美国德立台制氢机使用说明书

TELYDYNE TITAN TM发生器系统制氢系统操作和维护手册

美国德立台公司

苏州竞立制氢设备有限公司

2005年9月

目录

第一节系统说明8

1 引言8

2 电解液8

3 电解槽8

4 电解液子系统8

（1）KOH泵9 （2）KOH贮罐9 （3）换热器9 （4）KOH过滤器9 （5）流量开关9 （6）KOH温度传感器10 （7）KOH液位计10

5给水子系10

（1）给水10 （2）给水水质监测器10 （3）给水泵10 （4）给水控制10

6 气体控制和调节子系统10

（1）压力变送器11 （2）产气速率11 （3）预压11（4）备用11 （5）压力释放11 （6）背压调节器11 （7）差压调节器12 （8）安全阀12 （9）排空阀12 （10）冷凝器和捕集器12（11）纸型隔膜12 （12）氮气吹扫13

7 氢气干燥13

（1）干燥器13

（2）干燥器阀13

8 冷却及冷凝器冷却水子系统13

（1）温度调节阀13 （2）冷凝器冷却及冷却水控制14

9 系统安全14

（1）氧中氢监测器14 （2）氢气检测器14 （3）停车报警14

10 电力和过程控制子系统15

（1）DC电源15 （2）可编程控制器15 （3）工艺控制及程序16 （4）干燥器程序17

11 数据显示和过程监控18

（1）触摸屏显示18 （2）发光二极管监测18

第二节发生器安装20

1 系统类别20

2 发生器安装20

3 工厂连接20（1）给水21 （2）冷却水21 （3）冷凝器冷却水21 （4）氢和氧排空22 （5）产品气输送22 （6）电源22 （7）氮气吹洗22

4电源的电连接22 5 外部报警连接23

第三节发生器运行24

1 前言24

2 初次启动24

3 启动模式24

4 运行模式24

5 备用模式25

6 常规操作25

7 压力释放26

8 停车26 9紧急停车开关26第四节维护和校准程序27

1 前言27

2 电解液27

（1）电解液混和 28 （2）电解液注入 30 （3）电解液检查 30 （4）电解液排污 31

3 电解槽检查32

（1）外观检查 32 （2）内部检查 32 （3）再紧程序 33

4 纸型隔板更换33

5 穿透渗漏检查33

6 KOH过滤器更换33

7 给水过滤器更换33

8 KOH泵检查35

9 阀门和调节器的维护和校准38

（1）电磁阀38 （2）差压调节器43 （3）背压调节器43 （4）止回阀和安全阀43

10 氧中氢监测器维护及校准48（1）流量控制器48

（2）过滤器罐48 （3）温度传感器48

11 系统试压50

12 差压变速器的校准检查50

13 KOH流量开关检查50

14 给水泵注入及排污52

15 给水监测器检查52

16 干燥器维护52

（1）孔板维护52（2）止回阀维护52（3）分子筛更换55 （4）气体过滤器更换55 17 温度调节阀检查55

第五节排除故障指南57

第六节系统简图60

第七节零部件清单70

第八节可选用的仪表73 1仪表描述73（1）概述73

（2）可燃气体检测器73 （3）湿度表73 （4）微氧分析仪73

2安装73（1）可燃气体检测器73 （2）湿度表73 （3）微氧分析仪73 （4）接线73 3操作76（1）概述76 （2）仪表数据屏76 （3）仪表的操作76

第九节附录

1框架的装配A-1 83 2电解液装配A-2 84 3给水和冷却水装配A-3 85 4气体控制装配A-4 85 5控制面板装配A-5 87 6干燥器的装配A-6 88 7HM发生器的PID图M14156 89 8HM发生器管线图M14001 90 9可燃气体检测仪的安装TS1075 91 10湿度表传感器的安装TS1078 92 11微氧分析仪的安装TS1077 93 12仪表手册种种（若装备设备）

插图清单

图4-1纸型隔膜34图4-2KOH过滤器36图4-3给水过滤器37图4-4KOH泵39图4-5氢气排空组件40图4-6常闭电磁阀41 图4-7冷凝器冷却水电磁阀42

图4-8氢调节器44 图4-9氧调节器45

图4-10背压调节器46图4-11安全阀组件47图4-12流量控制器49图4-13流量开关51图4-14干燥器吹扫控制组件52图4-15干燥器止回阀54图8-1仪表接线图74图8-2控制面板的仪表接线原理图75图8-3仪表菜单屏76 图8-4可燃气体检测仪数据屏77图8-5可燃气体报警屏77图8-6可燃气体停车屏77图8-7湿度表数据屏78图8-8高湿度报警屏78图8-9高湿度停车屏79图8-10微氧数据屏79图8-11高氧含量报警屏80图8-12高氧含量停车屏80

表格清单

表2-1HM发生器输入要求20表2-2内接线连接22 表3-1 250A时的电解槽电压25表3-2系统停车26表4-1日常维护表27 表4-2不同温度下KOH溶液的比重29表4-3电解质的数量29表4-4制备25％溶液时混合的比例和数量30 表4-5最大许可的电解槽穿透渗漏35

第一节系统说明

1 引言

HM系统的基本配置包含两件设备，即氢气发生器和电源。氢气发生器包括所有的机械部件及维持电解工艺所必需的管阀系统，系统控制和仪表元件都设置在发生器内。仪表盘面显示出有效地操作系统所必要的工艺条件和数据。工艺要求输入到发生器后，工艺产品便出来了。HM-CID2发生器已设计成在美电气规程（NEC）的1类2区场所运行。本电源包含有转化交流输入成电解所需的直流电的设备。本电源规定安装在一单独的无类别（指不防爆）的场所。

操作本系统需要的输入包括高纯水和电解用电、启动吹扫用氮及除去废热的冷却水。使用这些输入，系统就会提供100Psig（7kg/cm2）的氢气和以氢产率一半产出的排入大气中的氧。成套发生器装置必须准备提供给水、氮气、冷却水和电能输入及输送产品气氢和各自的氢氧排放。

本系统设计成全自动操作。当操作在预压系统下启动时，自动启动程序使本系统进入运行状态并最终达到准备输气的压力。系统的气体产率直接与用户的需求量相适应直到发生器的最大出力。若无需输送气体，系统则维持在立即可输送气的备用模式的压力下。所有重要的操作参数被连续监控。万一系统内的状况偏离出许可范围，系统就会自动停车。停车后，系统会维持在一旦恢复供电，就能立即送气的压力下。

本系统设计的操作是安全可靠的，然而定期的维护计划和实施对于维持系统的可靠性是很重要的，日常维护包括部件的检查和校准，电解液的检查和更换及控制器和仪表的标定。在部件故障时，系统的仪表和显示在确定系统停车的原因和故障区位方面会提供有用的信息。

随后的系统描述参见系统部件采用的编码字母，这些参考可在本手册附录b的管线图和线路图的部件标号中找到。建议读者参照这些图以帮助理解HM系统。每个部件的本身位置在第6节的部件分解图中已有说明。

2 电解液

纯水电解是无效的，因为水具有较低的电离常数和较高的电阻。碱水电解使用强碱溶液以提供丰富的氢氧根离子（OH-）以把电极间的电阻降至最低。当加上一电压后，直流电会流过电极，在每个电极上都发生了各自的半电池电化学反应，

在正极上：

4OH- → O2+2H2O+4e-

在负极上：

4H2O+4e →2H2+4OH-

总反应是：

2H2O →2H2 +O2

此反应的速率与流经电极间的电量是成正比例的。

HM系统使用的电解液，通常认为是KOH，为25%重量的KOH水溶液，相应的比重是1.236（20℃）。此电解液有强的腐蚀性，因此整个系统的管阀和部件需要特殊的材质。当处理KOH 时，适当的安全措施应当遵循。此溶液是有害的，严重的会刺伤眼睛和皮肤。

3 电解槽

HM的心脏是电解槽。这里是发生水分解成为它的元素成分这一基本过程的地方。HM电解槽从外观看误认为是很简单的，但内在的制作工艺却是复杂的。其构件需要严密的公差，拆开和装配时需要专用设备和工具。