氢气纯化系统

氢气纯化系统摘要介绍水电解纯化设备纯化干燥过程的原理，干燥塔三塔流程冬排放，并对纯化系统装置故障及排除方法研究分析一般氢气纯化干燥再生工艺中，干燥器再生时加热吹除和冷却吹除过程要排放含有水汽的氢气其排放量为整个生产产品氢气气量10-15%,这就造成了能源的浪费增加利润生产成本因为水电解制氢生产主要用电，生产一立方氢气需要消耗5-6度电实现再生气零排放的经济效益非常可观介绍干燥器干燥氢气纯化工艺，其再生气零排放工艺利用生产本身的动力进行再生循环，使用冷冻水降低再生气出口温度排除大量的水分，是干燥再生过程零排放工艺实现关键词氢气纯化干燥器

1.概述众所周知，氢是自然界中最轻的元素，氢元素虽然很多,但自然界中分子态的氢却极少，氢元素都存在于众多的化合物中，如水、石油、生物体氢的用途极广，几乎涉及到国民经济的各个领域:化工中作为原料气；电力中作为发电机的冷却剂；电子元器件生产中作为还原气、保护气;有色金属冶炼中作为还原气;液氢可作为航天动力燃料等等特别是近年来，随着石油，煤等一次性用的化石燃料的日益枯竭，氢作为一种清洁的可再生的能源，已为各国政府及学者所认同，因为电解氢来源于水，使用后的产物仍是水，所以是取之不尽，用之不竭的，完全是零排放的清洁能源自然界中存在有大量自然能，如水能，风能，太阳能等，这些能量都可以转化为电能，但电能是不可能储存的，如通过水电解，电能即可转化为化学能氢，而氢是可以储存的氢作为一种理想的能源载体，前景可谓十分看好，所以人们在制氢技术，储氢材料及氢能的利用方面正在进行着开创性的工作

2.氢气干燥工作原理氢气干燥是把水电解制取的氢气，利用分子筛采用常温吸附法去除氢气中的水份其原理如下由于水分子具有很强的极性，利用分子筛对水的强亲和力的特性，当含有水份的氢气通过分子筛床时，其中所含的水份被分子筛吸附，达到氢气干燥目的由于当分子筛吸附水达到饱合后，需要再生才能重新使用，故本系统采用加热再生的方法，将分子筛中吸附的水份解析，从而达到干燥系统连续使用的目的

3.干燥器三塔流程及其纯化三塔流程纯化流程图如下告叫In气mt告叫I|:HHICC|氧气座用口气水分..|气水份制I冷却2s.财能attr――，叶*《BI

4.氢气纯化原理及干燥系统干燥部分按常温吸附法去除氢气中的水份，用电加热方法根据分子筛再生的原理实现系统内氢气干燥的目的干燥系统主要脱氧器，冷却器，汽水分离器，氢气干燥塔A、B、C,过流器、积液罐，阀门，管路，管件，一次仪表，框架等组成，纯化控制柜是控制部分的核心，可实现自动调节、显示、报警、联锁等功能氢气纯化设备采用产品氢气再生方式无氢气放空干燥器内装有吸附容量大、耐温性好的干燥剂三台干燥器交替工作、再生、吸附，以实现整套装置工作的连续性下面介绍干燥再生系统一个切换周期中，干燥器工经历三个状态ZlA工作，B再生，C吸附Z2B工作，C再生，A吸附Z3C工作，A再生，B吸附注对每个状态，原料氢气经脱氧、冷却、滤水后进入的第一个干燥器处于工作状态处理气量全为气体，干燥器内加热器不工作，介质为未脱水的原料氢气；进入第二个干燥器处于再生状态处理气量根据调试确定一可能为部分气a再生状态包括加热阶段和吹冷阶段；加热阶段一干燥器内加热器工作，当上部温度达到联锁值或加热时间达到设定值后，自动停止加热；吹冷阶段一干燥器停止加热后，气流继续按原路流过干燥器，以使干燥器降温，直至干燥器切换至工作状态；干燥器处于再生阶段时介质为经过脱水的干燥氢气；进入第三个干燥帑处于吸附状态处理气量全气体，干燥器内加热器不工作，介质为再生用氢气以Z1状态为例，对干燥器的工作流程加以说明经过脱氧、降温、滤水处理过的氢气经气动三通球阀、气水分离器、冷却器，由干燥器A下部接口进入，容器内氢气所含有的饱和水蒸气被干燥剂吸附，干燥的氢气由干燥器A上部流出，经气动三通球阀后分为两路，一路流向干燥器B,另一路经截止阀进入产品气管道；两路的气量分配通过截止阀调节，一般情况下该截止阀处于关闭状态，全部气量都流向干燥器B,当处于再生状态的干燥器加热连锁时间超过4H,并旦电加热元件万好时，可适当调节截止阀开度，使加热连锁时间小于4H即可；由于干燥器A流出的高纯干燥氢气经气动三通球阀从干燥器B上部接口进入干燥器B,在B内加热器元件自动启动，氢气经电加热器加热升温，然后流经干燥剂床层，干燥剂上吸附的水分与热的氢气接触，以水蒸气形式从干燥剂上脱附，随氢气一同经干燥器B的下部接口流出；较热的氢气和水蒸气混合气体进入冷却密C,氢气及被其带出的水蒸气被冷却，冷凝水随氢气一起流入气水分离器C后与氢气分离，冷凝水定期自动经排水阀排除系统；被冷却的氢气经气动三通球阀、气动三通球阀、气水分离器D、冷却器D由干燥器C下部接口进入，氢气中含有的饱和水蒸气被干燥剂吸附，干燥后的氢气由干燥器C上部接口流出，经气动三通球阀进入过滤器，氢气中含有的粉尘被滤除，最终合格的产品氢气流出纯化装置；Z1状态中当干燥器B连锁温度达到设定温度值或加热持续时间达到设定值后，电加热元件断电，不再加热氢气，干燥器B进入吹冷阶段当Z1状态运行总时间达到8H时，干燥器B再生结束，由程序控制，干燥器A、B、C,自动切换为Z2状态Z

2、Z3状态同Z1状态运行一样

5.纯化系统装置故障及排除方法序故障情况原因排除方法号

1.原料气量过大含氧量达不到规定指减少原料气量

12.系统有漏气现象标检查系统气密性，进行排漏

1.分子筛加热时间短再生不完全2露点达不到规定指标

2.系统阻力大，气流分布不均调整加热时间

3.分子筛质量下降按系统逐级检查，重新装填分子筛，使其密度均匀更换分子筛

1.管道设备局部堵塞

1.按流程逐级检查，清除堵塞

32.过渡器堵塞物检查阀门开闭位置干燥系统进出口压差

2.更换滤芯大

1.再生加热温度过高再生状态吸附干燥器检查控制柜，调低加热

42.再生吹冷时间短出气管或干燥器温度高温度给定延长再生吹冷时间

1.指示仪表损坏电压无指示或加热电

52.电源开关未合维修或更换指示仪表

3.加热器端子松动流无指标

4.可空硅与温度控制器接线松动或元件损坏合电源开关拧紧加热器端子拧紧可控硅与温度控制器间接线或更换元件6侧温热电阻损坏更换热电阻加热电流有指示，但温度不上升

1.压力表阀失灵更换压力表7压力指示偏小

2.系统出气量大于进气量

3.压力表失灵调整系统进气量更换压力表

1.流量计进气阀未开或损坏8流量计无指示

2.旁通阀未关打开进气阀或更换进气

3.浮子卡在顶端

4.流量计密封垫堵阀

5.浮子被水粘在管壁上

6.流量计传动杆缓慢关闭旁通阀减少气量进行调整更换密封垫更换原料气的捕滴器滤网维修流量计

1.温度显示仪表与测量元件的连温度显示最大值或最检查修复仪表连线9线短路或短路

2.测温热电阻或热电阻损坏小值更换测温热电阻或热电阻纯化干燥装置主要由脱氧器、干燥器、冷却器、汽水分离器、气体过滤器及各种阀门管道组成1脱氧器脱氧器再生加热的方法有内部加热和外部加热方式，可以采用电加热，也可以采用蒸汽加热采用不同的加热方式时，容器的结构也由差异QCY型纯化干燥装置的脱氧器采用内热式加热方式，由不锈钢电热元件和伯电阻测温元件来进行加热和控制温度，拖延催化剂再生时再生气流和工作气流同向2干燥器其结构和脱氧器完全一样，不同的是吸附剂再生时，再生气流和工作气流相反3冷却器冷却器为列管式冷却器，管内通冷却水，管见通气体，并装有折流板，以增加传热效果冷却水流向和气体流向一般采用逆流4汽水分离器汽水分离器为不锈钢容器，其内部结装有不锈钢丝网和滤芯，其主要作用是除去气体中游离的液滴5气体过滤器气体过滤器为不锈钢容器，内部装有组合式气体过滤芯，主要作用是滤去夹带的微小粒装物质结论综上所述纯化系统在水电解制氢中由卓不可替代的地位，岁着光伏产业的不断扩大的市场前景，同时为了适应半导体用多晶硅生产的高纯度要求，研究和完善水电解制氢纯化系统设备进一步降低生产氢气的电耗，进一步提高氢气纯度是今后发展的趋势参考文献

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