电解制氢试车方案.docx
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电解制氢试车方案
第一章
水电解制氢装置单机试车方案
本装置由电解槽、气液处理器、水箱、碱箱、加水泵、可控硅整流柜、控制柜、各仪表、屏蔽泵。
1.1、电解槽
1.1.1相关参数
型号：
ZDQ—200∕1.5
重量：
30.6t
工作压力：
1.5MP
工作温度：
85±5℃
小室个数：
144个
电解液量：
7400L
直流电耗：
≤4.6KW·h∕Nm3H2
1.1.2开机前的准备
1
先检查电源、气源、冷却水是否正常，将水箱清洗干净并注入除盐水，清洗碱箱，检查加水泵工作是否正常。
2
清洗容器及电解槽
a．将装置上所有阀门置于关闭状态。
打开Q1015、Q1027、Q1028、Q1029、Q1031、Q1030、Q1033、Q1011、Q1012、Q1020、J1007及原料水箱出水阀等阀门。
启动循环泵，将除盐水注入装置（当J1007流出液体时，马上将其关闭）。
液位达到氢、氧分离器液位计的1∕2处时，停止循环泵，关闭Q1020.
启动循环泵，清洗电解槽1～2小时，然后关闭泵。
关闭Q1015、Q1011、Q1012、Q1020、Q1030，打开Q1029，由J1007给整个系统充入氮气0.5MPa，然后打开Q1016，此时电解槽及碱液换热器内的液体和气液处理器内液体在气体压力的作用下，通过Q1016排除。
b．气密试验
向电解槽充入1.5MPa的氮气保压24小时，压力降不超过平均每小时0.4%.
c．制氢间设有供气系统吹扫试压用的氮气管道以及自来水水管和水池。
d．自控部分所需气源为无尘、无油、无水的压缩空气或氮气，含油量小于15mg∕m3，露点比环境最低温度低10℃
e．原料水为电阻大于105Ωcm，氯离子含量中2mg∕L，悬浮物含量中
1mg∕L。
f．冷却水为软化水，其硬度≯4.
g、电源为直流电，直流电压为146V，直流电流为6360A
1.1.3配置电解液
碱液箱中加入除盐水，关闭Q1022、Q1023，打开Q1306、Q1307、Q1308、Q1309阀门，打开循环泵本身排气阀，排出循环泵中的气体，启动循环泵，使碱液箱中的除盐水在循环泵的作用下循环翻滚，然后将固体氢氧化钾逐渐加入碱液箱，待其全部溶解后，用量筒取样，比重计测比重，温度计测温度，然后依据换算表换算成浓度，氢氧化钾溶液浓度应为25～30％
本配置好的溶液中加入0.2％的五氧化二钒，并搅拌，使之全部溶解。
最后将碱箱盖好，防止空气CO2进入，待用。
1.1.4
充罐电解液
将碱液注入装置，在分离器液位计中看到液面时（注意观察碱箱中碱液是否用完，严禁循环泵空转）及时停止泵，关闭阀Q1023.将原料水箱用除盐水清洗干净并加入除盐水。
1.1.5
氮气吹扫
将所有外接阀门关闭，然后打开液位计上下阀门，由J1007向装置充入0.5MPa的氮气，打开Q1011、Q1012，通过控制两个球阀的开启，将装置内氮气放空，重复3～4次（充氮使要密切注意氢氧分离器的液位，及时调节Q1011、Q1012的开关度，使两液位保持平衡），最后使装置内保留0.3～0.5MPa的氮气。
1.2、控制柜
1.2.1
相关参数
型号：
ZDQ-200∕1.5
电源：
380V
功耗：
2kW
气源：
0.5～0.7MP
气源耗量：
6m3∕h
控制柜包括工业控制机、二次仪表、氢和氧分析仪、稳压电源及操作按钮开关等。
可实现自动检测、调节、显示、故障报警、连锁、自动开机与停机等功能。
工业控制机（PLC）是控制部分的核心。
1.2.2
开机前的准备
A.气动部分
1用洁净的压缩空气对自控用的管路吹扫。
2
用压缩空气对管路进行检漏，管路不能有漏点。
3
接通气源，看气源压力是否在正常范围。
B.电气部分
1
用万用表检查各回路是否有短路故障，检查各熔断器是否正常，检查各指示灯有无损坏。
2
把系统压力电接点压力表，氢阀后电接点压力表，冷却水电接点压力表的参数整定到规定数值。
1.2.3开机
1
合上控制柜电源总开关，电源指示灯亮，然后分别启动、停泵，看其转向是否正确，并观察相应的指示灯是否亮。
2
合上闪光信号报警器的电源开关，按试验按钮，闪光信号报警的各灯亮且闪光，电铃响。
1.2.4停机
1
按下停机按钮。
2
切断控制柜电源、气源。
1.3、屏蔽泵（循环泵）
1.3.1相关参数
型号：
F82-315H4BM-0506TS1-B-T
扬程：
20M
流量：
25M3/h
三相：
50Hz
额定电压：
380V
功率:
5.5KW
转速：
2820Rpm
作用：
使碱液形成循环系统，冷却电解槽，使碱液循环流动经过过滤器除去机械杂质。
1.3.2启动准备
A.检查电气部分和安装。
B.充液和排气
1
关闭排出侧的阀门和逆向循环管路阀门。
2
打开吸入侧的阀门。
3
打开排出侧的阀门和逆向循环管路阀门，排出泵和管路内气体，停一会再次只把排出侧的阀门关闭。
4
操作泵的排气阀吧气体排出，对于输送危险液体时，要在排气阀放气部位装上软管。
1.3.3
开车
1
打开吸入侧的阀门。
2
关闭排出侧的阀门。
3
逆向循环管路的阀门打开。
4
接通电源
5
稍微打开排出侧的阀门。
6
观察排出侧的压力。
7
观察TRG表的指示。
a．TRG表指针超出量程，说明电机反转，断电校正接线。
b．TRG表指针在黄色或红色区域-----电机出现故障，则要查找原因排除故障后运行。
c．TRG表指针在绿色区域，电机运转正常。
8
排出侧阀门不动，运转1-2分钟后，使泵停止运转。
待数分钟后，再次操作排气阀进行排气，如此，反复进行运转，停止，排气操作，直到气体净为止。
1.3.4
运转
1
试运转后，进入正常运转，首先慢慢的打开排出侧的阀门，达到规定的量程。
2
这时对于装设旁通管装置的，也要同样打开旁通管路阀门。
3
检查电流是否超过额定电流。
4
检查压力表的读数，是否达到规定值。
5
运转的声音，振动有无异常现象。
1.3.5
停车
切断电源
1.4、加水泵
1.4.1
相关参数
电压：
380V
排出压力：
3.2MP
功率：
400W
额定流量：
800L/h
泵数：
88/min
作用：
将水箱里的水打入电解槽，给电解槽补水。
1.4.2
试车前的准备
1
清洗泵上的防腐油脂或污垢，清洗时应用煤油擦洗，切勿用刀刮。
2
传动箱内根据环境温度高低注入适量的68号或100号机油，以油标水平中线为准，。
JD机座注入18升左右。
3
液压油箱内注入变压器油，油量以油标水平中线为准，油面不得低于柱塞杆，JD机座注入8.5升。
4
用手转动电机风叶，使柱塞权行程往复移动，不应有任何卡阻现象。
1.4.3
开机
1打开管路上的进出口阀门应处于全开状态。
2
接通电源，启动电机，检查电机的旋转方向与泵的转向牌方向是否一致。
3
运行应平稳，不得有异常噪音，否侧应停车检查原因，并消除产生噪音的根源再运行。
4
转动调节手轮，改变偏心距调节流量。
5
流量的标定：
在100%，50%，10%的流量相对行程处设定，标定泵的流量以表明整个调节范围内泵的性能。
6
检查柱塞填料密封处的漏损和各运行副温升：
a、每分钟超过15滴时，应当旋紧填料压缩螺母。
b、温升迅速升高时应停车，松开填料压盖，检查原因，是否是填料压的过紧或或是柱塞表面与金属件擦伤产生的，消除后在投入运行。
1.4.4
停机
首先使出口节流阀处于全开状态，排出压力降至常温，切断电源停止电机运转。
1.5、整流柜（ZDQ-200/1.5）
1.5.1
相关参数
输入电压：
148V
输入电流：
2856A
输出电压：
148V
输出电流：
7000A
作用：
用于水电解制氢的可调直流电源
1.5.2安装后调试
1检查安装接线，确保主电路相序和控制电源的相位。
2先进行小负载调试：
断开接到电解槽的直流母线，接上一个小负载（2000W左右电炉）在主电源关断的情况下，接通控制电源，控制电源指示灯应亮。
3讲工作方式切换到稳压，将手动给定电位器旋到最小，启动触发按钮，触发电源指示灯应亮，此时缓慢旋动给定电位器直流输出应能达到额定值。
4模拟各种故障状态并检查故障指示灯和动作情况。
5若以上操作都正常就可接入电解槽作为整流器的实际负载。
1.5.3开机调试
A.开机前准备：
1
检查负载有无短路漏电处。
2
见车冷却水是否开通，视具体情况确定电接点压力的报警值。
B.开机：
1
接通整流变压器电源，整流柜主电源指示灯亮。
2
打开整流柜前门，合上断路器开关，此时整流控制电源指示灯亮。
3
先选择自动-手动，选择手动由手动电位器给定，选择自动由PLC自动给定。
4
选择工作方式，将方式选择开关切换到左边是稳定档，切换到右边是稳流档，稳压档常用于电解槽常温开关，稳流档作为设备稳定后的正常运行方式，犹豫谁电解制氢设备的产氢量与电流成正比，稳流方式能使制氢产量稳定，并根据用气量调节电流的给定值。
5把手动给定电位器逆时针旋转到底。
6按触发启动按钮，触发电源指示灯亮，若此时有报警声，按复位按钮，若不能复位，则观察故障指示灯，排除相应故障。
7
缓慢旋动给定电位器，使电压或电流达到所需值
1.5.4
运行（稳压稳流切换操作）
1
把手动给定电位器逆时针旋转到底，按触发停止。
2
将进行稳压—稳流开关切换到所需方式（正常用稳流）。
3
严禁没有把给定电位器旋到最小就进行切换或触发起动。
1.5.5
停车
1手动给定电位器逆时针旋到底，按触发停止按钮。
2扳动断路器开关，切断控制电源，若临时停车可不切断。
3切断变压器电源，若短时间停车可不切断。
4紧急停车，若出现事故或情况比较紧急，迅速按下紧急关断按钮，其余按正常关机操作。
第二章
仪表、阀门试车
本试车的阀门有氢中氧分析仪、差压变送器、电气转换器、气动薄膜调节阀。
2.1电∕气转换器
作用：
将不同输入电流信号转换成对应输出的气信号。
工作原理：
电∕气转换器是力平衡式仪器表，在其内部磁场中悬浮以线圈，当电流信号送入线圈后，由于内部永久磁铁的作用，使线圈和恒弹性元件产生轴向移动，进行轴向位移的弹性元件接近喷嘴，引起喷嘴背压增加，此背压作用在内部的气动率放大器上，打开进气阀，以改变转换器的输出压力大小。
适当选择供气压力，就可以得到于输出电流信号成比例的不同输出功率的气动信号。
正作用的EPC电∕气转换器，输出信号啊输入信号的增加而成比例增加，反作用则与此相反。
2.1.1防爆场所使用转换器注意事项
1
我厂电∕气转换器防爆等级为：
本安装iaⅡCT5
隔爆型dⅡBT6
2
弄清周围易燃介质的成分，并按GB3636.1—83查出它的防爆级别和温度组别或相同等级的产品，否则不安全。
3
本安型电气转换器电线分布电容≤0.04uF，电线分布电感≤1mH
4
如采用本安装防爆系统，所选用的安全栅必须是法定防爆认证机构审查和许可的产品。
2.1.2调整
转换器安装后进行调校，如果转换器垂直位置调校过，那么角度安装时必须重新调整零点而不必调整跨度。
1
把塑料盖从零点和跨度调整螺钉上取下来；
2
按要求设置电流信号最小值；
3
调整零位螺钉，直到输出压力值为所需要的压力。
反时针调整增压，顺时针为减压，调整螺钉输出压力不变时，就反时针调整，直到压力开始上升；
4
按要求设置电流信号最大值；
5
调整跨度螺钉，直到输出电压值达到要求；
6
重复b，c，d，e步骤，直到输出气压符合要求为止；
7
盖上塑料保护盖。
2.2氢中氧分析仪
型号：
O2X1
校准并调整O2X1
ppm传感器测量范围：
10ppmvO2，100ppmvO2，1000ppmvO2，10000ppmvO2；
传感器测量范围（可现场编程）：
1%O2，10%O2，25%O2；
精度：
满量程校准点±1%，010ppmv，满量程校准点为±2%；
分辨率:
满量程±0.1%；
线性度：
满量程±2%；工作温度：
0.45℃；
环境温度的影响：
超过工作温度范围时，读数的±2%；
取样压力：
大气压（在工作和校准时）；
大气压力影响：
每mmHg，读数的±0.13%（与绝对压力直接成比例）在校准时，压力和流速必须保证稳定；
工艺连接：
316ss﹠聚甲醛树酯工艺部件，1/8NPT进口和出口。
取样流量：
要求1.0SCFH（500cc/min）；
响应时间：
使用标准传感器，90%的阶梯变化：
10seconds从112ppmO2，10seconds从121ppmO2，15seconds从510000ppmO2，10seconds从100005ppmO2，22seconds从0.121%ppmO2，16seconds从21%0.1%ppmO2；
2.2.1
选择希望的量程
1
调整低端（4MA）和高端（20MA）输出；
2
对于初次安装，无论ppm还是%的传感器都要进行空气校准；
3
仅对于ppm传感器需要通入低ppm氧含量的气；
4
所有以后的校准，对应传感器和选择的量程选用合适的量程气；
2.2.2
调整输出
调整模拟量输出，校准输出的低端（4MA）和高端（20MA）。
注意：
低端和高端调整会相互影响，因而，每次完成调整后要重新检查输出的校准。
2.3压力变送器
安全精度：
0.065%；安全响应时间：
100毫秒；
安全等级：
一级；
输入：
Ui=30V，Ii=200mA，Pi=0.9W，Ci=0.012uF，Ii=160mA（出），Ci=0.01uF，Ci=0.042uF（输出）。
型号：
罗斯蒙特3051
检测压力并把压力信号送到plc
2.3.1
启动准备
A.确认变送器处于正常运行中，内藏指示灯
1
如线路发生故障，无显示；
2
如变送器发生故障，根据故障性质显示错误代码。
B.检查和修改变送器参数设置
1
测量范围
2
输出/内藏指示计显示模式
3
工作模式
C.CPU故障是输出状态设定
当指定附加代码/C1时，设定H侧。
附加代码为/F1时，输出信号下限为-2.5%，3.6mADC或更低。
2.3.2
零点调整
变送器启动准备完成后可调零
注意：
（调零后不能立即断电，如调零后30秒内断电，零点将恢复原值）
变送器处调零螺钉调零：
用一字螺丝刀调节螺针，顺时针调节输出增大，逆时针调节输出减小。
调零数值精度可达到设定量程0.01%。
调零点变化大小由调节速度决定，因此，精调时应慢，粗调可加快。
2.4
气动薄膜调节阀
2.4.1
开机前的准备
所有FISHER控制阀在出厂前已经经过调试，但在运输及安装过程中难免会发生撞击、摔落等不利情况，所以在安装完成以后，要重新进行调整及校正。
A、附件的调试
若需要进行调试，请按照各附件的使用说明数进行。
另外，对定位器进行调试检测控制阀行程时，请使用千分表或与千分表相当的行程检测仪器。
B、执行机构的不平衡调试
在运输、保管及安装过程中，该不平衡点不会变动。
但在安装中如需要把执行机构从控制阀上拆下，按下列顺序及要领进行调整。
1请准备好空气减压阀与PN1.0MPa等级压力表。
2参照安装在控制阀上的铭牌，确定弹簧行程及供给气压。
3使用内六角螺钉及谅解件处于拆开状态。
4使阀杆处于阀闭位置。
5利用空气减压阀与PN1.0MPa等级压力表，从执行机构的气源接口接入下述规定值的空气压力。
a、正作用场合
ⅰ输入弹簧范围上限值的空气压力
ⅱ当推杆的螺纹部位与阀杆的螺纹部位用连接件连接后，再用六角螺钉紧固。
若连接不良，则稍微降低一点所设定的弹簧范围上限的空气压力，再进行连接，使空气压力在弹簧范围内变化，确认是否达到规定行程。
b、反作用（气开）场合
ⅰ输入弹簧范围下限值的空气压力
ⅱ当推杆的螺纹部位与阀杆的螺纹部位用连接件连接后，再用六角螺钉紧固。
若连接不良，则稍微升高一点所设定的弹簧范围上限的空气压力，再进行连接，使空气压力在弹簧范围内变化，确认是否达到规定行程
2.4.2
运转
A、在没有气源的情况下，手动操作阀门的开关。
B、手轮顺时针方向旋转时，闭阀。
反之，阀开。
2.4.3
停车
关闭电、气源
第三章联动试车
一．安全注意事项：
1设备在试车前必须进行试车检查，包括主机、辅助设备、电气、仪表、管路、阀门、开关及安全设施等，认真测量槽体各部的绝缘。
2电解槽送电后，应立即测量正负极性，防止因接错线而产生相反气体。
3．电解槽由防空转向往储罐送气，必须慎重，氢气和氧气纯度检测均合格后，方能进行。
4．制氢装置开机前必须用纯度大于99.5%的氮气充氮置换，并分析系统中的氧气含量，低于1%时才能开机；停机时必须将系统压力释放到0，由于热胀冷缩，空气会倒吸进氢气系统，必须充氮置换，短时间停机（2小时以内）可保持0。
1MPa压力，如闲置时间超过半年以上，开机前应详细检查设备状态。
5．各设备、仪表应有良好接地。
6．碱液-KOH或NaOH溶液
性质：
强腐蚀性。
危害：
皮肤接触会产生灼伤。
保护：
必须穿戴防护用具。
灼伤处理：
清水冲洗后再用2%硼酸冲洗。
泄露处理：
用水冲洗，污水排入废水系统。
7．V2O5
性质：
毒性物质
处理：
对症治疗或用服用大量维生素C解毒。
8.当需要接触运行中的电解槽、电器设备，或测量极间电压时，都必须穿上绝缘鞋，严禁用双手触及五块以上极板。
9、制氢间严禁明火、吸烟、穿钉子鞋，操作人员不宜穿合成纤维、毛料工作服。
严禁金属铁器等物互相撞击，以免产生火花。
二．
设备维护与注意事项
1、每三个月测一次碱液比重，如氢氧化钾浓度低于25％，则应补充碱。
2、经常观察水箱内有无除盐水以及冷却水流量是否正常。
定期分析除盐水的电阻率，应满足使用要求。
3、控制氢、氧分离器液位在液位计中部，观察自动加水是否正常。
注意观察槽温的变化情况，可通过改变温度控制的给定值，使其槽温在正常情况下运行。
4、注意观察氢氧分析仪的氢氧气流量是否在规定的刻度上。
当氢气纯度低于99.8％、氧气纯度低于99.2％，而氢氧分析仪工作正常时，就需对设备进行检查，必要时可停车检查。
5、制氢间应通风良好，并采取相应的防爆措施，如防爆灯与报警器等。
6、凡是与氧、氢气接触的管道、阀门均应经过除油清洗处理。
7、装置运行过程中不得进行任何修理工作。
若需要维修时，必须先停车泄压；若需要拆卸维修时，必须进行氮气置换；动火时，必须分析制氢间和装置内的氢气浓度是否低于爆炸极限，分析合格方能焊接。
（若维修时必须动火施焊，最好将维修件由设备上拆下，若为气体管路，则以氮气充分吹扫，若为碱液管路，则用硼酸液浸泡洗涤，化验合格后与室外施焊）。
8、制氢间应配备二氧化碳、“干粉”、1211等消防器材，按数量、要求就为；制氢间应备有2％的硼酸溶液，并置于靠近碱液源的明显而便于洗涤之
处；以备人体接触碱液后清洗之用。
操作人员应配置防护眼镜，防止碱液灼伤眼睛。
9、严禁氢气、氧气由压力设备及管道内急剧放出，以免造成爆炸或火灾。
10、动植物、矿物油脂和油类不得接触在与氧气接触的设备上。
在操作和维修时，手和衣物不得沾有油脂。
11、一旦出现事故或设备大量漏碱或漏气体时，应立即切断电源（按紧急停车按钮）并进行通风，分析原因，尽快排除故障。
三．编制依据：
a．
ZDQ—200∕1.5型水电解制氢装置安装使用说明书
b．
ZDQ—200∕1.5型水电解制氢装置技术协议
c．
水电解制氢装置讲义
d．
屏蔽泵使用说明书
e．
计量泵使用说明书
f．
差压∕压力变送器
g．
制氢装置整流柜安装使用说明书
h．
水电解制氢装置控制柜用户图册
i．
氢中氧分析仪使用说明书
本电解纯净水制氢设备产量为200Nm3/h，由1台电解制氢设备组成产量为200Nm3/h。
3.1试车前的外部条件
1各设备、电缆按图线安装好。
2各装置单机试车完毕。
3纯水、循环水、仪表空气、氮气等公用工程接入界区。
435KV电缆至整流变压器的上端头，380V电缆至低压配电柜的接线端。
3.2
参数计算
3.2.1碱液配置方法
已知：
百分浓度为：
A﹪
配置体积：
V总
1
百分浓度、碱纯度：
A﹪=25～30﹪
碱浓度≥82.0﹪
2
百分浓度为25﹪的比重：
B1=1.24（12℃）
30﹪时B2=1.29（12℃）
3
计算碱液总重量：
P总=B1×V总=55056Kg
（V总=7400L×6=44400L）
p总=B2×V总=57276Kg
（V总=7400L×6=4440OL）
（B=1.29）
所需碱液总重量为：
55056Kg～57276Kg
4
计算加五氧化二钒的重量：
PV2O5=
B1V总=×1.24×44400=110.112Kg
B2V总=×1.29×44400=114.552Kg
所需五氧化二钒的重量为：
110.112Kg～114.552Kg
5
计算配碱时所需固体碱总重量：
P碱=B1×V总×A﹪=1.24×25﹪×44400=13764Kg
P碱=B2×V总×A﹪=1.29×25﹪×44400=17182.8Kg
P82﹪碱=～
配碱时所需固体碱总重量为：
13764Kg～17182.8Kg
6
计算配碱时所需蒸馏水总重量：
P水=P总－P碱总－PV2O5
55056－16785.3658－110.112=38160.523Kg
57276－20954.6341－114.552=36506.814Kg
配碱时所需蒸馏水总重量为：
38160.523Kg～36506.814Kg
3.3试车时系统所需公用条件及消耗
3.3.1
电源
应用设备
功率
频率
电压
相线
整流变压器
1600KVA
50HZ
35KV
三相
制氢控制柜
10KW
50HZ
380V
三相
整流柜电源
1KW
50HZ
380V
三相
3.3.2冷却水
品质要求：
压力：
0.4-0.6MPa
温度<32℃硬度＜4个德国度。
各设备用量
应用设备
用量
制氢设备框架
28m3/h
3.3.3
纯水（电解用水）
压力：
0.1Mpa
用量:
200L/h
电导率≤10us/cm
[C1-]＜2mg/l
悬浮物＜1mg/l
3.3.4仪表气源
品质：
含油＜5mg/m3
尘粒＜20um
用量：
应用设备
用量
压力
制氢设备
4m3/h
0.7MPa
3.3.5氮气
品质：
含氧量不大于0.5﹪；压力：
0.4～4MPa；
设备置换用：
20Nm3/次
3.3.6
设备运行及调试用KOH和V2O5
A.氢氧化钾要求不低于分析纯
名称
分析纯
含量（KOH）,
﹪
≥82.0
碳酸盐（以K2CO3计），﹪
2.0
澄清度试验
合格
氯化物（Cl）,
﹪
≤0.01
硫酸盐（SO4）,﹪
≤0.005
总氨量（N）,﹪
≤0.001
磷酸盐（PO4）,﹪
≤0.005
硅酸盐（SiO3
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