DQ-53.2型电解水制氢装置在电厂中的应用

DQ-5/3.2型电解水制氢装置在电厂中的应用

部 门：巴基斯坦滨佳胜项目部 姓 名：徐春浩

摘 要

本文章介绍和分析了电解水制氢技术在电厂中的应用现状。该工程采用DQ-5/3.2型电解水制氢系统为发电机制备合格氢气。系统每小时的产氢量5m3/h，系统运行压力3.2MPa，产品氢气纯度＞99.9%，氢气露点

Abstract

The hydrogen production technology is introduced and analyzed in the power plant in this text. The DQ-5/3.2 model equipment is used to provide qualified hydrogen for generator. The H2 product capacity is 5m3/h, system operation pressure is 3.2MPa, concentration is greater than 99.9%, drew point is lesser than 40℃. This system can be operate stable and meet the demand of the generator.

巴基斯坦滨佳胜560MW联合循环电厂采用了DQ-5/3.2型电解水制氢系统向发电机提供所需要的氢源。系统额定压力为3.4MPa，实际系统运行压力为3.2MPa，纯化装置运行压力3.0MPa，储罐系统压力2.6MPa，由于储罐系统受当地温度影响较大，运行时降低了储罐系统的运行压力，以保证系统的安全稳定性。系统氢气纯度＞99.9%，氢气露点

由于纯水的电离度极低，电阻率很高，因此强电解质KOH用到水电解中，提供丰富的OH-，并将电极间的电阻值降至最小。应用的电解液的必须电阻值小，在电解电压下不分解，不因挥发与氢、氧一并溢出，对电解池材料无腐蚀性。KOH 减少水中的电阻，KOH减少电解液中电极间的电解电压，工作温度越高，工作电压越低，但对石棉隔膜腐蚀越厉害。不易超过100℃，适宜在80-90℃。工作电流根据所需氢气量来决定。氢气纯度依据电解槽工作状态和操作条件，如果电解槽状况良好（石棉隔膜无问题），操作条件好，纯度就很稳定。 二、系统组成

系统主要由制氢系统，纯化系统，氢储罐系统、气体分配系统、冷却系统及电气控制系统组成

1. 制氢系统

制氢系统主要是DQ-5/3.2型电解槽，氢气分离洗涤器1台，氧气分离洗涤器1台，碱液过滤器1个，2台补水泵和2台碱液循环泵及相关在线分析仪表组成。主要作用是在直流电压作用下，将纯水电解成为氢气和氧气，经氢、氧分离洗涤器进行汽水分离后，氧气对空排掉，而氢气由制氢三通阀控制进入到纯化装置或是对空排掉。碱液循环泵不断将气体分离器的分离出来的碱液循环到电解槽内，而损失掉的水由补水泵进行补充。

2. 纯化系统

纯化系统包括气水分离器2台，脱氧器1台，冷却器3台，干燥器2台，水封1个，气体过滤器1个，碱液过滤器1

个，将制氢系统产出的氢气进行干燥，

使其浓度达到＞99.9%，氢气露点

3. 其他附属系统

气体分配系统主要是由6个气动两位两通阀和相关管道组成，主要用于2个储罐的充氢和补氢操作；电气控制系统主要包括电解槽的控制柜、水泵及干燥器等设备的低压控制柜组成；冷却水系统主要包括2台冷却水泵，冷却水箱和板式换热器组成。 三、控制参数：

主要控制参数包括电解电流、电解电压、碱液温度、系统控制压力、系统纯化压力等。具体参数如系统参数一览表所示。

系统参数一览表

系统压力主要是以氧气分离洗涤器内压力为控制标准，由氧气管路上的气动隔膜调节阀进行实时调节，保证系统压力维持在系统设定压力范围内。

纯化系统压力主要靠纯化系统的出口的启动隔膜调节阀进行实时调节，保证纯化系统压力维持在系统设定压力范围内。

系统工作温度，即循环碱液的温度，在系统运行过程中是一项主要控制指标，温度越高，工作电压越低，但对石棉隔膜腐蚀越厉害，所以将温度控制在85℃。

氢气的露点主要靠纯化系统的2台干燥器进行干燥纯化。2台干燥器每24

小时进行轮换一次，共包括工作状态、再生状态、吹冷状态和备用状态。 四、运行时易出现问题及应急处理

氢气纯度仪前减压阀的阀芯漏气，导致系统启动后，氧侧液位下降，氢侧液位上升，液位差超过100mm导致系统紧急停机。因为系统处于高压下，不能通过手动方式进行氢、氧分离器液位平衡的调节，只能通过分离洗涤器的气动排污阀进行调节。

系统正常停机或是跳机后，都应将在线分析仪表的气体取样阀关闭。在运行过程中，取样阀没有关闭，导致系统跳机后，氧分离洗涤器内的液位为零，而氢分离洗涤器的液位达到最大值，同时氢分离洗涤器的差压变送器内进入了大量的碱液。通过分离洗涤器的气动排污阀进行调节，并将差压变送器内的碱液排掉，方可再次投入运行。

五、系统存在缺点及需改进事项

气体分离器的气液分离效果差，存在一定缺陷。需要每2个小时对氢气分离洗涤器和氧气分离洗涤器进行人工排污一次，排污时，需要先将分离洗涤器手动排污阀关闭，再打开气动排污阀进行排污，将分离器内的水排掉。如果不进行定时排污，分离器内的水积攒下来的水会影响到分离洗涤器的效果，最终影响到制氢系统的稳定运行。在其他电厂制氢站的操作规程中，在系统运行时，禁止人工排污的操作，保证现场的安全性。

系统不能实现一键启动，而是需要先启动冷却水泵、补水泵、再启动整流柜。与其他电厂的设备相比，操作较繁琐，不能达到一键控制系统的目的。 氢储罐系统没有在线显示压力的仪表，在设备运行和停运时，氢储罐压力都是反映系统是否正常的指标。由于系统没有现在监测，操作不便。