水电解制氢要求 点击:2955 | 回复:6



djn218316

    
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楼主
1水电解制氢装置安全注意事项
1.1制氢间严禁明火、吸烟、穿钉子鞋,操作人员应穿防静电工作服和防静电鞋。严禁金属铁器等物相撞击,以免产生火花。
1.2制氢间必必须备有消防器材,按数量、要求就位。制氢间应备有2%硼酸溶液,操作人员配制碱溶液时,应配戴防护眼镜、防碱服及橡胶手套。
1.3设备投运前必须全面检查其绝缘情况,保证电解槽设备和金属部件之间没有短路现象。设备投运后禁止用两只手接触到两个不同的电极上。
1.4装置运行时不准敲击,严禁负压及一切检修工作。如必须进行修理应停车,分析制氢间的氢气纯度是否低于爆炸极限﹙75.5%-4%﹚,同时必须进行氮气置换已排除装置和管道中的氢和氧气,办理一级动火工作票。分析合格后方能焊接。(但需注意:连续明火作业超过四小时,应再次测量分析可燃气体含量﹗)
1.5制氢间不得存放易燃、易爆物品,严禁无关人员入内。(持氢站临时出入证者,出入时需登记)
1.6制氢间应通风良好,并采取相应的防爆措施,如防爆灯和安装报警器等。
1.7严禁氢气、氧气由压力设备及管道内急剧排放,以免因摩擦产生火花引起爆炸。开关氢、氧门时应缓慢操作,一但发生自燃,应用水桶水封或石棉布包裹着火点。
1.8保持电解槽表面清洁,严防任何金属导体或其它杂物掉到电解槽上,以免造成短路。严禁碱液掉到极板间或极板与拉紧螺栓之间。
1.9万一出现事故或设备大量漏碱或是漏气体时,应立即切断电源并进行通风,分析原因,尽快排除故障。(检查时要用防爆手电)
1.10用肥皂水或气体防爆检测仪检查氢、氧系统、管道、阀门是否渗漏,严禁使用明火检查。
1.11冻结的管道、阀门及其他设备只能用蒸汽吹洗或热水解冻,禁止用明火烤。
1.12注意氢中氧的含量不得高于0.5%,若高于0.5% 氢气不得进入干燥部分。
1.13再生进气温度不得超过350℃,再生加热温度不得超过260℃。
1.14没有氢气流过电加热器时禁止长时间(15s)开启电加热器,以防烧毁电加热元件。
1.15各设备、仪表应有良好接地。
1.16装置运行时冷却水不得中断。
1.17设备如闲置时间过长,超过半年以上,应将电解槽内碱液排出,并充满除盐水进行保护。开机前应详细检查设备状态。
1.18在操作制氢站系统的各阀门时,应缓慢进行,严禁氢氧气体从压力设备及管道内向外剧裂排送,以免造成爆炸和防止因摩擦产生火灾。
1.19用肥皂水或洗涤灵水检查各连接面,严禁用明火检查。
2设备启动前的准备
2.1系统设备检查
2.1.1循环水泵处于备用状态,泵周围干净无影响运转的杂物。
2.1.2检查电机接线、接地良好。
2.1.3检修后或停运30天以上,电机在启动前需由电气人员测试绝缘合格,并检查其转向正确方可投运。
2.1.4检查压力表、温度表完好,指示正常。
2.1.5检查循环水箱水位在1/2以上,不低于1/3。自动补水装置工作正常,水箱旁路门处于关闭状态。
2.1.6检查循环水泵出入口门处于开启状态。
2.1.7换热器出入口门开,工业冷却水出入口门打开,冷却水量充足,水温正常。
2.1.8制氢系统冷却器冷却水入口门开启。
2.1.9检查整流柜冷却水压力在0.15 MPa。—0.2MPa。
2.1.10检查气源压力,要求气源压力达到0.4~0.6Mpa
2.1.11检查原料水箱液位是否正常
2.1.12给“配电柜”、“控制柜”、“整流柜”、“动力柜”、“除盐水箱电磁柜”送电。
2.1.13检查各极框之间,正负极间有无短路或有金属导体,发现后必须排除。
2.2电解槽的检查
2.2.1电解槽的组装正确,符合设计要求。
2.2.2电解小室间无搭接物
2.2.3检查系统中仪表、阀门、电源、硅整流盘等设备齐全完好。
2.3制氢系统的清洗:
水电解制氢设备在正式投入运行前应对系统进行清洗,以去除存留在各部件内部的机械杂质。在确认设备所接管道正确后,即可对设备进行清洗。
2.3.1先用原料水清洗干净原料水箱和碱箱, 通过排污口排净,并注入原料水。
2.3.2 清洗原料水管路。
断开气液处理器与原料水连接的管路,并将其用软管接入地沟,用补水泵清洗外接原料水管路。
把原料水管路与气液处理器接通,用补水泵清洗设备内的纯水系统。
2.3.3 清洗外接碱液管路
按使用说明书调试碱液循环泵;
用碱液循环泵通过配碱系统,用原料水打循环,清洗外接管路,然后排净。
2.3.4 电解槽和气液处理器的清洗
打开碱箱出口阀,碱液循环泵的进碱阀、氢、氧分离器的手动放空阀,关闭碱液过滤器的出入口门,电解槽退碱门,依靠碱箱内水位高度自流入系统,打开碱循环泵出口排空门、及循环泵排气门,待流出水后,即表明水泵内已充满水,关碱循环泵出口排气阀及泵排气阀,打开碱液过滤器入口充氮阀及入口门,启动循环泵,慢慢打开流量调节阀,将碱箱中原料水打入系统,待碱液过滤器入口充氮阀流出水后,关闭碱液过滤器入口充氮阀当水液位升至氢、氧分离洗涤器下部液位计中位时,关闭流量调节阀,停泵,关闭碱箱出口阀,碱液循环泵的进碱阀。(循环泵使用方法,详见使用说明书)。
打开过滤器出入口阀,碱循环泵出口排空门,待气排尽后,关闭排空门,启动循环泵,打开流量调节阀,调节泵流量至最大,冲洗系统一小时。
关闭流量调节阀,停循环泵。关闭碱过滤器出入口阀,打开电解槽退碱门及碱箱回流阀、排污阀,启动循环泵,慢慢打开碱循环泵出口至碱箱门,将污水打入碱箱内排掉,之后将碱箱清洗干尽。或者打开氢、氧分离器的手动放空阀,碱液过滤器的入口门和排污门,将污水排入地沟。
按上述方法反复进行2~3次,直至排出液清洁为止。
2.4气密性检验
设备安装完毕后,需对制氢系统进行全面的气密检验。
2.4.1按2.3.4中叙述方法将原料水打入制氢系统至分离器液位计中部。
2.4.2将氮气源与过滤器充氮口阀、氢气洗涤器出口管至气液分离器充氮口连接,关闭制氢干燥系统与外部连接的所有阀门,打开系统内所有阀门,通过上述两个充氮口向系统内送气并使系统压力缓缓升至系统工作压力,将压力升至使用压力的1.05倍,关闭充氮口阀门,检查系统气路所有阀门、接头,法兰及管路焊口部位有无漏气以及漏液现象.待确认不漏后,保压24小时,泄露量平均每小时不超过O.5%为合格,在保压过程中要考虑环境温度的变化对压力造成的波动。
2.5电解液的配制
2.5.1在准备工作完成后,整套装置首先要用稀碱(15%KOH)试车,对系统进行清洗。稀碱运行后把稀碱排空,然后充入浓碱(30%KOH或25%NaOH,千分之二的五氧化二钒)进行正式运行。配制碱液的方法如下:
2.5.2配制CNDQ10/3.2型所需电解液需要150L左右纯水,配KOH 65Kg。配五氧化二矾0.45 Kg(2 ‰),主要是减少电化腐蚀,提高气纯度,降低小室电压。配浓度30%KOH,使用比重计或其他分析法测碱液浓度。清洗用的稀碱为浓碱的1/2。
2.5.3打开碱箱进水门,根据所配电解液的体积,往碱箱中注入适当体积的原料水,关闭碱箱进水门。打开碱箱出口门、回流门,碱循环泵进口门,此时其它阀门处于关闭位置,打开循环泵出口排气门及循环泵排气阀排气,在流出液体后,关闭碱循环泵出口排气门及循环泵排气阀,启动循环泵,慢慢打开碱循环泵出口至碱箱门,使循环量最大。把碱箱盖打开,将氢氧化钾慢慢地倒入碱箱中,待其完全溶解后,用比重计测量配制电解液的比重,使之达到要求。(配制浓碱时,在刚完全溶解的溶液中加入千分之二的五氧化二钒)当溶液冷却至50℃以下时,可通过循环泵把配制好的碱液打入系统内部。打开碱箱出口门、碱循环泵进口门、氢、氧分离器排空门,关闭碱箱回流门、碱循环泵出口至碱箱门、碱过滤器出入口门、碱液过滤器的排污门。检查阀门位置无误后,打开碱循环泵出口排气门排气,待流出碱液后关闭碱循环泵出口排气门,然后启动循环泵,慢慢打开碱循环泵出口流量调节阀,把碱液打入电解槽和氢、氧分离器,当液位升至分离器液位计四分之一处时,关闭碱循环泵出口流量调节阀,停泵。
2.5.4如碱箱中有剩余少量碱液,可通过补碱系统将剩余碱液泵入碱液循环系统中。
2.5.5碱箱中的碱液不得长期存放,一般不超过1个月。
2.6氮气吹扫
将制氢系统与外部连接的所有阀门关闭,然后打开过滤器充氮口阀和氢气洗涤器出口管至气液分离器充氮口,向装置内充入氮气使系



kuang131463

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发表于:2010-01-29 12:00:05
1楼
沙角发电C厂(简称C厂)安装有3台660 MW进口发电机组,发电机由GEC-ALSTHOM公司制造,型号为T271-606,采用水-氢-氢冷却方式,即定子绕组由去离子水内冷,定子铁芯和转子由压力为4.0bar的氢气冷却,与之配套的是2套由美国An Allegheny Teledyne公司生产的HM-CID2型制氢设备。

由电解组件电离产生的氧气经过氧分离器后进入氧冷凝器,除去水分后直接排空,产生的氢气进入氢冷凝器后再经干燥器进一步干燥,然后进入3个氢气储气罐,供给发电机组。干燥器是分子筛小球吸附型, 可通过加热脱水再生。碱液热交换器及氢、氧冷凝器使用的冷却水为补水泵提供的除盐水。

1 制氢系统运行状况

本套制氢设备于1999年建成投运。两年多来,因其自动化程度高,稳定性好,故障率低,运行可靠性较高,但存在氢气露点超标问题。按照电力工业部标准,机压下的发电机氢气露点不大于0℃,但C厂发电机氢气露点好多时间都在0℃以上。发电机氢气露点一年的变化呈抛物线形,1~3月及11~12月氢气露点合格,而4~10月,氢气露点超标,不合格的时间数超过半年。

2 露点超标原因分析

2.1 润滑油系统的影响

因氢冷发电机在正压下运行,为避免氢气泄漏,配有相应的密封油系统。有些电厂的密封油系统与润滑油系统是相互独立的, 润滑油系统只对密封油系统提供补油。在C厂,这两个系统是连为一体的,润滑油经润滑油冷油器冷却后,进入密封油主油箱,再经密封油泵送至密封瓦,回油在除去氢气和油烟后再回到润滑油主油箱。密封油系统不单设冷油器,而是利用润滑油冷油器对密封油进行冷却。轴封蒸汽与润滑油的接触会导致润滑油含水量增加,而密封油又是与氢气直接接触的。由于密封油是使用经冷却后的润滑油,因而由轴封蒸汽进入润滑油中的水分会使发电机氢气的湿度不断增大,这就是引起发电机氢气露点超标的根源。

2.2 来氢露点超标

不难发现发电机氢气露点一年的变化规律与当地的气温变化相吻合,即随着气温的升高氢气露点亦随之升高。当然,因发电机氢气露点的变化受到运行状况,如氢气排补情况的影响,而不能正确反映来氢的情况。通过对制氢站储氢露点数据的统计分析,发现其变化规律与发电机氢气露点的变化规律十分相似。可以认为:随着气温的升高,来氢露点超标,从而导致发电机氢气露点超标。

环境温度对制氢过程的影响具体反映在冷却水温上。冬天气温低,冷却水温度低,冷却效果好,氢冷凝器出口氢气的露点低,经干燥器进一步干燥后进入储气罐的氢气就能保证较低的露点。一旦气温升高,冷却水温度随之升高,冷凝效果变差。一旦冷凝器出口氢气湿度高,则氢气干燥器出口的氢气露点也将提高,进入储气罐的氢气露点就难以保证。按厂家的要求,电解过程中冷却水最高允许温度为40℃,最大允许压力0.7 MPa,最大流量40 L/min,而冷凝器的冷却水最高允许温度为10℃,最大允许压力0.7 MPa,最大流量40 L/min。目前的运行状态是,2种冷却水其实来自同一水源,其压力和流量都能达到厂家要求,电解过程冷却水的温度也能得到保证,唯独冷凝器冷却水的温度几乎都在10℃以上,无法达到要求,特别是夏季时,冷却水的温度较高,从而导致来氢露点超标。

2.3 未安装氢气干燥器

密封油系统的结构特点决定了发电机氢气中的含水量是一个累积的过程,如果不能及时去除氢气中的水分,那么氢气露点超标是不可避免的。氢气干燥器可以通过对流经干燥器的小流量氢气进行干燥而起到对发电机氢气不断净化的作用。而C厂3台机组的发电机氢气系统均未安装氢气干燥器。这是发电机氢气露点超标的主要原因。

3 改进建议

针对上述3种影响发电机氢气露点超标的原因,提出以下改进建议:

(1) 认真调整轴封蒸汽压力,防止压力波动,减少由轴封蒸汽进入润滑油中的水分,减缓氢气露点升高的速度,同时延长润滑油净化器的运行时间,降低油中水的含量。

(2) 在制氢系统中增加一套制冷系统,为冷凝器提供满足设计要求的冷却水,使来氢露点处于较低水平,保证源头氢气的品质。

(3) 每台发电机增加2台冷凝式或吸附式干燥器,交替运行,使发电机内的氢气在小流量的连续循环中不断得到干燥。否则,仅靠氢气的排补来降低氢气露点,将造成氢气的巨大浪费,并增加运行人员的工作量。

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