电解水制氢工艺描述

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：○1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）；○2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。

○3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；○4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：○1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）；○2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）。

○3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。

○4当电解系统温度T E 低于电解温控下限T EL ，T E ＜T EL ，解除报警， DO9为OFF ，电解系统恢复正常工作。

3、根据电解温度T E 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：○1电解冷却温度上限设定值（简称冷却温控上限）T CH 设置范围30~90°C （参考值90°C ）； ○2电解冷却温度下限设定值（简称冷却温控下限）T CL 设置范围30~90°C （参考值85°C ）。

○3当电解温度T E 超过冷却温控上限T CH ，T E ＞T CH ，DO2输出为OFF ，冷却泵LQB 停止运行。

○4当电解温度T E 低于冷却温控下限T CL ，T E ＜T CL ，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：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：·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：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P d 由压力变送器PdT101变送为4~20mA 直流信号，根据差压P d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P d =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)P dH 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：○1压差设定上限P dH 的设置范围为-3kPa ~ +3kPa ，参考值0.50kPa ； ○2压差设定下限P dL 的设置范围为-3kPa ~ +3kPa ，参考值-0.50kPa ）； ○3当差压P d 超过压差设定上限P dH ，P d ＞P dH ，DO8输出为ON ，排氧电磁阀PV1开启。

○4当差压P d 低于压差设定下限P dL ，P d ＞P dL ，DO8输出为OFF ，排氧电磁阀PV1关闭。

⑤报警压差设定值P dA 的设置范围为3.00 ~ 5.00kPa ，参考值3.50kPa ，当氧气与氢气的差压P d 的绝对值│P d │＞P dA ，发出报警信号，DO9为ON ，DO1为OFF 。

差压调节系统流程框图如下： 五、瞬时流量与累计流量氢气的流量Q H 由流量变送器FT101变送为4~20mA 直流信号，要求在触摸屏上显示瞬时流量Q H 和累计流量Q A 。

表5 氢气流量信号与输入输出对应关系表六、报警显示、记录与查询要求在触摸屏设一个报警记录查询页面，将所有报警按时间顺序记录下来，在触摸屏上能够查阅，存储器记录满了，循环抹除前面的记录，另外在该页面设一个报警消除按钮，按一下消除按钮，停止报警，DO9为OFF，但若仍然满足报警条件，间隔60秒，继续报警（DO9为ON）。

为了防止处于报警临界点时继电器频繁动作，以及干扰引起的报警，要求满足报警条件达到3秒以上，才能发出报警信号（DO9为ON），同一个报警源每两次报警之间需要间隔3秒，也就是说，当报警条件消除后，报警自动消除，如果又达到报警条件，至少延迟3秒才能再次报警，如果是人工消除报警，同一报警源需要延迟60秒才能再次报警。

1、当氢气压力PH ＞（PHH+0.05MPa）时报警，DO9为ON，同时DO1为OFF；报警时显示的报警名称为“氢气压力过高”。

2、当系统温度(AI1)超过温度设定上限时报警,报警名称为“电解液温度过高”3、当氢气加碱罐液位过低，同时氧气加碱罐液位过高时报警，DO9为ON），DO1为OFF，因为加碱罐与气水分离罐连通，加碱罐与气水分离罐的液位完全相同，报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大（氧高氢低）”4、当氧气加碱罐液位过低，同时氢气加碱罐液位过高时报警，DO9为ON），DO1为OFF，报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大（氧低氢高）”。

5、当氢气洗涤罐液位过低，同时氧气洗涤罐液位过高时报警，DO9为ON，同时切断电解电源，DO1为OFF，报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大（氧高氢低）”。

6、当氧气洗涤罐液位过低，同时氢气洗涤罐液位过高时报警，DO9为ON， DO1为OFF，报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大（氧低氢高）”。

7、当氧气与氢气的差压Pd 的绝对值大于报警差压设定值PdA，│Pd│＞PdA，发出报警信号，DO9为ON，DO1为OFF，报警名称为“氢氧压力相差过大。

8、当大功率直流电解电源DDY出现故障，电解电源DDY送来一个故障信号（DI13为ON），发出报警信号，DO9为ON，同时关闭电解电源，DO1为OFF，报警时显示的报警名称为“直流电解电源故障”。