贺州电厂使用维护说明书制氢Word文件下载.docx

1、5.3 开车顺序 125.4 正常操作及维护 135.5 正常情况下停车 145.6 非正常情况下停车 156 水电解制氢干燥装置常见故障及排除方法 166.1 水电解制氢装置常见故障排除方法 166.2 氢气干燥装置常见故障排除方法 197 自控仪表的检修 208 水电解制氢装置安全注意事项 20附表一 221 水电解制氢装置用途水电解制氢装置所制氢气可广泛用于电力、电子、冶金、化工、建材、宇航、原子、气象等需要氢气的行业，做为冷却气、保护气、原料气、还原气和燃料气。2 水电解制氢装置工作原理2.1 水电解制氢原理电解水是直流电通过KOH或NaOH水溶液将水分解为氢气和氧气的过程，其化学反应

2、如下： 阴极：2H2O+2eH2+2OH-阳极：2OH -2eH2O+1/2O2总反应式： H2O= H2+1/2 O22.2 氢气干燥工作原理氢气干燥是把水电解制取的氢气，利用分子筛采用常温吸附法去除氢气中的水份。其原理如下：由于水分子具有很强的极性，利用分子筛对水的强亲和力的特性，当含有水份的氢气通过分子筛床时，其中所含的水份被分子筛吸附，达到氢气干燥目的。由于当分子筛吸附水达到饱和后，需要再生才能重新使用，故本系统采用加热再生的方法，将分子筛中吸附的水份解析，从而达到干燥系统连续使用的目的。系统由氢气制备及干燥系统、除盐水冷却系统、气体分配系统、储气系统、仪表气源系统五部分组成。3.1

3、氢气制备及干燥系统氢气制备及干燥系统主要由水电解制氢、干燥部分，供配电及控制部分和加水配碱部分构成。3.1.1水电解制氢、干燥部分（制氢干燥装置框架）该部分由电解槽（10QJA10 BG001），氢、氧分离器（10QJA10 AT001 10QJA10 AT002），碱液过滤器（10QJA10 AT009 10QJA10 AT010），碱液冷却器（10QJA10 AT011 10QJA10 AT012），氢、氧气体冷却器（10QJA10 AT003 10QJA10 AT004），氢气、氧气捕滴器（10QJA10 AT005 10QJA10 AT006），氢气、氧气汽水分离器（10QJA10 A

4、T007 10QJA10 AT008），氢、氧碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002），干燥器（10QJA20 AT003、10QJA20 AT003），气体干燥冷却器（10QJA20 AT001、10QJA20 AT002），氢气过滤器（10QJA20 AT005）等和相关仪表、阀门组成。3.1.2 供配电及控制部分供配电部分由配电柜（1台），动力柜（1台），控制柜（1台）和整流柜（1台）组成。3.1.3加水配碱部分 （补水配碱系统框架）加水配碱部分由原料水箱（10QJA30 BB001），碱液箱（10QJA20 BB002），配碱泵（10QJA30 AP002）

5、，补水泵（10QJA30 AP001）组成。3.2 除盐水冷却系统除盐水冷却系统主要是由除盐冷却水箱（10QJA40 BB001）、板式换热器（10QJA40 AT001、10QJA40 AT002）、循环泵（10QJA40 AP001、10QJA40 AP002）、阀及相关仪表组成。它是保证制氢干燥系统中碱液冷却器（10QJA10 AT011 10QJA10 AT012）气体冷却器（10QJA10 AT003 10QJA10 AT004）和气体干燥冷却器（10QJA20 AT001、10QJA20 AT002）冷却水的用水。3.3 气体分配系统气体分配系统主要由压力调整器、压力变送器、自动球

6、阀及相关仪表组成，为保证用户的正常供气该系统设置了两个接口分别供给汽轮机。经干燥系统处理后的氢气通过气体分配系统进入储气系统，并通过相关仪表检测实现储气系统工作压力均衡。当用户需要用气时，通过相关仪表检测控制，从储气系统供给用氢单元。该部分内采用相关仪表检测用户供氢母管压力，实现供气母管的压力均衡及稳定，供气压力：0.81.0MPa。3.4 储气系统储气系统主要由氢气储罐及相关的仪表阀门组成，该系统由4台容积为13.9m3氢气储罐组成，氢气储罐保证了用户不连续用氢的要求。3.5 仪表气系统本系统主要由空气罐（10QJA70 BB001）及相关仪表阀门等组成。为整个系统提供仪用压缩气源和正压保护

7、气。3.6 制氢干燥部分主要设备的功能简述3.6.1 电解槽（10QJA10 BG001）电解槽是水电解制氢主体设备,在槽体内充入30%KOH电解质水溶液，在直流电解作用下水被分解,阴极表面产生氢气,阳极表面产生氧气。此设备为电解系统的核心部件。3.6.2 氢/氧分离器（10QJA10 AT001 10QJA10 AT002）分离原理：氢气、氧气均为难溶于水的气体，碱液和气体凭借各自的重力和浮力进行有效的分离。3.6.3 氢、氧气体冷却器（10QJA10 AT003 10QJA10 AT004）作用：通过热交换过程，把氢，氧气体的温度降下来，有利于下一工序的进行，并满足用户用气安全温度的要求。

8、温度由90左右降至35左右。3.6.4 氢气、氧气捕滴器（10QJA10 AT005 10QJA10 AT006）氢、氧气体经过冷却后，温度降低，使气体中的水蒸汽形成液滴，通过捕滴器除去液滴，降低气体的含湿量。3.6.5 碱液过滤器（10QJA10 AT009 10QJA10 AT010）过滤器主要是通过滤芯过滤掉碱液中的机械杂质，保护电解槽通道的畅通。过滤器的过滤精度：100目滤网。3.6.6 碱液冷却器（10QJA10 AT011 10QJA10 AT012）电解液经过碱液冷却器，冷却到70左右，使电解槽在额定温度下正常工作。3.6.7 干燥器（10QJA20 AT003、10QJA20

9、AT003）分子筛（吸附剂）在常温下吸附氢气中的水份，使氢气露点达到-50的要求。再生采用电加热再生。再生温度控制在250300度左右。3.6.8 氢气冷却器（10QJA20 AT001、10QJA20 AT002）干燥器再生时，由于温度较高，为保护阀内密封件和分子筛的吸附工艺要求，需要将气体的温度降下来。经冷却后的气体温度约为35。3.6.9 碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002）。碱液循环泵是为水电解制氢系统中碱液循环提供动力的专用设备。该泵的额定流量：，扬程：。3.6.10 补水泵（10QJA30 AP001）补水泵用于在水电解制氢过程中补充消耗的水和补充必

10、需的碱，该泵为柱塞泵。输出压力大于系统压力。3.6.11 配碱泵（10QJA30 AP002）与碱液箱实现配碱功能，并有系统开车注碱、停车抽碱的作用。该泵为磁力泵。额定流量：；扬程: 15m。3.6.12 原料水箱（10QJA30 BB001）用于水电解制氢装置盛装原料水,以便及时的补水，配碱工作。3.6.13 碱液箱（10QJA20 BB002）用于水电解制氢装置盛装碱液或配置碱液。3.6.14 阻火器（10QJA20 AT006）用于氢气放空时阻挡外界明火，防止火焰回烧到系统内，保证设备安全运行（其余地方阻火器作用与此相同）。3.6.15 氢气排水水封（10QJA20 BB001）为湿式组

11、火器，起切断火焰和安全排气作用，氧气排水水封作用相同。4 制氢干燥系统工作流程4.1 制氢干燥设备作业简介制氢干燥部分的主机电解槽（10QJA10 BG001）由供配电部分提供直流电源，其具体连接顺序为380V，50Hz，三相五线电源接入供配电部分配电柜，分别供给PLC控制柜、动力柜和可控硅整流柜供电。系统的电解电源由可控硅整流柜提供。输出电流为920A电压为50V的直流电，单位直流电耗约为该过程完成了供配电部分给电解槽（10QJA10 BG001）提供电解用直流电源的功能，并根据电解槽（10QJA10 BG001）的负荷要求，通过调节可控硅整流柜的输出值，即可实现产氢量的调节。4.2 制氢干

12、燥设备加水、补碱简介制氢干燥部分的主机电解槽（10QJA10 BG001）由配碱泵（10QJA30 AP002）提供30%浓度KOH溶液，系统停车时由配碱泵（10QJA30 AP002）完成碱液回收的工作。由补水泵（10QJA30 AP001）提供在电解过程中消耗的水及系统损失的碱。在碱箱（10QJA20 BB002）中加入根据系统用量而计算的水，启动配碱泵（10QJA30 AP002），进行碱箱中水的循环，进行系统的动态配碱工作，此时阀门的状态为：（此前系统中所有手动阀门处于关闭状态）手动球阀（10QJA30 AA004、10QJA30 AA006）开启，若配碱泵的工作正常，水的循环正常，少

13、量多次地加入配置30%KOH溶液所需要的KOH的量，直至配碱工作的完毕。当碱液的比重达到为1.281时，配碱工作结束。配碱结束时先停配碱泵（10QJA30 AP002），然后关闭（10QJA30 AA004、10QJA30 AA006）手动阀门至此配碱工作结束。KOH的量（按100%计算）=30%溶液的体积溶液的比重。所需要KOH 约52Kg;注：30时，15%KOH溶液比重为1.18（系统稀碱开车时碱液浓度及比重）。30时，30%NaOH溶液比重为1.281（系统浓碱开车时碱液浓度及比重）。4.4 注碱注碱前系统状态：停车、常压、纯水清洗、氮气置换完毕。配碱完毕后，根据需要，配碱泵（10QJ

14、A30 AP002）将配好的碱液打入系统中，且注意碱液在氢氧分离器（10QJA10 AT001、10QJA10 AT002）的液位。（液位通常控制在液位计的1/2处）此时阀门状态为：开启手动阀门10QJA30 AA004、10QJA30 AA008、10QJA10 AA003、10QJA10 AA004、10QJA10 AA005、10QJA10 AA006、10QJA10 AA033、10QJA10 AA039、（其他阀门关闭）。当液位达到氢、氧分离器（10QJA10 AT001、10QJA10 AT002）磁翻转液位计指定高度（液位通常控制在液位计的1/2处）时关闭配碱泵并关闭阀门10QJ

15、A30 AA004、10QJA30 AA008、10QJA10 AA003、10QJA10 AA004。打开阀门10QJA10 AA040、10QJA10 AA041。然后适当打开阀门10QJA10 AA008、10QJA10 AA009，当阀门口有碱液向外溢出时关闭阀门10QJA10 AA008、10QJA10 AA009，再打开碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002）的排气阀门，以排除系统管线中的气体。最后关闭10QJA10 AA033、10QJA10 AA039，系统注碱完毕。4.5 碱液从系统回收至碱箱系统状态：停车、常压、氮气置换当系统的设备需要维修或有其

16、他要求，系统碱液需回收时，启动配碱泵（10QJA30 AP002）将系统碱液抽回碱箱。此时阀门的状态为：开启阀门10QJA30 AA007、10QJA30 AA006、10QJA10 AA003、10QJA10 AA004、10QJA10 AA005、10QJA10 AA006、10QJA10 AA040、10QJA10 AA041，此时补水配碱及制氢系统中其余阀门关闭。当碱液完全回收后，停配碱泵（10QJA30 AP002），关闭阀门10QJA30 AA007、10QJA30 AA006结束碱液回收工作。4.6 制氢干燥过程（该过程进行前必须用氮气置换）。4.6.1 制氢过程以下手动阀门为开

17、启状态：10QJA10 AA003、10QJA10 AA004、10QJA10 AA040、10QJA10 AA041、10QJA10 AA027、10QJA10 AA028以及压力、差压变送器的引讯阀。此时系统内充氮置换完毕，气动球阀、气动薄膜调节阀由PLC控制。上述阀门状态开启无误，闭式循环冷却水装置、仪表气系统开始工作，且工作正常，启动碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002），在泵的强制作用下实现制氢过程的碱液循环。碱液循环流程如下：碱液在碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002）作用下由氢、氧分离器（10QJA10 AT001 10

18、QJA10 AT002）经过碱液过滤器（10QJA10 AT009 10QJA10 AT010）、碱液冷却器（10QJA10 AT011 10QJA10 AT012）打入电解槽（10QJA10 BG001）电解小室，经电解后形成氢气与KOH的混合液（或氧气与KOH的混合液）流回氢、氧分离器（10QJA10 AT001 10QJA10 AT002），混合液在氢、氧分离器（10QJA10 AT001 10QJA10 AT002）经气液分离后液体经泵重新打入电解槽进行电解过程。电解过程碱液的循环回路：气体流程：氧气经氧气体冷却器（10QJA10 AT003），氧气捕滴器（10QJA10 AT005）

19、过氧气水分离器（10QJA10 AT007）将冷凝水排放后，再经气动薄膜调节阀（10QJA10 AA029）调节开度，控制系统的压力；当系统压力达到设定值时，调节阀门将氧气放入大气。实现系统压力的自动调节。（1） 其中气动球阀（10QJA10 AA025、10QJA10 AA027）根据程序的要求，自动启闭，实现冷凝水的排放。（2） 通过调节阀（10QJA10 AA029）的开度控制系统的压力，保持系统内的压力。氢气经氢气冷却器（10QJA10 AT004），氢气捕滴器（10QJA10 AT006）过氢气水分离器（10QJA10 AT008）将冷凝水排放后，再经气动薄膜调节阀（10QJA10

20、AA030）调节开度放入大气，实现制氢系统液位的控制。（1）其中气动阀门（10QJA10 AA024、10QJA10 AA026）根据程序的要求，自动启闭，实现冷凝水的排放。（2） 通过调节阀（10QJA10 AA029）的开度控制氢、氧侧液位的平衡。4.6.2 干燥过程干燥部分按常温吸附法去除氢气中的水份，用电加热方法根据分子筛再生的原理实现系统内氢气干燥的目的。干燥系统主要由两台吸附干燥器（10QJA20 AT003、10QJA20 AT004）氢气冷却器（10QJA20 AT001、10QJA20 AT002）和气体过滤器（10QJA20 AT005）及相应的阻火器、仪表、阀门组成。干燥

21、部分两台吸附干燥器（10QJA20 AT003、10QJA20 AT004）一台工作，另一台再生（原料气再生，无氢气排放），互相切换，交替工作，连续供气。4.6.2.1 干燥器（10QJA20 AT003）吸附，干燥器（10QJA20 AT004）加热再生过程。电解氢气经气动阀门（10QJA20 AA008）进入干燥器（10QJA20 AT004）进行内部分子筛的加热再生，气体经氢气气体冷却器（10QJA20 AT002）通过气动阀门（10QJA20 AA003、10QJA20 AA004）进入氢气气体冷却器（10QJA20 AT001）后再进入吸附干燥器（10QJA20 AT003）进行吸附

22、干燥，通过气动阀门（10QJA20 AA005）再经气体过滤器（10QJA20 AT005）过滤进入下一环节。氢气中的水份在气体冷却器中凝结经气动球阀（10QJA20 AA001、10QJA20 AA002）定时排放。通过排水水封（10QJA90 BB001）排凝。4.6.2.2 干燥器（10QJA20 AT003）吸附，（10QJA20 AT004）吹冷过程上一过程阀门工作状态不变，停止干燥器（10QJA20 AT004）的加热，进行干燥器（10QJA20 AT004）的吹冷过程。氢气流程不变。4.6.2.3 干燥器（10QJA20 AT003）吸附，干燥器（10QJA20 AT004）自冷

23、过程在上述流程阀门状态下，关闭气动球阀（10QJA20 AA008、10QJA20 AA004），打开气动球阀（10QJA20 AA018），氢气经气动球阀（10QJA20 AA018、）进入干燥器（10QJA20 AT003）进行吸附。干燥后的气体通过气动球阀（10QJA20 AA005）、气体过滤器（10QJA20 AT005）继续提供干燥的气体。4.6.2.4 以下为工作流程：a. 干燥器（10QJA20 AT003）加热，加热时间810小时。（10QJA20 AT004）吸附过程b. 干燥器（10QJA20 AT003）吹冷，吹冷时间24小时。c. 干燥器（10QJA20 AT003）

24、自冷，自冷时间1014小时。d. 干燥器（10QJA20 AT004）加热，加热时间810小时。（10QJA20 AT003）吸附过程e. 干燥器（10QJA20 AT004）吹冷，吹冷时间24小时。f. 干燥器（10QJA20 AT004）自冷，自冷时间1014小时。4.7 N2置换流程停车、常压，纯水清洗（系统充水至分离器液位1/3处或更高，这样可减少氮气置换时的氮气用量，并减少相关阀门的操作数量）。系统外连阀门全部关闭，内部阀门打开。通过自动阀（10QJA10 AA042）向系统内充氮气。系统压力升至0.5MPa ，关闭自动阀（10QJA10 AA042），打开自动放空阀门（10QJA1

25、0 AA031、10QJA20 AA017）释放压力，当压力到达0.1MPa时, 关闭自动放空阀（10QJA10 AA031、10QJA20 AA017）。再次打开气动球阀（10QJA10 AA042）向系统内注入氮气至0.5MPa。释放到0.1MPa。此工作重复35次，置换过程结束。进入下一程序阶段。5 FDQG10/3.2-IV型循环水电解制氢及干燥操作规程5.1 工艺部分开车前准备5.1.1 制氢装置开车前准备5.1.1.1制氢机的清洗：水电解制氢机在投运前，应用原料水清洗。a 置所有阀门为关闭状态。b 开球阀（10QJA30 AA012）将碱液箱（10QJA30 BB002）注满原料水

26、，关闭球阀（10QJA30 AA012）。c 按4.4步骤把原料水注入制氢系统。开启碱液循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002），使原料水在制氢机内循环，冲洗制氢机一小时，停泵，打开阀（10QJA30 AA040、10QJA30 AA041）排污。排污后，关严阀（10QJA30 AA040、10QJA30 AA041）。d 重复上述操作34次，直至排液清洁为止。5.1.1.2 气密检验a 按4.4步骤把原料水注入制氢系统，至分离器液位计中部。b关闭制氢机所有外连阀门，打开机内所有阀（注：关闭所有的放空阀门和排污阀门），通过（10QJA10 AA042）气动阀门向制氢机充

27、氮，使压力缓慢升至1.0MPa，关阀（10QJA10 AA042），用肥皂水检查各气路连接部位和阀门是否漏气，并观察液路有无漏液，确认不漏后，再次通过气动阀门（10QJA10 AA042）向制氢机充氮，使压力缓慢升至2.0MPa，关阀（10QJA10 AA042），用肥皂水检查各气路连接部位和阀门是否漏气，并观察液路有无漏液，确认不漏后，再次通过（10QJA10 AA042）气动阀门向制氢机充氮，使压力缓慢升至3.2MPa，关阀（10QJA10 AA042），用肥皂水检查各气路连接部位和阀门是否漏气，并观察液路有无漏液,确认不漏后保压十二小时，泄漏率以平均每小时小于0.5%为合格。c 启动碱液

28、循环泵（10QJA10 AP001 10QJA10 AP002），清洗一小时后，停泵、泄压、排污。5.1.1.2 电解液的配制30时，10%NaOH、15%KOH溶液比重分别为1.1043、1.180。30时，26%NaOH、30%KOH溶液比重分别为1.28、1.281。a 置所有阀门为关闭状态b按4.3步骤进行配碱，待完全溶解，且测得碱液比重达到理论值后，加入碱液重量的2V2O5添加剂（按工艺要求添加），则电解液配好。5.1.1.3 对氢氧分析仪、露点仪进行调校。5.1.1.4 检查各极框之间，正负极输电铜排间有无短路或有无金属导体，或有无电解液泄漏现象，发现后必须排除。5.1.1.5 仔

29、细检查整流变压器各个接点、可控硅整流柜各回路及正极输电铜排对地的绝缘性，严防短路。5.1.1.6 检查制氢装置的冷却水阀门处于开启状态。5.1.1.7 用15%KOH溶液试车二十四小时（开停车操作同正常操作规程），然后将其排污。5.1.2 纯化装置开车前准备5.1.2.1 控制柜通电，检查装置是否处于正常状态。5.1.2.2 设定干燥器（10QJA20 AT003、10QJA20 AT004）上下部温度，各为450400和300。5.1.2.3 系统进行氮气置换。5.2 气动部分开车前的准备5.2.1 接通气源后，分别检查过滤减压器的输出是否为0.14Mpa，然后用肥皂水检查气动管路及仪表接头

30、是否漏气（每三个月定期检查一次）。5.2.2 通过现场电磁阀的手动操作方式进行对气动球阀及气动管路的测试，按下此开关看相应的气动球阀是否作出相应的动作。5.2.3 分别旋松差压变送器正前方的螺钉，进行排气，气相排干净液，液相排气，然后将螺钉旋紧。5.2.4 在同一信号值下，分别检查气动调节阀开度，通过触摸屏或上位机手动方式进行变化信号值（0-100%方向变化），相应的气动调节阀开度（氢氧侧调节阀的开度从小到大增大，水阀调节阀的开度从大到小减小）。可适当进行零点调节。无误后切换到自动调节位置，看其调节的灵敏度，相应的动作。5.2.5 最后证实所有有关的设定值是否正确。以备开车。5.3 开车顺序5.3.1 接通配电柜总电源及控制柜上各仪表电源。53.2 接通控制柜及框架的气源。5.3.3 按4.4步骤将配好的碱打入制氢系统。通过阀（10QJA10 AA042）向系统充氮至0.5