制氫站培訓(xùn)資料

1、制氫站培訓(xùn)資料目 錄制氫站培訓(xùn)教材-第一版第一章第一章 水電解制氫裝置水電解制氫裝置 第二章第二章 水電解制氫裝置組成水電解制氫裝置組成第三章第三章 氣液處理器氣液處理器第四章第四章 水電解制氫工藝流程水電解制氫工藝流程第第五五章章 氫氣純化干燥裝置氫氣純化干燥裝置第六章第六章 其他設(shè)備其他設(shè)備 第七章第七章 設(shè)備維護(hù)、安全事項(xiàng)與故障的排除設(shè)備維護(hù)、安全事項(xiàng)與故障的排除 第八章第八章 配制電解液配制電解液 第九章第九章 系統(tǒng)的操作規(guī)程系統(tǒng)的操作規(guī)程 第一章 水電解制氫原理 氫氣是無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒和無(wú)味的可燃?xì)怏w。它同氮?dú)?、氬氣、甲烷等氣體一樣，都是窒息氣，擴(kuò)散性強(qiáng)，還原性強(qiáng)，導(dǎo)熱系數(shù)高。氫氣的

2、化學(xué)性質(zhì)活潑，可與許多非金屬化合。 氫氣是一種易燃、易爆的氣體。在空氣中的爆炸極限：上限75 . 5 % ，下限4 % ；在純氧中的爆炸極限：上限94 % ，下限4 。氫氣的著火性能隨著溫度和壓力的不同而變化。 爆炸條件：（1）在爆炸范圍內(nèi)。 （2）有熱源，著火點(diǎn)在20j。一、氫氣的性質(zhì)一、氫氣的性質(zhì)制氫站培訓(xùn)教材-第一版 氫氣廣泛應(yīng)用于電力、化學(xué)、冶金、電子、等工業(yè)部門： 1、在電力工業(yè)中，氫氣可作為汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻劑，導(dǎo)熱系數(shù)高。液態(tài)氫又是宇航和火箭的重要燃料；固態(tài)氫具有金屬性并有超導(dǎo)性能。 2、在化學(xué)化工方面，氫是合成氨、氯化氫、有機(jī)合成的氫化反應(yīng)和油脂硬化等的原料。 3、在尼龍、塑料、

3、農(nóng)藥的生產(chǎn)中也都離不開(kāi)氫，需加入一定純度的氫氣，生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品。 4、在冶金工業(yè)中，氫氣的使用頗為廣泛。在有色金屬鎢、鉬、鈦等的生產(chǎn)和加工中，使用高純度的氫氣作為還原氣。二、氫氣的用途二、氫氣的用途 制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版 5、在一些磁性材料、磁性合金的生產(chǎn)中，需要高純度氫氣作保護(hù)氣，以提高其磁性和穩(wěn)定性。 6、在硅鋼片的生產(chǎn)中，需要高純度的氫氣作保護(hù)氣；在硬質(zhì)合金、粉末冶金材料的生產(chǎn)中，也需要高純度氫氣作保護(hù)氣。 7、在一些薄板、帶鋼的軋制中常常使用氮?dú)鈿錃饣旌蠚猓鳛楸Ｗo(hù)氣。 8、在電子工業(yè)中，也十分廣泛地使用高純度氫氣，主要用于電子材料、半導(dǎo)體材料和器件、集成電路以

4、及真空器件的生產(chǎn)。 9、在建筑材料和輕工業(yè)中，如玻璃和人造寶石的制造和加工，氫氣被廣泛地用作燃燒氣和保護(hù)氣。氫氣優(yōu)點(diǎn)：便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，被譽(yù)為“清潔”的新能源。三、氫氣制取方法三、氫氣制取方法制氫站培訓(xùn)教材-第一版 1、水電解：、水電解：設(shè)備體積小，流程簡(jiǎn)單，純度高，雜質(zhì)少，無(wú)污染；但能耗高，產(chǎn)量小。 2、氨分解、氨分解：產(chǎn)氣量大，但純度不高。 3、甲醇、天然氣裂解甲醇、天然氣裂解：能耗低，產(chǎn)氣量大，雜質(zhì)復(fù)雜，不易分離。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 1 1、電解定律：、電解定律： 任何物質(zhì)在電解過(guò)程中，在數(shù)量上的變化都服從法拉第定律。 （1）電解時(shí)，在電極上析出的物質(zhì)的數(shù)量，與通過(guò)溶液的

5、電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比，也就是說(shuō)與通過(guò)溶液的電量成正比。 G = KeIt 式中：G化學(xué)反應(yīng)生成物的量 I電流 T通電時(shí)間 Ke電化當(dāng)量四、水電解制氫裝置的工作原理四、水電解制氫裝置的工作原理制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （2）用相同的電量通過(guò)不同的電解質(zhì)溶液時(shí)，各種溶液在兩極上析出的物質(zhì)量與它的電化當(dāng)量成正比，而析出1克當(dāng)量的任何物質(zhì)都需要96500庫(kù)侖（C）的電量，以法拉第（F）表示。 1 1法拉第法拉第=96500=96500庫(kù)侖庫(kù)侖=26.8=26.8安培安培小時(shí)小時(shí) 顯然，電化當(dāng)量的數(shù)值應(yīng)等于化學(xué)當(dāng)量e 被法拉第常數(shù)除所得的商，即 G = KeIt Ite/F因此在陰極上析出1mol分子

6、的氫，所需的電量為： It = GF / e = 226.8 53.6 （安時(shí)）制氫站培訓(xùn)教材-第一版 2 2 、水的電解、水的電解 水存在下面的電離平衡: H2O = H+ + OH - 將一對(duì)電極插入水中，通以電流，氫離子逐漸向陰極移動(dòng)，在陰極上取得電子被還原為 H2 。Na+或 K+離子在電解液的濃度下，其析出要比氫析出電位負(fù)的多，因此陰極上H+先放電，析出氫；OH一逐漸移向陽(yáng)極，陽(yáng)極失去電子而被氧化為O2 。 純水是極弱的電解質(zhì)， H+ 及OH一離子濃度極少，在 25 時(shí)， OH = 1 10-7M可以說(shuō)純水幾乎是不導(dǎo)電的。所以在水電解時(shí)必須加入其它的強(qiáng)電解質(zhì)，如 Na0H 或 KOH

7、 ，以增強(qiáng)導(dǎo)電能力。 此時(shí)： 陽(yáng)極反應(yīng)：4 OH一4e = 2 H2O + O2 陰極反應(yīng)：4 H2O + 4e = 2 H2 + 4 OH- 總反應(yīng) 2 H2O = 2 H2 + O2 從反應(yīng)方程式得出： （1）水電解時(shí)，產(chǎn)生一份氧氣和兩份氫氣。 （2）加入KOH或NaOH只起導(dǎo)電作用，在電解過(guò)程中不被消耗。制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版第二章第二章 水電解制氫裝置組成水電解制氫裝置組成 1、單極性電解槽單極性電解槽：?jiǎn)螛O電解槽是由外部并聯(lián)若干個(gè)電解槽組成的。而單元電解槽由若干個(gè)彼此交替的、彼此平行的陽(yáng)極版和陰極版組成。對(duì)于一個(gè)電極而言只能做陽(yáng)極或陰極。單極性電解槽安裝、維修簡(jiǎn)

8、便，效率低，體積大。 一、電解槽分類：一、電解槽分類：制氫站培訓(xùn)教材-第一版 2 2、雙極性壓濾式電解槽：、雙極性壓濾式電解槽： 雙極性電解槽的極板也是垂直的，互相平行排列，電流只從一端極板導(dǎo)入，通過(guò)電極經(jīng)電解液，傳到下個(gè)一塊極板，由另一端極板輸出。 每個(gè)電極板即產(chǎn)生氫，又產(chǎn)生氧，每個(gè)電極既是陽(yáng)極又是陰極。它使用有絕緣邊的隔膜作為電解小室的中間層，這樣具有壓濾機(jī)的結(jié)構(gòu)，所以稱雙極性壓力式電解槽。雙極性水電解槽中的每塊極板都傳導(dǎo)總的電流。槽內(nèi)電壓決定于相鄰兩電極的電位差。電解槽的總電壓為各個(gè)小室電壓之和。 工人在組裝電解槽端極板和墊片，我廠采購(gòu)的電解槽6根拉桿制氫站培訓(xùn)教材-第一版（1）串聯(lián)式：

9、電流小、電壓大。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （2）并聯(lián)式：電流大、電壓小。 中間接正極，兩端接地，本廠使用這種方式的電解槽，電解槽放在框架上，若用串聯(lián)式，會(huì)與框架形成回路，產(chǎn)生電流，而并聯(lián)式由于兩端接地，消除了這種隱患。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 我廠電解槽為并聯(lián)雙極性壓濾式結(jié)構(gòu)，由螺栓和兩塊端壓板把極板夾在一起，呈圓柱體結(jié)構(gòu)。 （1）大螺栓、大螺母、彈簧導(dǎo)套、蝶形彈簧等用來(lái)將各小室間的墊片壓緊，使槽體能承受內(nèi)壓，保證槽體不漏。必須使各螺栓承受有一定的預(yù)緊力，而且各螺栓受力要均勻。 （2）端壓板：兩端的端壓板的作用是承受電解槽的內(nèi)部壓力及密封墊片的密封壓力。足夠的厚度，電解槽在1.53.2MPa

10、壓力下工作，承受的壓力很大，因此要有足夠的厚度，以免變形并保證槽體的密封性。 （3）輸電板：電解槽的中間極板和左右端極板上都焊有輸電板。中間極板接直流輸出正極，兩個(gè)端極板接直流輸出負(fù)極。一般工業(yè)上用的電解槽也可采用串聯(lián)型式，即一端為正極，另一端為負(fù)極。正負(fù)端極板與端壓板間有良好的絕緣。 二、外部結(jié)構(gòu)：二、外部結(jié)構(gòu)： 制氫站培訓(xùn)教材-第一版三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)：三、內(nèi)部結(jié)構(gòu)： （1）極板：極板是由主極板和極框焊接后鍍鎳而成。鎳是非消耗性電極，在堿液里不會(huì)被腐蝕。極板上的乳頭起支承副極網(wǎng)、隔膜布和輸電的作用。 （2）陰副極網(wǎng)：用純鎳絲編織而成的，又用等離子噴涂法涂上活化層，使用前要用 稀堿液進(jìn)行活化處理。

11、電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在其表面上產(chǎn)生氫氣。 （3）陽(yáng)副極網(wǎng)：與陰副極網(wǎng)相同，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在其表面上產(chǎn)生氧氣。 （4）隔膜：現(xiàn)行工業(yè)水電解槽通常采用石棉布作為隔膜。隔膜的作用是隔開(kāi)電解時(shí)所產(chǎn)生的氫、氧氣體，而不阻止離子運(yùn)動(dòng)。石棉隔膜布在30 % KOH溶液里長(zhǎng)期使用時(shí)其工作溫度不得高于90 。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （5）絕緣密封墊：絕緣密封墊即起絕緣作用，又起密封作用，它是采用特制的塑料模壓而成的，也可與石棉布模壓在一起，是比較理想的密封材料。 （6）壓片：壓片是用來(lái)保護(hù)極板上的進(jìn)液孔和出氣孔的。當(dāng)墊片壓緊時(shí)，保證各通道不被密封墊的塑料因填充而阻塞。 （7）電解槽內(nèi)各種孔道的設(shè)置：水電解后，各陽(yáng)極

12、小室生成的氧氣和堿液一起通過(guò)出氣孔經(jīng)氣體環(huán)道一同流出氧氣出口管；各陰極室生成的氫氣和堿液一同流出氫氣出口管。 （8）電解槽采用對(duì)角線循環(huán)路徑，各電解小室堿液循環(huán)量均勻，小室電壓均勻。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版四、注意事項(xiàng)四、注意事項(xiàng) 電解槽是水電解制氫裝置的核心，它的使用壽命與操作維護(hù)緊密相關(guān)。嚴(yán)格地按照操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作使用是電解槽經(jīng)久耐用的關(guān)鍵所在。 使用中必須注意下述各點(diǎn)使用中必須注意下述各點(diǎn)： （1）槽溫控制在90以下； （2）槽壓控制在規(guī)定值范圍內(nèi)； （3）電解液循環(huán)量控制在正常值； （4）密切監(jiān)視氣體純度； （5）按時(shí)測(cè)量小室電壓，測(cè)電壓時(shí)注意電極方向，且不能讓電壓表某一極棒的觸頭同

13、時(shí)接觸兩片極板造成短路； 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （6）電解槽上一定要清理干凈，不得有金屬物和堿液等導(dǎo)電介質(zhì)，周圍不能放置其它金屬物品，以防不慎落在槽體上造成小室短路； （7）定期清洗過(guò)濾器，清除濾網(wǎng)上的石棉絨毛和其它雜質(zhì)； （8）補(bǔ)充的原料水水質(zhì)一定要符合要求。電解質(zhì)為分析純或優(yōu)級(jí)純 KOH，定期測(cè)量堿液濃度，使?jié)舛忍幱诤线m值。電解液中雜質(zhì)的含量SO42100mg/L； Fe + 33mg/L: CI800mg/L 。 （9）電解槽前放一橡膠板測(cè)量電壓時(shí)踏于橡膠板上，以確保操作人員的安全。 電解槽在熱緊制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （1）電解槽小室電壓不斷增加到2.5V或者更高，這說(shuō)明小室內(nèi)電解液

14、流通不暢，這時(shí)需要停車，清洗過(guò)濾器，打開(kāi)電解槽下面的排污閥，排除污物，再開(kāi)車。用堿液循環(huán)泵大流量循環(huán)堿液，通過(guò)沖刷作用把堵塞的小室通道疏通。如還不行，則要考慮相鄰兩片極板短路，使它們內(nèi)部不產(chǎn)生氣體。 （2）法蘭接口處漏堿：適當(dāng)擰緊螺母或更換聚四氟墊片。 （3）彈簧片碎裂：每根拉緊螺栓受力都是很大的，碟形彈簧長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，有可能由于加工質(zhì)量不佳，出現(xiàn)碟片破裂現(xiàn)象，這時(shí)可先停車待溫度恢復(fù)到常溫狀態(tài)時(shí)，在其它螺栓擰緊的情況下松開(kāi)相應(yīng)的螺栓，拆下?lián)p壞的彈簧片，換上備件重新擰緊。 五、故障與維護(hù)：五、故障與維護(hù)： 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （4）氣體純度下降：當(dāng)堿液循環(huán)量正常，差壓和堿液溫度控制正常情

15、況下，如果氣體純度不斷下降，氫氣純度很低，則要考慮石棉隔膜布可能破損，這時(shí)電解槽則需要大修。把槽體拆開(kāi)，更換全部氟塑料隔膜石棉布?jí)|片，重新組裝。 （5）電解槽溫度過(guò)高，整流柜上電流表達(dá)不到額定值，如果整流柜本身沒(méi)出問(wèn)題，則要考慮電解液被不潔原料水所污染，電阻過(guò)大，至使電流達(dá)不到額定值，應(yīng)更換電解液。制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版第三章第三章 氣液處理器氣液處理器（框架框架 I I ) 處理器是一個(gè)包含許多化工過(guò)程的多功能綜合設(shè)備，它的作用如下： 1、把從電解槽來(lái)的氣液混合物在分離設(shè)備中進(jìn)行氣液分離。 2、把分離出來(lái)的氣體（氫氣和氧氣）氣體夾帶的液滴除去，以制成產(chǎn)品氣。 3、把分離

16、后的堿液進(jìn)行冷卻以維持電解系統(tǒng)的適宜溫度。 4、通過(guò)堿液過(guò)濾器除去堿液雜質(zhì)或絨毛。 5、通過(guò)堿液循環(huán)泵提升堿液的壓力以維持堿液以適量的流量在系統(tǒng)中流動(dòng)，流量過(guò)低，熱量不能及時(shí)帶走；流量過(guò)高，產(chǎn)氫不純。 一、處理器的作用一、處理器的作用制氫站培訓(xùn)教材-第一版 由于制氫裝置的產(chǎn)氫量從 5300 m3/h變化范圍很大，因此要完成以上的綜合功能，內(nèi)部組成上有一些不同的構(gòu)成。處理器分為臥式和立式。 1、臥式分離器：是臥式圓筒結(jié)構(gòu)，由筒體、左右封頭焊接而成，在一端封頭上裝設(shè)液位計(jì)。我廠使用的是該類型分離器。 洗滌器：容器由筒體，上下封頭焊接而成并裝有液位計(jì)、溫度計(jì)。容器中下部設(shè)有蛇管冷卻器，上部頂端設(shè)有捕

17、滴網(wǎng)芯。 （1）洗滌器的作用：除掉氣體中的堿霧及液滴，通過(guò)洗滌器內(nèi)設(shè)置的蛇管冷卻洗滌液，并降低氣體溫度。二二 、處理器的結(jié)構(gòu)、處理器的結(jié)構(gòu)制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （2）分離器作用： 借助于重力使水電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣與循環(huán)堿液分離。 除掉氣體中的堿霧及液滴并降低氣體溫度； 維持水電解過(guò)程中所需的電解液容量，并觀察液位； 通過(guò)分離器內(nèi)設(shè)置的蛇管冷卻循環(huán)液，控制槽溫。 2、立式分離器： 容器由筒體、上下封頭焊接而成并裝有液位計(jì)。下部的分離段和上部的洗滌段內(nèi)設(shè)有蛇管冷卻器，上、下段之間焊裝隔板，隔板上安裝 U 型通氣管和氣體分布器以及溢流管，上部洗滌段的頂端設(shè)有濾芯。其作用與臥式相同。制氫站培訓(xùn)教材

18、-第一版 3、使用與維護(hù) ： （1）經(jīng)常觀察分離器上壓力顯示值和液位高度，看其工作壓力、液位、液位差是否處于正常狀態(tài)。超過(guò)規(guī)定范圍，首先用手動(dòng)放空閥將氣體放空，使壓力和液位維持正常狀態(tài)。然后找出原因，排除故障、恢復(fù)正常。若原因一時(shí)找不到，或找到但不能很快在開(kāi)車情況下排除，則停車處理，等恢復(fù)正常后再重新開(kāi)車。注意：打開(kāi)放空閥排空時(shí)，一定要慢慢開(kāi)啟，且要保持液位差趨于平衡。 （2）若液面計(jì)進(jìn)液孔堵塞，所示液面不能反應(yīng)分離器中堿液的真實(shí)高度，則應(yīng)停車、泄壓后進(jìn)行清洗排除。方法: (a)關(guān)閉液面計(jì)上、下閥門，打開(kāi)上堵頭和下排污孔或排污閥，用純水從上到下沖洗液面計(jì)內(nèi)腔和通道。 （b）拆下進(jìn)液閥門的閥桿，

19、用細(xì)鐵絲通入液孔，使孔內(nèi)雜質(zhì)流出直至堿液流出暢通為止。為預(yù)防運(yùn)行中發(fā)生此類故障，可在設(shè)備停車再度開(kāi)車前先檢查液位計(jì)進(jìn)液孔是否暢通，有堵塞現(xiàn)象應(yīng)預(yù)先排除，然后開(kāi)車。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 1、作用：用來(lái)除去循環(huán)堿液中機(jī)械雜質(zhì)和絨毛。 2、結(jié)構(gòu)：堿液過(guò)濾器由筒體、濾筒、濾網(wǎng)、法蘭等組成。過(guò)濾網(wǎng)選用80100目的不銹鋼絲網(wǎng)或鎳絲網(wǎng)。 3、故障及排除方法： 堿液循環(huán)量不斷下降，槽體溫度升高，或者分離器冷卻正常而槽溫又難以下降，這說(shuō)明過(guò)濾器的濾網(wǎng)堵塞，應(yīng)取出濾芯進(jìn)行清洗。 過(guò)濾器的清洗在停車狀態(tài)下進(jìn)行，清洗方法是：關(guān)閉過(guò)濾器進(jìn)出口截止閥，打開(kāi)過(guò)濾器頂部排氣閥，泄掉過(guò)濾器內(nèi)壓力。拆開(kāi)過(guò)濾器法蘭螺拴，取下法

20、蘭蓋，卸下濾筒進(jìn)行清洗。三、堿液過(guò)濾器：制氫站培訓(xùn)教材-第一版 捕滴器一般裝在洗滌器的上頂部或是分離器（如臥式分離器）的氣體出口處，用于分離氫（氧）氣中夾帶的直徑為 0 . 3 m以上微液滴。它是在一定直徑的圓筒內(nèi)裝填一定規(guī)格和數(shù)量的不銹鋼捕滴網(wǎng)。當(dāng)進(jìn)入捕滴器的氣體流速控制在一定范圍內(nèi)時(shí)，氣體中夾帶的液滴撞到絲網(wǎng)并附在其上，水滴聚集到一定程度，在重力作用下沿絲網(wǎng)下流，達(dá)到分離液滴的目的。四、捕滴器： 屏蔽電泵是根據(jù)裝置要求從專業(yè)生產(chǎn)廠家訂購(gòu)的。詳細(xì)的額定參數(shù)及性能。請(qǐng)參閱產(chǎn)品出廠時(shí)附帶的技術(shù)文件。五、屏蔽泵：制氫站培訓(xùn)教材-第一版 使用要求：使用要求：1、嚴(yán)禁空載運(yùn)轉(zhuǎn)。2、徹底清除裝置內(nèi)的鐵銹

21、及固體異物。3、空氣全部排除后，方可運(yùn)轉(zhuǎn)。4、斷流運(yùn)轉(zhuǎn)不得持續(xù)超過(guò)30秒。5、不得逆向持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。6、帶冷卻水套的屏蔽電泵，必須首先按規(guī)定的流量接通冷卻水，然后開(kāi)車運(yùn)行。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 7、在運(yùn)轉(zhuǎn)中，如發(fā)現(xiàn)異常聲音或振動(dòng)等，必須迅速查清原因排除故障。 8、TRG表指示綠色區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)正常，黃、紅色區(qū)域不允許繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 9、保護(hù)裝置動(dòng)作的情況下，在沒(méi)有查清動(dòng)作原因并徹底排除之前，不允許繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 10、小于最小流量時(shí)，不應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 11、冷卻水套、熱交換器及逆循環(huán)管路內(nèi)的流量小于規(guī)定時(shí)，不應(yīng)開(kāi)車。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 本裝置由電解槽、氣液處理器、整流裝置、控制柜、加水泵、堿泵、水箱幾大部分組

22、成。工藝流程簡(jiǎn)介工藝流程簡(jiǎn)介 1 1、氣體系統(tǒng)、氣體系統(tǒng) 當(dāng)電解槽接通直流電源，電解電流上升到一定數(shù)值時(shí)，電解槽內(nèi)的水被電解成氫氣和氧氣。 來(lái)自電解槽內(nèi)各電解小室陰極側(cè)的氫氣和堿液，借助循環(huán)泵的揚(yáng)程和氣體升力，進(jìn)入氫分離洗滌器的分離段，在重力的作用下氫氣和堿液分離，分離后的氣體進(jìn)入洗滌段，對(duì)氣體進(jìn)行冷卻、洗滌除霧、干燥，然后進(jìn)入待貯罐用。 氧氣分離過(guò)程基本相同。氧氣放空或進(jìn)入貯罐待用。 第四章第四章 水電解制氫工藝流程水電解制氫工藝流程制氫站培訓(xùn)教材-第一版 2 2、電解液循環(huán)系統(tǒng)、電解液循環(huán)系統(tǒng) （1）電解液循環(huán)的目的： 在于向電極區(qū)域補(bǔ)充電解消耗的純水。 帶走電解過(guò)程中產(chǎn)生的氫氣、氧氣和熱

23、量。 增加電極區(qū)域電解液的攪拌，減少濃差極化電壓，降低堿液中的含氣度。降低小室電壓，減少能耗等，以使電解槽在穩(wěn)定條件下工作。 （2）堿液循環(huán)量的大小影響槽內(nèi)小室電壓和氣體純度。對(duì)于一個(gè)特定的電解槽,應(yīng)有適量的循環(huán)量。槽內(nèi)電解液更換次數(shù)每小時(shí)24次。在常壓系統(tǒng)中，通常用自然循環(huán)，而在壓力電解系統(tǒng)中，因電解裝置體積小，管道細(xì)，氣液流通阻力大，電流密度較大，一般強(qiáng)制循環(huán)。堿液在氫分離器和氧分離器中，靠重力作用與氫氣、氧氣分離后，通過(guò)氫氧分離器的連通管匯總，再經(jīng)過(guò)堿液過(guò)濾器除去雜質(zhì)，然后由堿液循環(huán)泵把堿液送入電解槽，形成完整的電解液循環(huán)系統(tǒng)。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 3 3、氣體排空（氮?dú)庵脫Q）系統(tǒng)、氣

24、體排空（氮?dú)庵脫Q）系統(tǒng) 水電解制氫裝置設(shè)有充氮口，用于系統(tǒng)的氣密檢查與開(kāi)機(jī)前的氮?dú)庵脫Q。 制氫系統(tǒng)開(kāi)車后，氫氣純度達(dá)到要求后才能被送到凈化設(shè)備（或貯罐），在未達(dá)到要求純度以前的氫氣可通過(guò)調(diào)節(jié)閥后的氣體放空閥放空。 當(dāng)水電解制氫裝置壓力壓差系統(tǒng)由于調(diào)節(jié)閥閥芯的磨損而出現(xiàn)失控現(xiàn)象或緊急事故需要將水電解制氫系統(tǒng)排空時(shí)，可直接打開(kāi)“手動(dòng)”氣體放空閥，使氫氧氣體分別放出，但要注意氫氧分離器液位差不大于150mm H2O。 在正常情況下，氧側(cè)有差壓變送器，以此傳送信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)氧側(cè)的壓力調(diào)節(jié)閥，來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力。氫側(cè)有液位變送器，以此傳送信號(hào)，通過(guò)氫側(cè)的液位調(diào)節(jié)閥保證氫氧分離器液位差穩(wěn)定。 制氫站培訓(xùn)教材-

25、第一版 4 4、原料水補(bǔ)充系統(tǒng)、原料水補(bǔ)充系統(tǒng) （1）電解過(guò)程中，裝置內(nèi)的原料水一直不停地在消耗，因此為保證水電解的連續(xù)進(jìn)行，需定期向制氫裝置內(nèi)補(bǔ)充原料水。 （2）水箱中的水通過(guò)加水泵打入氫洗滌器，然后通過(guò)溢流管注入分離器下部的液相部分或直接打入氧分離器，與循環(huán)堿液一并進(jìn)入電解小室進(jìn)行連續(xù)電解，同時(shí)使電解液中堿的濃度保持在最佳濃度范圍。 （3）原料水注入洗滌器然后再溢流到分離器，可以稀釋洗滌器中的堿含量，降低產(chǎn)品氣的含堿度。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （4）為保證水電解制氫裝置壓力系統(tǒng)中的氣體和堿液在加水泵停轉(zhuǎn)期間不外漏，在加水管道上均裝有止回閥。 （5）運(yùn)行過(guò)程中，只開(kāi)啟單個(gè)補(bǔ)水回路，即只開(kāi)氫側(cè)

26、或氧側(cè)補(bǔ)水回路。（如果兩側(cè)補(bǔ)水同時(shí)開(kāi)啟，一旦止回閥損壞或泄露，出現(xiàn)氫氧之間串氣，十分危險(xiǎn)。） 在氫側(cè)補(bǔ)水，補(bǔ)到洗滌器，補(bǔ)水管插入洗滌器液面以下，早期設(shè)計(jì)補(bǔ)水管插入洗滌器液面上部，考慮起噴淋作用，但補(bǔ)水管在液面上部，如果止回閥損壞，容易出現(xiàn)氫氧串氣，現(xiàn)在設(shè)在液面以下，即使止回閥損壞，洗滌器中的水先倒流到氧分離器，洗滌器液位低于一定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，易于發(fā)現(xiàn)處理。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 5 5、 冷卻水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng) 總管中的冷卻水共分為四路：一路進(jìn)入整流柜供可控硅元件冷卻，一路進(jìn)入氫（氧）洗滌器的蛇管（產(chǎn)氫量175 m3/h的設(shè)備是進(jìn)入氣體冷卻器）冷卻氫（氧）氣體。上述二路均為手控截止閥開(kāi)度來(lái)

27、調(diào)節(jié)所需的冷卻水量。另外一路冷卻水通過(guò)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥控制進(jìn)入分離器蛇管中，根據(jù)循環(huán)堿液溫度的高低自動(dòng)控制冷卻水盤，從而達(dá)到控制操作溫度的目的。第四路冷卻水進(jìn)入氫氣干燥系統(tǒng)用氣體冷卻器中，以給待干燥的氣體降溫或冷卻從干燥器出來(lái)的再生氣體。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 6 6、排污系統(tǒng)、排污系統(tǒng) 排污管道共分四處：第一處：為堿液過(guò)濾器底部，通過(guò)過(guò)濾器排污閥排出堿液和過(guò)濾器中過(guò)濾下來(lái)的石棉絨雜質(zhì)及污物。第二、三處：為水箱和堿箱底部排污口，通過(guò)其排污閥排出箱中的污物或殘液。第四處：從氫氣干燥部分的氣水分離器中排出冷凝水。 7 7、補(bǔ)堿系統(tǒng)、補(bǔ)堿系統(tǒng) 裝置需補(bǔ)堿時(shí)，應(yīng)在停機(jī)泄壓狀態(tài)下進(jìn)行，按要求計(jì)算應(yīng)補(bǔ)充堿

28、的數(shù)量，重新配制堿液，通過(guò)堿箱到電解槽的閥門系統(tǒng)將堿液打入電解槽中。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版 1、催化反應(yīng) 催化反應(yīng)去除氣體中的雜質(zhì)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的方法之一，對(duì)于氫氣或惰性氣體中的氧雜質(zhì)，氧氣中的氫和烴類雜質(zhì)，可以應(yīng)用性能類似的催化劑予以去除。 催化反應(yīng)中，反應(yīng)物的分子氣流通過(guò)包圍在催化劑顆粒外表面的氣膜（外擴(kuò)散），傳遞到催化劑顆粒的孔的內(nèi)部（內(nèi)擴(kuò)散）在孔的內(nèi)壁上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 鈀類脫氧催化劑的溫度上限為350 ；鉑類脫氧催化劑的溫度上限為600 ： 催化劑使用過(guò)程中應(yīng)注意滿足其使用條件，避免接觸有害物質(zhì)，避免其中毒和其他方式

29、的失效。第第五五章章 氫氣純化干燥裝置氫氣純化干燥裝置一、催化脫氧一、催化脫氧制氫站培訓(xùn)教材-第一版 2、催化脫氧過(guò)程 催化劑是降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)過(guò)程，而本身不參加反應(yīng)的一類物質(zhì)。當(dāng)含有微量氧的氫氣通過(guò)脫氧催化劑時(shí)，在催化劑的作用下，氧和氫迅速反應(yīng)生成水， 其化學(xué)反應(yīng)式為： 2 H2 + O2 = 2H2O + Q 此方法可使氫氣中的含氧量由0 .5%降至 5ppm以下，通常選用氧化鋁鍍鈀為催化劑，它具有很高的活性，在高氣流速度下也能達(dá)到很高的脫氧深度，在不加熱的情況也可進(jìn)行催化反應(yīng)，即可工作在常溫下。氫、氧催化反應(yīng)時(shí)放出大量的熱量。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 二、吸附干燥二、吸附干燥

30、吸附干燥是氣體制取工藝中應(yīng)用最廣泛成本最低的方法，它具有干燥程度高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，能耗小等特點(diǎn)。 吸附干燥過(guò)程屬于物理吸附，是依靠分子間力的作用將氣體分子吸引到吸附劑上。吸附劑是一種具有大量微孔的固體。 當(dāng)含水氫氣通過(guò)微孔時(shí)屬于極性分子的水就被強(qiáng)烈的吸附在微孔的表面，屬于非極性分子的氫氣則不易被吸附而順利通過(guò)微孔，這樣就達(dá)到消除水分的目的。 吸附量與吸附質(zhì)的分壓和溫度有關(guān)，當(dāng)氣的壓力為常數(shù)時(shí)，則吸附量q0與溫度t 成反比關(guān)系：q0 = f ( p t ) 在溫度升高時(shí)分子運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致吸附量減少，根據(jù)吸附劑這一特性，讓吸附劑在較低溫度下工作，吸附劑吸附的水分達(dá)到一定量時(shí)，可以采取升溫度的

31、方法，使其放出水份。這樣降溫后吸附劑又可以重新吸附水份，這一過(guò)程就是吸附劑的變溫吸附再生。 常用的干燥吸附劑有硅膠、活性氧化鋁和分子篩等，本廠的干燥劑為分子篩。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 純化（干燥）裝置工藝流程根據(jù)用戶的不同需要，成套設(shè)備主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種為只要求去除水分的干燥裝置，主要由干燥器、冷卻器、冷凝器、氣水分離器、氣體過(guò)濾器及各種閥門管道組成；另一種裝置為純化（干燥）裝置，即對(duì)氣體要同時(shí)進(jìn)行脫氧和干燥和干燥裝置相比，在組成上增加了脫氧器、冷卻器和氣水分離器。三、純化（干燥）裝置三、純化（干燥）裝置制氫站培訓(xùn)教材-第一版流程圖如下：制氫站培訓(xùn)教材-第一版制氫站培訓(xùn)教材-第一版 1

32、、氣水分離器：下部進(jìn)水,上部出水,利用重力原理使氣水分離,出口處設(shè)有濾芯。制氫站培訓(xùn)教材-第一版3、干燥器（吸附器） 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 吸附是一種物理過(guò)程，是放熱過(guò)程，解吸為吸熱過(guò)程，一般熱量小，不于考慮。 計(jì)算吸附藥用量的單位為吸附容量，一般選擇吸附容量為10%的吸附劑（吸附1kg水需10kg的吸附劑）。本廠吸附劑選用13X分子篩。（1）影響吸附劑的因素： 溫度：分子篩低于100有吸附作用，解吸溫度160，所以再生時(shí)一般出口溫度定在160180，13X分子篩最高耐溫350，超出此溫度分子篩失效。 流速：流速越低，氣體與干燥劑接觸時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。（2）干燥器的構(gòu)造：與脫氧器一樣，有電

33、加熱器，干燥器再生時(shí)，電加熱器加熱，下部溫度始終保持在280，當(dāng)溫度高于280時(shí)，電加熱器斷電，由于余溫，溫度在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)上升，當(dāng)溫度低于280時(shí)電加熱器自動(dòng)加熱，為溫控溫度。上部溫度由于下部電加熱器作用可保持溫度在160180，為聯(lián)鎖溫度。制氫站培訓(xùn)教材-第一版（3）干燥器的運(yùn)行參數(shù)：工作壓力：1.01.5MPa再生氣進(jìn)口溫度：220300 再生氣出口溫度：160250 （4）干燥器運(yùn)行： 給裝置供冷卻水，水流指示器應(yīng)有顯示。 打開(kāi)壓力表前的截止閥及氫氣進(jìn)、出口閥門，其余閥門均處于關(guān)閉狀態(tài)。閉合控制柜總電源，接通控制柜儀表氣源。將開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置，設(shè)備進(jìn)入默認(rèn)的工作狀態(tài)，一般為干燥器

34、 A 工作流程，程序自動(dòng)打開(kāi)相應(yīng)閥門，氫氣送入于燥裝置，對(duì)應(yīng)的“干燥 A 工作”指示燈亮。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 若裝置工作壓力低于0.8Mpa，應(yīng)調(diào)節(jié)裝置后的有關(guān)閥門，使裝置工作壓力大于0.8Mpa 。 由“干燥器 A”工作流程進(jìn)入“干燥器A再生干燥器 B 工作”由程序自動(dòng)控制進(jìn)行切換，“干燥A加熱開(kāi)”和“干燥B工作”指示燈亮，對(duì)應(yīng)的“干燥A加熱”電流表和溫控表有指示，干燥器A再生進(jìn)口溫度逐漸升到給定值。 隨著再生加熱過(guò)程的進(jìn)行，干燥器A再生出口溫度逐漸升高，當(dāng)出口溫度達(dá)到或超過(guò)給定值時(shí)自動(dòng)切斷加熱回路，干燥器再生完成，自然冷卻至室溫。裝置繼續(xù)在干燥B狀態(tài)下運(yùn)行。然后到“干燥器B再生干燥器A

35、工作” 、“干燥器A工作” ，如此反復(fù)循環(huán)。 應(yīng)每間隔一段時(shí)間打開(kāi)氣水分離器下部的放水閥，泄放掉其中的凝結(jié)水。(5)停車: 關(guān)閉控制柜各電源。關(guān)閉裝置的氣體進(jìn)、出口閥門。關(guān)閉冷卻水進(jìn)出閥。關(guān)閉儀表氣源。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 4、冷卻器 冷卻器為列管式換熱器，管內(nèi)通冷卻水，管間通氣體，并裝有折流板，以增加傳熱效果。冷卻水流向和氣體流向一般采取對(duì)流。 如果干燥器再生，氫氣先進(jìn)入再生的干燥器，再進(jìn)入工作的干燥器，冷卻器的目的是為了冷卻從再生干燥器出來(lái)的氫氣，使之溫度在100以下。所以當(dāng)干燥器不再生時(shí)，氣體不必過(guò)冷卻器。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 5、氣體過(guò)濾器放在干燥器后面，濾去氣體中所含的微塵。

36、制氫站培訓(xùn)教材-第一版 四、設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)四、設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng) （l） 電加熱元件比較容易損壞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)損壞時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，更換后用氮?dú)庠噳翰⑦M(jìn)行吹掃。 （2） 長(zhǎng)期使用后（2年以上），干操器內(nèi)的干燥劑會(huì)有所減少，可從干燥器加料口填裝干燥劑，然后氮?dú)庠噳?、吹掃?（3） 長(zhǎng)期使用后（2年以上）過(guò)濾器會(huì)因塵粒堵塞造成阻力增加，應(yīng)該更換濾芯。 （4） 閥門在運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生外漏或內(nèi)漏，應(yīng)定期維修，內(nèi)漏嚴(yán)重的閥門應(yīng)當(dāng)更換。 （5） 運(yùn)行5年以上的裝置，若干燥器的有效工作時(shí)間達(dá)不到24h，可考慮更換干燥劑。 （6） 控制柜及各種分析儀表的故障處理按各自的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版（7） 其

37、他主要故障及其處理：（見(jiàn)下表） 故障現(xiàn)象故障原因處理方法產(chǎn)品氫中含氧量偏高1、樣管道吹除不徹底或分析儀故障徹底吹除取樣管道或檢查分析儀2、氧催化劑吸水過(guò)多脫氧器加熱3、氧催化劑性能下降更換催化劑產(chǎn)品氫氣中含水量偏高1、取樣管道吹除不徹底或分析儀故障徹底吹除取樣管道或檢查分析儀2、干燥劑再生不徹底1、檢查并調(diào)整干燥劑再生參數(shù) 2、檢查并修復(fù)測(cè)溫元件及儀表 3、調(diào)整再生氣量4、修復(fù)或更換電加熱元件3、系統(tǒng)工作壓力偏低，或干燥器工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)提高系統(tǒng)工作壓力，或縮短干燥器工作時(shí)間4、閥門內(nèi)漏或故障 檢修或更換閥門5、干燥劑性能下降更換干燥劑加熱溫度達(dá)不到要求 1、測(cè)溫元件或控制儀表故障修復(fù)或更換測(cè)溫元

38、件或儀表2、再生氣量不合適調(diào)整再生氣量 3、電加熱損壞更換電加熱元件制氫站培訓(xùn)教材-第一版（8）注意事項(xiàng)： a. 純化（干燥）裝置間嚴(yán)禁明火，操作人員嚴(yán)禁穿釘子鞋入內(nèi)。 b. 原料氫氣含氧見(jiàn)超過(guò)0.5% 時(shí)，嚴(yán)禁運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，以免發(fā)生意外事故。 c. 再生進(jìn)氣溫度不得超過(guò)350，再生加熱終止溫度不得超過(guò)300。 d. 當(dāng)沒(méi)有氫氣流過(guò)電加熱器時(shí)禁止長(zhǎng)時(shí)間（15s）開(kāi)啟電加熱器，以防燒毀電加熱器元件。 e. 裝置運(yùn)行時(shí)必須有冷卻水流過(guò)冷卻器。 f. 各設(shè)備、儀表應(yīng)有良好的接地。 g. 干燥器必須按時(shí)再生，盡量不讓干燥器超負(fù)荷運(yùn)行。 h. 設(shè)備和氫氣管道維修時(shí)應(yīng)在停車泄壓、氮?dú)庵脫Q后的情況下進(jìn)行。 i.

39、 汽水分離器、冷卻器要定時(shí)排水，自動(dòng)排水時(shí)注意閥門動(dòng)作是否正常。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 2、幾點(diǎn)補(bǔ)充： （1）產(chǎn)品氫含氧量高時(shí)，提高脫氧器的伴熱溫度，如果無(wú)效可能由于催化劑失效，更換催化劑。 （2）產(chǎn)品氫露點(diǎn)不合格： 拆開(kāi)氣體過(guò)濾器查看下面排污裝置是否有水，如果有除去積水。 檢查干燥器再生溫度、時(shí)間是否正常。 檢查干燥器間三通閥是否內(nèi)漏，防止兩干燥器間串氣。 干燥劑失效。 電加熱器故障： a. 斷路器開(kāi)關(guān)未關(guān)或損壞。 b. 繼電器不能翕合。 c. 可控硅故障。 d. 加熱器損壞。制氫站培訓(xùn)教材-第一版第六章第六章 其他設(shè)備其他設(shè)備 1、控制柜 控制柜包括工業(yè)控制機(jī)、二次儀表、氫和氧氣分析儀、

40、穩(wěn)壓電源及操作按鈕、開(kāi)關(guān)等?？蓪?shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、調(diào)節(jié)、顯示、故障報(bào)警、連鎖、自動(dòng)開(kāi)機(jī)與停機(jī)等功能。工業(yè)控制機(jī)（PLC）是控制部分的核心。 2、整流裝置整流裝置由整流變壓器、整流柜組成，僅產(chǎn)量5 12m3/h型的變壓器在整流柜內(nèi)部，其余為分開(kāi)安裝。用于供給電解所需直流電源。 3、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng) 包括一臺(tái)微機(jī)（上位機(jī)），一臺(tái)打印機(jī)?？蓪?duì)裝置自動(dòng)程序運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、操作，并有顯示、記錄、打印等功能，是控制部分的外部窗口。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 4、框架 框架是氫氣分配系統(tǒng)，它的作用是： （1）把從制氫（或純化干燥）裝置來(lái)的氫氣分配進(jìn)入儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存或直接分配至用戶（用氣設(shè)備）。 （2）把儲(chǔ)氫罐的氫氣分配至用戶

41、（用氫設(shè)備）?？蚣艿慕M成包括：管道、就地指示用壓力表，遠(yuǎn)傳儲(chǔ)氫壓力信號(hào)的壓力變送器，控制調(diào)節(jié)送氣壓力的壓力調(diào)節(jié)控制器，管路閥門（球閥或截止閥）等組成。 5、框架 框架是把堿箱、水箱、加水泵組裝在一個(gè)框架上，形成一個(gè)原料供給系統(tǒng)。這樣可減少現(xiàn)場(chǎng)的安裝工作量，設(shè)備集中，減少占地面積?？蚣艿淖饔眉此洹A箱、加水泵單體功能的組合。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 6、柱塞泵（加水泵） （1）作用：向系統(tǒng)輸送純水或補(bǔ)充電解堿液。 結(jié)構(gòu)說(shuō)明：柱塞泵由蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、泵缸頭托架、聯(lián)軸器及電機(jī)等主要零部件組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)螺桿、蝸輪帶動(dòng)曲軸，經(jīng)過(guò)連桿、十字頭使柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而將純水輸送到系統(tǒng)中。 （2）使用及維護(hù)

42、開(kāi)車前準(zhǔn)備新安裝的泵，管路應(yīng)清洗干凈，檢查各連接處是否有堵塞和漏氣的地方。 檢查泵各連接部件有否松動(dòng)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)注入 20 號(hào)或 30號(hào)機(jī)油，油面高度至觀察孔玻璃的 1/2。 撥動(dòng)電機(jī)風(fēng)扇，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)狀況。 若出口管路上裝有安全閥，把安全閥排放壓力調(diào)到額定工作壓力的1 .25l. 45倍。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版（3）停泵 切斷電源。 如環(huán)境溫度過(guò)低，有可能結(jié)冰，停泵后，應(yīng)盡可能放凈泵和管道中的液體。 長(zhǎng)期不用，應(yīng)將泵內(nèi)液體全部排凈，拆洗零件，涂防銹油。（4）維護(hù) 如排出管路壓力增高或泄漏嚴(yán)重，檢查排出管路是否有堵塞或閥門是否開(kāi)啟。 注意電機(jī)及泵傳動(dòng)部件有無(wú)異常聲音，如發(fā)現(xiàn)異常立即停泵檢查。

43、 撿查柱塞處泄漏情況，泄漏量不應(yīng)超過(guò)15mL/h，如超量應(yīng)擰緊壓蓋螺母。 潤(rùn)滑油的溫度不應(yīng)超過(guò)60。 經(jīng)常檢查潤(rùn)滑情況，及時(shí)更換潤(rùn)滑油，新泵每運(yùn)行半個(gè)月更換一次： 泵除特殊原因需臨時(shí)更換一些零件外，運(yùn)轉(zhuǎn) 3000 小時(shí)后，應(yīng)進(jìn)行拆洗檢查，更換易損件。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 7、堿箱、水箱堿箱用于氫氧化鈉或氫氧化鉀電解液的配制和貯存，設(shè)有原料水進(jìn)口管、堿液出口管、排污口等。 水箱用于原料水的貯存。堿箱也可作水箱用，水箱也可用于貯存堿液。 8 、阻火器 （1）阻火器的作用 阻火器安裝在氫氣貯罐放空管道上和制氫機(jī)氫氣放空管上或其它部位氫氣管道上。用來(lái)防止外部火焰竄入貯罐、制氫系統(tǒng)，或阻止火焰在制氫系

44、統(tǒng)與其它系統(tǒng)設(shè)備及管道上蔓延，保證制氫系統(tǒng)的安全運(yùn)行和正常供氣。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （2）結(jié)構(gòu)：阻火器有金屬絲網(wǎng)阻火器、波紋金屬阻火器、礫石阻火器等。阻火、滅火機(jī)理是當(dāng)火焰通過(guò)狹小孔隙時(shí)，由于熱損失突然增大，使燃燒不能繼續(xù)而熄滅。 制氫裝置上常選用金屬絲網(wǎng)阻火器和礫石阻火器。金屬絲網(wǎng)阻火器是用若干層具有一定孔徑的金屬絲網(wǎng)把空間分隔成許多小空隙。阻火性能決定阻火層的厚度、孔隙的大小。阻火網(wǎng)一般用直徑為0 . 3 0 . 4 左右的銅絲或不銹鋼絲制成，網(wǎng)孔一般為210250孔厘米2，( 3740目） 。 礫石阻火器是用砂粒、卵石、玻璃球或鐵屑、銅屑等作填料，使阻火器內(nèi)空間分隔成許多孔隙。礫石直

45、徑一般為34mm，阻火器的內(nèi)徑一般取安裝阻火器管道直徑的4倍。 運(yùn)行中防止阻火器因液體結(jié)晶和銹蝕而堵塞失效，所以，發(fā)生氣流不暢，阻力增大或有堵塞現(xiàn)象時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行檢查、處理。嚴(yán)重腐蝕時(shí)更換絲網(wǎng)。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版第七章第七章 設(shè)備維護(hù)、安全事項(xiàng)與故障的排除設(shè)備維護(hù)、安全事項(xiàng)與故障的排除 一、設(shè)備維護(hù) 1、當(dāng)裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，操作人員應(yīng)注意觀察裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，并按規(guī)定的參數(shù)條件進(jìn)行觀察與操作，每?jī)尚r(shí)記錄一次。同時(shí)注意各種報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異?，F(xiàn)象，對(duì)所有附屬設(shè)備、各檢測(cè)儀表與各調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)常進(jìn)行巡視。 2、根據(jù)用氫量的需要情況，可隨時(shí)調(diào)節(jié)整流柜輸出電流，但整流柜輸出電位器旋轉(zhuǎn)時(shí)不能過(guò)猛，以防

46、產(chǎn)生過(guò)流故障，損壞快速熔斷器或可控硅元件。 3、整流柜在正常運(yùn)行中選擇開(kāi)關(guān)不可任意變換位置，否則也會(huì)發(fā)生2條的故障。如需改變整流柜運(yùn)行狀態(tài)，則必須把輸出電位器均置于零位，才能轉(zhuǎn)換選擇開(kāi)關(guān)的位置，制氫站培訓(xùn)教材-第一版 4、通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)堿液循環(huán)量，注意循環(huán)量不能過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致氫氣純度下降，過(guò)小會(huì)使電解槽溫度過(guò)高而降低隔膜的使用壽命。在正常情況下，經(jīng)調(diào)整好后，不再進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，若發(fā)現(xiàn)槽溫較高，而堿溫過(guò)低，堿液循環(huán)量明顯下降，即表明堿液過(guò)濾器堵塞，需清洗過(guò)濾器。 5、保持氫、氧分離器液位在液位計(jì)可視范圍中部，觀察自動(dòng)加水是否王常。 6、在正常開(kāi)車情況下，補(bǔ)水閥處于開(kāi)啟

47、狀態(tài)，加水泵將水直接送入氫分離洗滌器上部。當(dāng)氧氣溫度較高時(shí)，打開(kāi)氧分離器上的補(bǔ)水閥，關(guān)閉氫分離器上的補(bǔ)水閥暫時(shí)向氧分離洗滌器補(bǔ)水 。 7、每隔二個(gè)月，需用比重計(jì)測(cè)定堿液濃度，使堿液濃度保持在所規(guī)定的范圍內(nèi)，如低于規(guī)定值時(shí)，需加入適量的堿。 8、經(jīng)常觀察水箱有無(wú)原料水以及冷卻水流量是否正常，定期分析原料水的電導(dǎo)率，應(yīng)滿足使用要求。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 9、經(jīng)常觀察分析儀一次儀表的氣體流量是否處于規(guī)定的刻度上，干燥劑是否變色，及時(shí)調(diào)節(jié)流量和調(diào)換干燥劑及硼酸片（詳見(jiàn)分析儀說(shuō)明書(shū)）。 注意觀察氫、氧分析儀所顯示的氫、氧氣體純度當(dāng)氫氣純度氧氣純度發(fā)生明顯波動(dòng)時(shí)就需要進(jìn)行檢查，必要時(shí)可停車檢查或返廠校

48、驗(yàn)。 10、正常情況下，一般每年清洗電解槽一次，運(yùn)行正?？刹磺逑?。 11、水電解制氫裝置在正常情況下，每隔五年進(jìn)行一次大修，如果一切運(yùn)行正?？蛇m當(dāng)延長(zhǎng)大修期限。 12、關(guān)于氫、氧分析儀器、堿液循環(huán)泵、加水泵等配套設(shè)備的正常操作及維修，詳見(jiàn)各自的使用說(shuō)明書(shū)。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 二、安全注意事項(xiàng) 1、制里裝置如閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)半年以上，開(kāi)機(jī)前應(yīng)詳細(xì)檢查設(shè)備狀態(tài)； 2、制氫間應(yīng)通風(fēng)良好，并采取相應(yīng)的防爆措施，如防爆燈和安裝報(bào)警器等； 3、凡是與氧、氫氣接觸的管道、閥門均應(yīng)經(jīng)過(guò)除油清洗處理； 4、裝置運(yùn)行時(shí)不得進(jìn)行任何修理工作，如若進(jìn)行修理應(yīng)先停車，分析制氫間的氫氣濃度是否低于爆炸極限，同時(shí)必

49、須通氮?dú)庖耘懦b置和管道中的氫氣和氧氣，分析合格方能焊接； 5、制氫間嚴(yán)禁明火、吸煙、穿釘子鞋。操作人員不宜穿合成纖維、毛料工作服。嚴(yán)禁金屬鐵器等物相撞擊，以免產(chǎn)生火花； 6、制氫間應(yīng)設(shè)有消防器材，按數(shù)量、要求就位；制氮間應(yīng)備有2硼酸溶液，操作人員應(yīng)配備防護(hù)眼鏡 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 7、嚴(yán)禁氫氣、氧氣由壓力設(shè)備及管道內(nèi)急劇放出，以免造成爆炸或火災(zāi)； 8、氫氣系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，不準(zhǔn)敲擊，不準(zhǔn)帶壓修理，嚴(yán)禁負(fù)壓； 9、動(dòng)植物、礦物油脂和油類不得落在與氧氣接觸的設(shè)備上，在操作和維修時(shí)，手和衣服不得沾有油脂； 10、保持電解槽表面清潔，嚴(yán)防任何金屬導(dǎo)體或其它雜物掉到電解槽上，以免造成短路。嚴(yán)禁堿液掉到極

50、板間或極板與拉緊螺栓之間； 11、萬(wàn)一出現(xiàn)事故或設(shè)備大量漏堿或漏氣體時(shí)，應(yīng)立即切斷電源并進(jìn)行通風(fēng)。分析原因，盡快排除故障； 12、用肥皂水或氣體防爆檢漏儀檢查氫、氧系統(tǒng)、管道、閥門是否滲漏，嚴(yán)禁使用明火檢查； 13、制氫間不得存放易燃、易爆物品，禁止無(wú)關(guān)人員入內(nèi)。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 三、故障及排除方法 1、微機(jī)系統(tǒng)故障原因及排除：開(kāi)關(guān)量不起作用當(dāng)運(yùn)行操作人員由上位機(jī)發(fā)出命令而執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有反應(yīng)時(shí)，遇到這種情況首先要看看相應(yīng)的操作指示燈是否亮了，如果指示燈并沒(méi)有亮，則說(shuō)明本次操作沒(méi)有成功，需重新操作，如果指示燈亮了，那就要先用萬(wàn)用表測(cè)一下對(duì)應(yīng)于此開(kāi)關(guān)盤的輸出口是否有輸出，如果有輸出，則說(shuō)明從

51、開(kāi)關(guān)量出口到執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的連線出現(xiàn)了接觸不好或斷線現(xiàn)象，再用萬(wàn)用表逐級(jí)往下查。 2、PID 調(diào)節(jié)不靈 PID調(diào)節(jié)故障有兩種情況： 第一種：工控機(jī)也起調(diào)節(jié)作用，但被控參數(shù)不是穩(wěn)定在自己的理想值上，這說(shuō)明被控參數(shù)的給定值由于某種原因發(fā)生了變化，只要在上位機(jī)通過(guò)參數(shù)設(shè)定功能把參數(shù)的給定值調(diào)整過(guò)來(lái)就可以解決。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 第二種：是執(zhí)行機(jī)構(gòu)該動(dòng)作的時(shí)候沒(méi)有動(dòng)作。遇到這種情況首先要用萬(wàn)用表測(cè)一下與該執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的D / A輸出口是否有輸出（也就是輸出是否大于4mA )，若沒(méi)有輸出則說(shuō)明D / A板出現(xiàn)故障，這就需要檢查DIA板。如果D / A口有輸出則說(shuō)明從DIA口到執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的線路有接觸

52、不好或斷線現(xiàn)象，只要用萬(wàn)用表逐級(jí)往下查，查出后做相應(yīng)的處理即可。 3、通訊故障 當(dāng)出現(xiàn)上位機(jī)顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)或系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與PLC不符的情況時(shí)，說(shuō)明上位機(jī)與PLC之間的通訊出現(xiàn)了故障，遇到這種情況，首先要將上位機(jī)關(guān)閉，然后將通訊雙絞線拆下，用萬(wàn)用表測(cè)一下兩根線是否有斷線現(xiàn)象，若斷線則換線，若兩根線都沒(méi)有斷，則要將上位機(jī)箱打開(kāi)重新插一插通訊板以避免接觸不好，插好后如果還是通訊不上，那就是干擾過(guò)大，影響了通訊的正常進(jìn)行，要找出干擾源，消除干擾。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版4、設(shè)備常見(jiàn)故障與排除： 序號(hào) 故障現(xiàn)象 產(chǎn)生原因 排除方法1裝置突然停車 1、供電系統(tǒng)停電；2、整流電源發(fā)生故障 （1）冷卻水中斷或

53、流量過(guò)小壓力不足引起跳閘；（2） 電流突然升高引起過(guò)流或出現(xiàn)短路引起跳閘；（3）快速熔斷器燒壞而跳閘（4） 由控制柜連鎖使整流柜停止；3、 槽壓過(guò)高聯(lián)鎖使整流柜跳閘；4、 堿液循環(huán)量下限聯(lián)鎖使整流柜跳閘5、槽溫過(guò)高聯(lián)鎖使整流柜跳閘。1、 檢修供電系統(tǒng)；2、檢修電器設(shè)備 （1）解決冷卻水存在的故障；（2）將整流柜輸出電位器調(diào)至零位，再按復(fù)位，重新調(diào)電流，如再出故障，則仔細(xì)檢查并排除短路故障；（3）更換新的快速熔斷器，并檢查可控硅是否擊穿；（4）等控制柜調(diào)整結(jié)束后再開(kāi)整流柜。3、降低槽壓；4、增加循環(huán)量或清洗過(guò)濾器 ；5、改變槽溫設(shè)定值。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版2槽總電壓過(guò)高1、槽內(nèi)電解液臟致使電

54、解小室進(jìn)液孔或出氣孔堵塞電阻增大，槽總電壓過(guò)高；2、槽溫控制過(guò)低；3、堿液濃度過(guò)高、過(guò)低；4、添加劑量不足。1、采用攪動(dòng)負(fù)荷（升降電流和升降電解液循環(huán)量）的方法把堵物沖開(kāi)，或停車沖洗電解槽2、改變槽溫設(shè)定值在8590；3、測(cè)量堿液濃度，調(diào)整堿液濃度至規(guī)定值；4、 可通過(guò)堿液過(guò)濾器向槽內(nèi)加入適量的V2O5。3原料水供水不足或液位報(bào)警1、加水泵停止加水；2、水箱無(wú)水；3、 自動(dòng)加水系統(tǒng)失靈不能起動(dòng) ；4、加水泵進(jìn)出口閥未打開(kāi)；5、液位測(cè)量系統(tǒng)故障。1、停泵修復(fù)；2、向水箱流入原料水；3、檢查是否自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)；檢查氫液位設(shè)定值和開(kāi)關(guān)量輸出線路并排除故障；4、打開(kāi)泵進(jìn)出口閥；5、檢查液位測(cè)量系統(tǒng)。制氫

55、站培訓(xùn)教材-第一版4系統(tǒng)壓力或分離器液位波動(dòng)較大1、液位與壓力變送器零點(diǎn)漂移；2、液位與壓力變送器內(nèi)有堿液；3、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障；4、氧液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障；5、氣體管路漏氣嚴(yán)重。1、調(diào)整零位；2、清除液位與壓力變送器內(nèi)的堿液；3、排除壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障；4、排除氧液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障；5、堵漏。5氣體純度下降或純度報(bào)警1、隔膜損壞；2、氫氧分離器液位太低；3、分析儀不準(zhǔn)；4、堿液循環(huán)量過(guò)大；5、堿液濃度過(guò)低；6、原料水水質(zhì)不符合要求；7、氫、氧分離器差壓過(guò)大。1、停車進(jìn)行電解槽大修；2、補(bǔ)充原料水；3、檢查分析儀，重較零位；4、調(diào)整循環(huán)量在合適的范圍內(nèi)5、調(diào)整堿液濃度在規(guī)定范圍內(nèi)6、提高原料水水質(zhì)，沖

56、洗電解槽，嚴(yán)重的需拆槽清洗；7、調(diào)整控制系統(tǒng)減少差壓。6槽溫升高波動(dòng)較大或溫度報(bào)警1、冷卻堿液的蛇管內(nèi)冷水量不足；2、堿液循環(huán)量不足；3、電流不穩(wěn)定；4、槽溫自控失靈；5、蛇管水通道結(jié)垢。1、增加冷卻水量；2、清洗過(guò)濾器；3、調(diào)節(jié)電流穩(wěn)流部分；4、檢查槽溫調(diào)節(jié)閥檢修溫度二次儀表；5、清洗除垢。制氫站培訓(xùn)教材-第一版7電解液停止循環(huán)或循環(huán)報(bào)警1、堿液過(guò)濾網(wǎng)堵塞；2、堿液循環(huán)量調(diào)節(jié)閥開(kāi)度太??；3、循環(huán)泵內(nèi)有氣體；4、循環(huán)泵損壞；5、流量計(jì)及指示報(bào)警儀誤差過(guò)大或指示失靈。1、清洗過(guò)濾器濾網(wǎng)；2、調(diào)整調(diào)節(jié)閥開(kāi)度、保持循環(huán)量適度 ；3、用排氣閥排放循環(huán)泵內(nèi)的氣體；4、更換備用泵，對(duì)泵進(jìn)行檢修5、校準(zhǔn)流量

57、計(jì)，檢修指示報(bào)警儀。8氫氧堿溫接近槽溫1、蛇管內(nèi)冷卻水不足或冷卻水溫度過(guò)高；2、槽溫自控失靈；3、堿液循環(huán)量超過(guò)規(guī)定范圍；4、蛇管結(jié)垢嚴(yán)重。1、調(diào)節(jié)冷卻水量，降低冷卻水溫度 ；2、檢查槽溫自控系統(tǒng)并排除故障；3、調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥，使循環(huán)量在規(guī)定的范圍內(nèi)；4、清洗冷卻水管道內(nèi)的結(jié)垢。制氫站培訓(xùn)教材-第一版第八章第八章 配制電解液配制電解液 一、物料及器材 l 、物料及器材 （1）水質(zhì)要求：配制堿液和補(bǔ)充電解用水，應(yīng)是二次蒸餾水或合格的離子交換水。對(duì)水的要求為：電阻率一般在1l051106/cm，干殘?jiān)?7mg/L，氯含量6mg/L,鐵離子含量1mg/L。輸送蒸餾水和管路要求是耐腐蝕、無(wú)銹、無(wú)臟物的

58、不銹鋼管。 （2）氫氧化鈉（ NaOH ）或氫氧化鉀（KOH ）要求采用分析純（AR）或優(yōu)級(jí)純。 KOH ：導(dǎo)電效率高，粘度小，歐姆電阻低，溶解度高和不易出現(xiàn)結(jié)晶；缺點(diǎn)是價(jià)格高，腐蝕性高于 Na0H 。 NaOH ：腐蝕性小，價(jià)格便宜，導(dǎo)電率和溶解度稍遜于氫氧化鉀，易結(jié)晶。 制氫站培訓(xùn)教材-第一版 （3）五氧化二釩（V2O5）要求采用分析純（AR) ，含量為千分之二，一般每升溶液加二克。（4）比重計(jì)： 1 . 002 . 00 一只 （5）量簡(jiǎn)：500mL 或1000mL 一只 （6）溫度計(jì)：0100 一支（7）比重、溫度、濃度關(guān)系表 一張 （8）2硼酸水、眼鏡、橡膠手套、口罩、膠靴。 2 、

59、堿液（電解液）要求 濃度：配制 KOH 溶液，要保持在 2630之間，在2530 時(shí)，比重在1.2441.281之間。 配制 NaOH 溶液，應(yīng)在2026的范圍，在 2530時(shí)，比重為1.21.28之間。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 3、幾個(gè)重要的概念 （1） 比重：物體的重量和體積的比值，常用單位為克/厘米3 ，牛頓/米3。 （2）百分比濃度：就是溶液的重量100中所含溶質(zhì)的重量。如 30 % KOH溶液，就是在 100 單位重量 KOH 溶液中有30 單位重量的純 KOH , 70 單位重量的H2O。 二、堿液配制方法 1、新堿液配制 配制新堿液，一般知道要配制的體積（一般為升），百分比濃度（重

60、量濃度）。然后根據(jù)百分比濃度查得一定溫度下的比重，再用比重乘以己知配制堿液的體積，求得堿液總重量，再把堿液總重量乘以百分比濃度，得出所需配堿液用固體堿的總重量。堿液總重量減去需用固體堿總重量，所得的差即為所需蒸餾水的總重量。制氫站培訓(xùn)教材-第一版 其步驟為： （1）已知配堿液的體積V總，濃度A %。 （2）由百分濃度A查堿液比重表，查得一定溫度下的比重為B。 （3）計(jì)算堿液總重量P=BV總。 （4）計(jì)算加五氧化二釩（V2O5）重量，按堿液總重量的千分之二則R=2/1000BV總. （5）計(jì)算配堿時(shí)所需固體堿總重量P堿，即P堿= BV總A 。若固體堿純度不是100 % ，而是低于此值，則用低于1