料水箱充滿水；置全部閥門為關閉狀態(tài)，然后開V143，V134，V122（V124），V123（V125），V127，V128，V131，啟動堿液泵，調節(jié)V131保持流量在正常工作時堿液的循環(huán)量上（見附表），將原料水打入制氫機（加水和加堿操作均為此,見下圖），當液位到氫氧分離器中部液位時切換閥門，打開V121的同時關閉V134（切換至內循環(huán)操作）。.調節(jié)V131，使流量達成流量計滿量程的85%。循環(huán)清洗系統3～4小時，停泵，打開V183，V184，V185，V188，V189將水排凈(或對系統充氮將水壓出，以加緊排污速度)。.重復上述上面環(huán)節(jié)2-3次直至排出原料水干凈無污。注意：如果是兩臺堿液泵可選擇任一臺泵并開對應的閥門進行操作，其它（如補水泵）類似。清洗合格后，如果需要做水壓實驗，注水到到分離器中部液位然后進行（操作參考）后停泵然后進行和氣密性實驗相似的操作辦法，在此不再做具體的敘述。電解液的準備30℃30℃時，30置全部閥門為關閉狀態(tài)。開V145，向堿液箱內注原料水（其加水量根據技術性能和消耗表中所列數據進行換算（體積用升表達），稀堿換算辦法為：消耗稀堿量（Kg）÷15%-消耗稀堿量，濃堿把15改為30即可），注水完畢后關V145。（注意，如果堿箱體積不能一次配好，能夠采用一次把所用的堿加完打進設備然后加水進行稀釋，也能夠分幾次完畢，建議采用后者）打開V136，V134，V130，V122（V124），V123（V125），V133，V135啟動循環(huán)泵，調V133，至堿液流量最大，進行配堿循環(huán)（操作見下圖）。緩慢加入KOH，待完全溶解后加入%的V2O5。電解液配好后，停泵，關閉V133。待配好的電解液溫度降到常溫后，啟動循環(huán)泵（先確認V121關閉），調節(jié)V131，將配好的電解液（<50℃開V121，啟動循環(huán)泵，使堿液在制氫機內循環(huán)，緩慢調節(jié)V131使流量批示在規(guī)定的范疇內，內循環(huán)進行半小時后緩緩打開V130，小心取堿樣(用量筒)，稍靜置，檢測堿液比重（30℃.稀堿試運行開機前檢查.具體檢查無金屬工具雜物等導體落放在電解槽上，槽體清潔干燥，無短路和絕緣不良現象。整流柜銅排清潔干凈，無接觸不良和絕緣不良現象，整個工藝系統整潔，穩(wěn)固，排污溝暢通，槽體上部無漏雨和其它的滴漏。.按流程圖和電氣圖檢查現場連管、接線和安裝與否對的。.檢查，接地，防雷裝置，氣源等符合闡明書規(guī)定，并預先聯系好確保穩(wěn)定供電、供氣。檢查原料水系統為無污染、無腐蝕材料制成，并通過嚴格除油、除污，閥除油除銹，普通宜為不銹鋼制作。冷卻水系統壓力，流量能滿足工藝規(guī)定并確保冷卻水系統無泄漏。.排空系統暢通，無凍結阻塞。接通控制柜、整流柜總電源及盤上各儀表電源。接通控制柜及框架上氣源。將控制系統置為準備狀態(tài)，將工作壓力給定設在，補水泵啟動開關在手動停止檔，檢查原料水、冷卻水（涉及制氫框架、整流柜）、儀表氣壓力以及各電氣柜、變壓器供電狀況。按整流系統闡明書使整流裝置為備用狀態(tài)。檢查各報警聯鎖點的設立與否對的，重要有氫氧液位（上下限報警聯鎖）、系統壓力（上限聯鎖）、氣源壓力（下限聯鎖，電接點壓力表）、氫氧槽溫（上限報警，氧側聯鎖）、堿液溫度（上限報警聯鎖）、堿液流量（下限報警聯鎖）。置全部閥門與氣密性實驗相似狀態(tài)后，把Vt01，Vt02置于放空狀態(tài)，關閉V132，打開V140，向系統充氮至，關V140，緩開V114，V103放空，放空過程中需確保氫氧分離器液位相平。等壓力降為靠近零后關V114，V103，再通過V140向系統充氮至，關V140。檢查確保其它閥門為關閉。其它框架的外出口閥門均為關閉。啟動堿液泵進行內循環(huán)，調節(jié)V131，流量調節(jié)到正常工作值（見附表）。整流柜設在穩(wěn)壓檔，啟動整流柜，使直流總電壓額定電壓值，并注意控制系統與否控制良好并及時調節(jié)控制系統參數，系統正常后置補水泵于自動運行檔運行。在總電壓不超出額定電壓狀況下隨槽溫上升電流會達成到最大電流值（注意：普通來說由于堿液濃度不高，很難達成額定電流值）槽溫上升到60℃時，Vt01，Vt02置于進氣狀態(tài)，待槽溫升80℃后，觀察槽溫的變化趨勢，重新整定循環(huán)堿溫的給定值，使氧槽溫穩(wěn)定在80工作溫度在65℃稀堿運行后停機(與正常停機環(huán)節(jié)同，見背面正常停機一節(jié))。停機后，將堿液從V183，V184，V185排出。制氫機注入原料水，循環(huán)清洗2～3遍，然后排掉。清洗堿液過濾器，打開V183排污。（操作技巧：正常開機操作遵照先升溫度后升壓力的原則，停車遵照先降壓后降溫的原則。）.配濃堿，額定狀態(tài)下運行。操作環(huán)節(jié)同上，需要注意的是在整流柜穩(wěn)壓檔工作一段時間，當槽溫達成85℃左右時電流會達成額定電流，當達成額定電流值時將整流柜切換到穩(wěn)流檔。正常停機補水泵啟動開關置于停止檔。切斷分析儀電源，分析氣樣流量調到0。二位三通處在放空狀態(tài)將整流柜總電流給定緩緩調到0。分步逐步調低系統壓力設定值，并注意觀察氫氧側液位，必要時借助V103，V114手動調節(jié)液位。設定堿液溫度值為0，使堿液循環(huán)量最大，以冷卻堿液。堿液泵繼續(xù)運行1～2小時后停泵。切斷電源、氣源，冷卻水之后，可關各閥，裝置停車完畢。緊急停機在緊急停電但無其它故障狀況下，應快速關閉氫氧兩側保壓閥V102，V113，關閉氫氧兩側分析儀取樣閥。如果短時間供電正常，可打開V102，V113，通過自控系統按正常開機環(huán)節(jié)開機，如果長時間停機待電，需手動啟動V114，V103，在維持兩側液位基本平衡狀況下卸壓，其它操作同上。設備故障緊急停車時，立刻停止整流柜，快速關閉氫氧兩側保壓閥V102，V113，快速用切換補水泵至停止檔，親密注意使液位均衡，嚴防氫氧混合，緊急停機后要作好停機統計供事后分析和解決。屬設備故障，則須對故障進行認真分析和排除，正常后方可投入運行。.制氫裝置維護電解槽小室隔閡為隔閡石棉布，在運行過程中少量纖維和雜質將脫落下來，阻在過濾器濾芯上，發(fā)現堿液循環(huán)量下降時，要清洗過濾器濾芯，清洗時最佳使產品氣為排空狀態(tài)。其環(huán)節(jié)以下:.開V129，關V127，V128，緩慢小心開V130，使過濾器內壓力為0，關V130。.拆開過濾器頂蓋，取出濾芯，解開濾網，用尼龍刷和清水刷洗濾網，干凈后裝在濾管上用原料水沖洗。.排掉污液，再用原料水清洗1～2次，排污。裝好濾芯，裝好頂蓋，開V128，V127關V129，并使堿液循環(huán)量在正常狀態(tài)。觀察堿液液位，如果偏低能夠通過補水泵從堿箱適宜補充。長久持續(xù)運行過程中冷卻水系統可能會結垢、沉淀、阻塞。發(fā)現裝置的冷卻器換熱效果不好，要對冷卻水系統除垢和疏通。制氫設備運行過程要親密注意溫度、壓力以及露點等有關參數以及自動閥門的工作運行狀態(tài)。整流系統、自動控制系統、多個儀器儀表以及堿液泵、補水泵的使用維護見對應的闡明書和資料。.制氫裝置大修制氫裝置大修規(guī)定有較高的專業(yè)技術和經驗，顧客在安排大修計劃后，宜與本生產廠家聯系，方便作必要的指導和協助。7、故障判斷與排除故障情況產生原因排除方法1.槽壓過高,或達不到額定(1).壓力調節(jié)不良重新校準調節(jié)儀和變送器或修正參數(2).調節(jié)閥閥位不對的或有堵塞校準閥位,去除堵塞(3).氣體系統有阻塞檢查和排除阻塞(4).系統有泄漏消除漏點2.槽溫過高(1).冷卻水系統結垢或堵塞除垢疏通冷卻水系統(2).溫度調節(jié)閥閥位不對的校準調節(jié)閥(3).溫度調節(jié)儀調節(jié)不良校準調節(jié)儀修正參數和給定值,檢修變送器(4).冷卻水壓力低或流量過小，進口溫度過高增加冷卻水壓力和流量，增加冷卻塔等設施(5).堿液循環(huán)量偏小增大循環(huán)量3.氫氧側液位差過大(1).液位調節(jié)儀調節(jié)不良檢查調校調節(jié)儀和變送器,檢查引訊管(2).氫氧側,調節(jié)閥閥位不對的閥芯阻滯或調節(jié)閥泄漏校準調節(jié)閥消除泄漏或更換調節(jié)閥(3).篩板阻塞清洗篩板(4).與槽壓過高同時檢查4.堿液循環(huán)量下降(1).堿液泵故障檢修堿液泵(2).過濾器阻力大清洗過濾器(3).液循環(huán)系統有阻滯檢查堿液循環(huán)系統,消除阻滯(4).泵吸入口有氣體吸入檢查有關管路排出液路內的氣體(5).電源電壓過高,或過低解決電源問題(6).流量批示不準檢查流量計5.產品氣純度批示低(1).分析儀系統不正常校準分析儀恢復分析儀為正常狀態(tài)(2).原料水或堿液化學成分不合格更換堿液,使用合格的原料水(3).堿液循環(huán)量不適宜調節(jié)循環(huán)量(4).液位不適宜調節(jié)液位(5).堿液濃度不當配制堿液(6).電解槽密封不良適宜壓緊電解槽(7)