电解水制氢工艺描述.docx
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电解水制氢工艺描述
电解水生产氢气氧气是一个比较成熟的工艺。
其主要组成部分有:
电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等,电气、仪表及配套的设备元器件主要有:
直流电解电源(简称电解电源)、电源冷却循环泵(简称电源冷却泵或电源泵)、电解液循环泵(简称循环泵)、电解系统冷却循环泵(简称电解冷却泵或冷却泵)、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。
电解水制氢工艺流程示意图见图1。
图1电解水制氢工艺流程示意图
压力的单位为Mpa,小数点后面保留3位。
差压的单位为kPa,小数点后面保留2位,流量单位为m3/h,小数点后面保留2位。
温度的单位为°C,小数点后面保留1位,累计流量的单位为m3,小数点后面保留1位,累计工作时间的单位为h,小数点后面保留1位。
所有的电磁阀均为电开阀,通电开启,断电关闭。
一、电解电源DDY、电源冷却泵DLB、循环泵XHB及冷却泵LQB控制
表1电解系统与冷却系统对应输入输出关系表
信号来源
控制内容
说明
输入编号
信号来源名称
输出编号
控制对象名称
AI1
(PT101)
氢气压力PH
DO1
DO2
(开关量)
电解电源DDY
电源冷却泵DLB
循环泵XHB
冷却泵LQB
根据氢气压力PH控制电解电源DDY、电源冷却泵DLB和循环泵XHB的启停。
根据系统温度TE控制冷却泵LQB的启停。
AI2
(TT101)
系统温度TE
(电解液温度)
1、氢气压力PH由压力变送器PT101变送为4~20mA直流信号,根据氢气压力PH控制电解电源DDY(电解电源DDY由一个开关量信号控制运行与停止)、电源冷却泵DLB和循环泵XHB(电源冷却泵DLB和循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力PH控制)的通断,氢气压力可以在触摸屏上设置:
氢气压力上限设定值(简称压力设定上限)PHH的设置范围0~3.00Mpa(参考值0.40Mpa);
氢气压力下限设定值(简称压力设定下限)PHL的设置范围0~3.00MPa(参考值0.35Mpa)。
参考值就是第一次开机设置时(或者长时间断电数据丢失时)推荐使用的数值。
当氢气压力PH高于压力设定上限PHH,PH>PHH,DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行;
氢气压力PH低于压力设定下限PHL,PH<PHL,DO1输出为ON,电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB通电运行。
2、当电解系统温度(实际为电解系统电解液的温度,简称电解温度)TE由温度变送器TT101变送为4~20mA直流信号,根据电解温度TE控制电解电源DDY的通断,电解温控温度可在触摸屏上设置:
电解系统温度上限设定值(简称电解温控上限)TEH设置范围55~95°C(参考值90°C);
电解系统温度下限设定值(简称电解温控下限)TEL设置范围50~90°C(参考值85°C)。
当电解系统温度TE超过电解温控上限TEH,TE>TEH,发出报警信号,DO9输出为ON,同时DO1输出为OFF,电解电源DDY、电源泵DLB和循环泵XHB停止运行,但这时其他系统继续正常工作。
当电解系统温度TE低于电解温控下限TEL,TE<TEL,解除报警,DO9为OFF,电解系统恢复正常工作。
3、根据电解温度TE控制冷却泵LQB的通断,冷却温控温度上下限可在触摸屏上设置:
电解冷却温度上限设定值(简称冷却温控上限)TCH设置范围30~90°C(参考值90°C);
电解冷却温度下限设定值(简称冷却温控下限)TCL设置范围30~90°C(参考值85°C)。
当电解温度TE超过冷却温控上限TCH,TE>TCH,DO2输出为OFF,冷却泵LQB停止运行。
当电解温度TE低于冷却温控下限TCL,TE<TCL,解除报警,DO9为OFF,电解系统恢复正常工作。
电解与冷却控制流程框图如下:
AI1(氢气压力PT101)
PH>PHH
AI2(电解温度TT101)
TE>TEH
产生报警(共8个报警)
OR
DO1为OFF,电解停止
DO9
0
AI1(氢气压力PT101)
PH<PHL
AI2(系统温度TT101)
TE<TEL
解除报警(共8个报警)
AND
DO1为ON,电解开始
OFF
1
AI2(电解温度TT101)
TE>TCH
TE<TCL
AI2(电解温度TT101)
0
SSETQ
RCLRQ
1
TE<TCL,DO2为ON,冷却泵运行
TE>TCH,DO2为OFF,冷却泵运行
二、气水分离罐补水控制
表2气水分离罐补水控制对应输入与输出关系表
信号来源
控制内容
说明
输入编号
信号来源名称
输出编号
控制对象名称
DI1(L1L)
氢气加碱罐液位下限
DO3
DO4
氢气加碱罐补水电磁阀BV1
氢气加碱罐补水电磁阀BV2
根据氢气加碱罐和氧气加碱罐液位控制氢气加碱罐补水电磁阀BV1和氧气气加碱罐补水电磁阀BV2的开闭
DI2(L1H)
氢气加碱罐液位上限
DI3(L2L)
氧气加碱罐液位下限
DI4(L2H)
氧气加碱罐液位上限
氢气加碱罐和氧气加碱罐各安装了一套液位开关,控制补水电磁阀BV1和BV2。
氢气加
碱罐液位开关的下限接点为L1L(对应数字量输入编号为DI1),氢气加碱罐液位开关的上限接点为L1H(DI2),氧气加碱罐液位开关的下限接点为L2L(DI3),氧气加碱罐液位开关的上限接点为L2H(DI4)。
1、补水电磁阀BV1、BV2的开阀条件(同时开阀)
液位开关L1L接通(DI1为ON)或者液位开关关L2L接通(DI3为ON),DO3、DO4输出为ON,同时打开补水电磁阀BV1和BV2。
2、补水电磁阀BV1、BV2的关阀条件(分别关阀)
当加碱罐的液位开关L1H断开(DI2为OFF)时,DO3输出为OFF,关闭补水电磁阀BV1。
当加碱罐的液位开关L2H断开(DI4为OFF)时,DO4输出为OFF,关闭补水电磁阀BV2。
3、氢气加碱罐的液位状态显示三种:
低液位、正常、高液位
低液位:
液位开关L1L接通(DI1为ON)+液位开关L1H接通(DI2为ON)。
正常:
液位开关L1L断开(DI1为OFF)+液位开关L1H接通(DI2为ON)。
高液位:
液位开关L1L断开(DI1为OFF)+液位开关L1H断开(DI2为OFF)。
4、氧气加碱罐的液位状态显示三种:
低液位、正常、高液位
低液位:
液位开关L2L接通(DI3为ON)+液位开关L2H接通(DI4为ON)。
正常:
液位开关L2L断开(DI3为OFF)+液位开关L2H接通(DI4为ON)。
高液位:
液位开关L2L断开(DI3为OFF)+液位开关L2H断开(DI4为OFF)。
气水分离罐补水流程框图如下:
氢气加碱罐的液位
L1L为ON
氧气加碱罐的液位
L2L为ON
OR
DO3为ON,BV1开启
1
DO4为ON,BV2开启
1
DO3为OFF,BV1关闭
0
OFF
氧气加碱罐液位L1H
DO4为OFF,BV2关闭
0
氧气加碱罐液位L2H
OFF
·三、补水泵BSB及补水电磁阀BV3、BV4控制
氢气洗涤罐和氧气洗涤罐上分别安装了一套液位开关,氢气洗涤罐上的液位开关的下限开关为L3L(DI5)、上限开关为L3H(DI6),氧气洗涤罐上的液位开关的下限开关为L4L(DI7),上限开关为L4H(DI8),用于控制补水泵BSB和补水电磁阀BV3、BV4。
表3洗涤罐补水控制输入与输出对应关系表
信号来源
控制内容
说明
输入编号
信号来源名称
输出编号
控制对象名称
DI5(L3L)
氢气洗涤罐液位下限
(下限为低液位)
DO5
DO6
DO7
氢气洗涤罐补水电磁阀BV3
氧气洗涤罐补水电磁阀BV4
补水泵BSB
根据氢气洗涤罐液位,控制补水泵BSB启停和氢气洗涤罐补水电磁阀BV3、氧气洗涤罐补水电磁阀BV4的开闭
DI6(L3H)
氢气洗涤罐液位上限
(上限为高液位)
DI7(L4L)
氧气洗涤罐液位下限
DI8(L4H)
氧气洗涤罐液位上限
1、开泵条件和开阀条件(泵和两个补水电磁阀同时打开)
L3L的下限开关(DI5)和L4L的下限开关(DI7)任意一个接通或者两个全部接通,接通补水泵电源(DO7为ON),同时打开补水电磁阀BV3、BV4(DO5、DO6为ON)。
2、关阀和关泵条件
当氢气洗涤罐高液位接点L3H(DI6)断开,关闭补水电磁阀BV3(DO5为OFF)。
当氧气洗涤罐高液位接点L4H(DI8)断开,关闭补水电磁阀BV4(DO6为OFF)。
当两个电磁阀BV3、BV4全部关闭后,关闭补水泵(DO7为OFF)。
3、氢气洗涤罐的液位状态显示三种:
低液位、正常、高液位
低液位:
液位开关L3L接通(DI5为ON)+液位开关L3H接通(DI6为ON)。
正常:
液位开关L3L断开(DI5为OFF)+液位开关L3H接通(DI6为ON)。
高液位:
液位开关L3L断开(DI5为OFF)+液位开关L3H断开(DI6为OFF)。
4、氧气洗涤罐的液位状态显示三种:
低液位、正常、高液位
低液位:
液位开关L4L接通(DI7为ON)+液位开关L4H接通(DI8为ON)。
正常:
液位开关L4L断开(DI7为OFF)+液位开关L4H接通(DI8为ON)。
高液位:
液位开关L4L断开(DI7为OFF)+液位开关L4H断开(DI8为OFF)。
洗涤罐补水流程框图如下:
氢气洗涤罐的液位
L3L为ON
氧气洗涤罐的液位
L4L为ON
OR
DO5为ON,BV3开启
1
DO6为ON,BV4开启
1
DO7为ON,BSB开启
1
DO5为OFF,BV3关闭
0
OFF
氧气洗涤罐液位L3H
DO6为OFF,BV4关闭
0
OFF
氧气洗涤罐液位L4H
AND
DO7为OFF,BSB关闭
0
氢气洗涤罐液位L3H
OFF
氧气洗涤罐液位L4H
OFF
四、差压调节系统(氢气与氧气压力平衡)
氧气与氢气压力的差压Pd由压力变送器PdT101变送为4~20mA直流信号,根据差压Pd控制排氧电磁阀PV1的通断。
表4排氧电磁阀PV1控制输入与输出对应关系表
信号来源
控制内容
说明
输入编号
信号来源名称
输出编号
控制对象名称
AI3
氧气与氢气的压差Pd(ΔP)
DO8
降压排氧电磁阀PV1
根据氧气与氢气的压差Pd,控制降压排氧电磁阀PV1的开闭
Pd=氧气压力-氢气压力,排氧所需的差压上限设定值(简称压差设定上限)PdH和排氧差压下限设定值(简称压差设定下限)可以在触摸屏上设置:
压差设定上限PdH的设置范围为-3kPa~+3kPa,参考值0.50kPa;
压差设定下限PdL的设置范围为-3kPa~+3kPa,参考值-0.50kPa);
当差压Pd超过压差设定上限PdH,Pd>PdH,DO8输出为ON,排氧电磁阀PV1开启。
当差压Pd低于压差设定下限PdL,Pd>PdL,DO8输出为OFF,排氧电磁阀PV1关闭。
⑤报警压差设定值PdA的设置范围为3.00~5.00kPa,参考值3.50kPa,当氧气与氢气的差压Pd的绝对值│Pd│>PdA,发出报警信号,DO9为ON,DO1为OFF。
AI3(差压PdT101)Pd
Pd>