CNDQ5~10使用说明书(白马专用)

1、CNDQ5103.2系列制氢装置安装使用说明书(微机控制)中国船舶重工集团公司第七一八研究所2010年2月目 录第一章 概述 1 CNDQ5103.2系列电解制氢装置工作原理1 2 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置用途与技术参数1 3 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置组成3 4 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置工艺流程3第二章 安装 1 制氢站9 2 工艺部分9 3 自控部分10 4 整流部分11第三章 操作规程 1 工艺系统开车前的准备12 2 自控开车前的准备15 3 装置运行16第四章 设备维护安全事项与故障排除 1 设备维护19 2 安全注意事项20 3 故障及排除方法20附录一 KOH水溶液比重表24附录二 用户自备件清单25第一章 概述1 . CNDQ5103.2系列制氢装置工作原理 水电解制氢装置的基本工作原理就是利用电能使特定的电解质溶液分解从而得到所需的氢气，即在电解液中浸没一对电极，电极中间隔以防止气体渗透的隔膜构成水电解池，当电极通过一定电压的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气，阳极析出氧气。其反应式如下： 阴 极： 2H2O2eH22OH-

2、 阳 极： 2OH-2eH2O1/2O2总反应： 2H2O2H2O2水电解制氢装置所采用的电解液为KOH（或NaOH）溶液，溶液中的KOH（或NaOH）起催化剂的作用，并不参与电解反应，故理论上并不消耗。电解槽是一体化水电解制氢装置中的核心设备，它由若干水电解池组合而成，每个水电解池我们称之为一个电解小室。由电解槽所产生的氢气还含有少量的水分等杂质，必须将氢气进行干燥、过滤等处理才能得到满足用户要求的氢气。CNDQ5103.2系列制氢装置中包含了干燥系统，该干燥系统采用了两台干燥器（我们称之为干燥塔，在本文以后的叙述中均使用此名称），干燥塔中装填一定数量的干燥剂用以吸附氢气中的水分，在本装置中干燥剂采用分子筛。两干燥塔当其中一台处于工作状态（吸附水分）时，另一台则处于再生状态（干燥剂脱除水分），在运行一定时间后切换工作状态，再生塔投入工作，工作塔进行再生，依次往复执行，从而保证装置运行过程中所产生的氢气始终都能得到有效的处理。为避免氢气的损耗，干燥塔的再生采用原料氢气再生。本装置控制系统采用微机控制，对设备的主要参数：压力、温度、氢氧液位差可进行自动调节；对干燥器的再生时间及再生温度进

3、行自动控制。原料水补充有自动和手动两种方式，对装置的压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度和氧气纯度能集中指示；若氢阀后压力、冷却水压力、气源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生一定的偏差时能自动声光报警；若装置的主要参数压力、温度、氢氧液位、碱液循环量、气源压力偏离正常值太大，又不能及时处理时，为了保护装置的安全，该装置能自动声光报警停车；为了进一步提高本装置的安全运行系数，对于装置的主要运行参数：工作压力设置了双重联锁系统，当自控系统失灵，装置的运行状态达到危险值时，仍可使装置自动停车并发出声光报警。2 CNDQ5103.2系列电解制氢装置的用途与技术参数2.1 装置的用途CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置是由中国船舶重工集团公司第七一八研究所研制成功并独家生产的全自动操作的制氢设备，其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平，适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门，是目前国内最先进的制氢设备，该设备目前已获国家专利。2.2 主要技术参数CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置的主要技术参数如表1所示。表1 CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置主要技术参数表

4、型号CNDQ5/3.2CNDQ10/3.2氢气产量（m3/h）5.0 10.0氧气产量（m3/h）2.5 5.0氢气纯度（V/V）99.9%氧气纯度(V/V)99.2%工作压力(MPa)3.2氢气露点()-50氢气含碱量（mg/Nm3）1电解槽工作温度()8590直流额定电流（A）820 直流额定电压（V）28 56纯水耗量（kg/h）5 10整流变压器容量（KVA）40 75原料水水质要求电导率5s/cm，氯离子含量2mg/l，悬浮物1mg/l电解槽直流电耗4.8 KWh/m3H2碱液浓度2630%KOH氢气出口温度40干燥温控温度250300干燥加热终止温度180干燥器切换周期24h2.3 设备对外部条件的要求CNDQ5103.2系列制氢装置对外部提供的水、电、气等条件均有特定的要求，详见下表：仪表气源压力(MPa)0.50.7仪表气源耗量(m3/h)5冷却水温度()32冷却水压力(MPa)0.40.6 回水压力0.1冷却水水质(德国度)6 冷却水用量（m3/h）3 电源容量（Kw）单台装置150Kw AC380V 三相三线环境温度0453 CNDQ5103.2系列制氢装置的构成

5、本装置由框架(制氢框架)、框架（气体分配框架）、框架（水碱箱框架）、整流装置、控制柜、配电装置、计算机管理系统及除盐水冷却装置组成。3.1 框架框架由电解槽、氢、氧分离器、氢洗涤器、循环泵、碱液过滤器、干燥器、冷却器、气水分离器、氢气过滤器等组成。电解槽为压滤式双极性结构, 一端下部有进液管,另一端上部有氢、氧气液出口，中间极板为直流电的正极,两端极板为负极。给电解槽加上一定的直流电压，电解槽内部就会发生电解反应产生氢气和氧气，氢气经分离和洗涤后送入干燥塔吸附所含的水分。3.2 框架框架为氢气分配装置，其进口与框架相连，出口分别与储氢罐和发电机组供氢管道相连接。该框架可以将框架输出的成品氢气送入各储罐储存，在发电机组需要补氢时，将储罐内储存的氢气减压后送入补氢管道。3.3 框架框架包括水箱、碱箱和加水泵。用于碱液的配制和储存、原料水的储存以及为制氢装置提供原料水及碱液。3.3 整流装置 整流装置由整流变压器、整流柜组成，用于供给电解所需直流电源。使用方法详见可控硅整流装置使用说明书。3.4 控制柜及计算机管理系统控制柜由PLC、电磁阀、安全栅、测量及控制仪表组成，计算机管理系统主要由上

6、位机及打印机组成。控制系统通过PLC及相关的检测仪表来实现自动控制、自动检测、自动调节、自动充罐、显示、故障报警、连锁、自动开机及停机等功能，同时PLC通过通讯电缆将相关数据和信息送上位机进行显示和记录。3.5 配电装置 配电装置一般由配电柜和MCC柜组成，用于为制氢系统所有动力装置的提供电源，并接受来自控制柜的控制信号实现循环泵、加水泵、整流装置及风机等设备的自动启停。3.6 除盐水冷却装置除盐水冷却装置由除盐水箱、两台循环水泵、换热器及控制箱构成，该装置将用户提供的除盐水储存于除盐水箱，同时由除盐水箱、循环水泵、换热器及各用水设备构成闭式循环用于为制氢系统提供冷却水，除盐水循环所带出的热量在换热器中与外接工业冷却水进行交换，从而保证除盐水温度满足制氢设备的要求。该装置的控制系统自成一体，可以保证装置的独立使用，同时也可接受来自控制柜或其它设备的远操信号。其使用方法详见除盐水控制箱操作说明。4 制氢装置工艺流程CNDQ5103.2系列制氢装置工艺流程详见随机图册：水电解制氢装置工艺流程图,下面我们将按照装置的构成分别对各部分的流程进行描述：4.1 框架I框架I可分为制氢和干燥两大部分,而制氢部分又可分为氢（氧）气体系统、电解液循环系统、原料补充系统、冷却系统、氮气吹扫系统和排污系统等几个子系统。下面分别对它们进行介绍。4.1.1 制氢部分4.1.1.1 氢、氧气体系统原料水（要求见4.1.1.3）在电解槽（1001）内直流电作用下分解，在电解小室的阴、阳极表面分别产生氢气、氧气。从电解小室出来的氢气和碱液的混合物一起通过极框上阴极侧的气道流出，进入氢分离器（1002）下部，在重力作用下进行气液分离，分离出的氢气进入氢气洗涤器（1004）进行洗涤和冷却，然后经洗涤器顶部除雾器除去液滴后，经氢气调节阀（LV1001）到达气动球阀（QZ1020）和（QZ1021），由（QZ1020）选择进行放空或（QZ1021）选择进入干燥部分除湿后进入储存系统备用。由电解槽产生的氧气和碱液的混合物进

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