Электролизерные установки типа ФС-Т.25 , предназначены для получения водорода кислорода методом электролиза воды под давлением.
Обозначение:
Ф - электролизёр фильтр-прессного типа;
С - симметричный электролизёр;
Т - объёмная номинальная производительность установки по водороду в нормальных кубических метрах в час (T = 5; 6; 10; 12; 10; 20; 40….).
25 – максимальное давление, выдерживаемое аппаратами установки;
М – в названии электролизёра означает, что эта модель имеет конструкцию электролизной ячейки, которая обеспечивает повышенную номинальную производительность.
Преимущество электролизеров типа ФС по сравнению с другими электролизерами:
Установки серии ФС, выпускаемые ИФТИ, и водородные электролизные станции на их основе производительностью от 5 до 40 нм3 Н2 в час, удовлетворяют потребностям отечественной энергетики, т.к. они имеют преимущество по сравнению с другими электролизерами, а именно:
- Компактность и низкая металлоемкость электролизерных установок типа ФС
- Аппараты не требуют регистрации в региональном отделении Госгортехнадзора:
- вследствие малого внутреннего диаметра труб, из которых изготовлены аппараты, на них не распространяются Правила устройства и эксплуатации сосудов, работающих под давлением.
- Полная автоматизация, отображение и запоминание всех параметров:
- обеспечивается высокая безопасность использования установок, т.к. в основу автоматизации положена система пассивного регулирования, т.е. установка, как гидравлическая система, поддерживает свои параметры (уровни, разница в уровнях, давление, циркуляция электролита, температура) за счет собственных отрицательных обратных связей.
Исключение составляет изменение параметров за счет внешних устройств, т.е. активное регулирование только для подпитки уравнительного бака дистиллированной водой. Причем, на установках типа СЭУ эта операция производится вручную оператором, а в наших установках - автоматически, по сигналам датчиков верхнего и нижнего уровней путем трехступенчатого изменения состояний (вкл/откл) 4-х электромагнитных кранов.
- Помещение для установок типа ФС имеет самую низкую категорию В1-В4 по взрывной и пожарной безопасности. (см. п.3.2 ТУ 3610-00213151350080
-
Блочное исполнение:
- наращивание производительности до 100 нм3/час за счет увеличения количества установок, работающих на один коллектор; при этом объём производственных помещений не превосходит аналогичный объём для моноблочных установок высокой производительности.
- дает возможность временного отключения единиц блока для выполнения ремонтных работ
- Производство сосудов и аппаратов, работающих под давлением из высококачественной нержавеющей стали, а также полное никелирование ячеек (в т.ч. выносных электродов со стороны катода) и применением новейшей технологии никелирования ( не более 2 пор на кв.дм) дают возможность гарантировать
Срок службы технологического оборудования установок - 30 лет, с возможностью продления срока эксплуатации распоряжением технического руководителя электростанции, без согласия инспектора Госгортехнадзора и Изготовителя.
- Полностью адаптированы к традиционным условиям эксплуатации и ремонта на электростанциях и других предприятиях.
- В комплекте с установками ФС поставляются блоки предварительной очистки и осушки производства ИФТИ (точка росы минус 30 ?C, содержание кислорода в водороде не выше 0.01 %).
В состав блока входят реактор каталитической очистки водорода от кислорода, два вымораживателя, сборник конденсата, запорная и регулирующая арматура и два низкотемпературных холодильных агрегата типа ВН-630э. Температура водорода в вымораживателе - не выше минус 15 ?C при рабочем давлении 1.0 МПа.
По согласованию с заказчиком установки ФС могут быть укомплектованными блоками глубокой осушки), обеспечивающие точку росы водорода, подаваемого потребителю или на сброс в атмосферу, не выше минус 70 ?C.
-
Поставляются Заказчику в собранном виде или отдельными технологическими блоками, которые собираются на месте эксплуатации электролизерного оборудования и готово к пуску в течение одной смены, службой ремонта электроцеха.
9Нет необходимости разрабатывать новый проект. Все изменения, связанные с заменой устаревшего оборудования на более современное, вносятся в существующий проект. , т.к. установка полностью адаптирована к подключению к существующим сетям.
- Конструкция установок типа ФС такова, что они не требуют капитального ремонта. Текущий же ремонт сводится к замене уплотняющих прокладок и, в исключительных случаях, когда качество дистиллированной воды не достаточно высокое, к замене комплекта асбестовых диафрагм, паранитовых прокладок и механической очистке поверхностей биполярных электродов не чаще 1 раза в 10 лет.
- Имеют регулировку производительности от 10 % до 120 % от номинального значения;
- При временном отсутствии потребности в водороде переходят на «ждущий режим работы», не требующий согласования включения и выключения;
Описание:
С 2010 года будут выпускаться установки на базе электролизёров двух видов:
- электролизёр ФС-5-25 с выносными катодами, диаметр биполяра 480 мм, номинальная (максимальная) производительность 5 (7) нм3/час.
-
электролизёр ФС-5-25М с выносными катодами и анодами, диаметр биполяра 483 мм, номинальная (максимальная) производительность 6 (8) нм3/час;
- электролизер ФС-10-25 с выносными катодами и анодами, диаметр биполяра 605 мм,
номинальная (максимальная) производительность 10 (14) нм3/час.
Соответственно, для энергетики будут поставляться установки:
- ФС-5.25
- 1 электролизный модуль (1 электролизер ФС-5-25, 2 разделительные колонки, 2 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 1 выпрямительный агрегат типа КИУ-1201,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата, два холодильных агрегата типа ВН-630э.
- ФС-6.25
- 1 электролизный модуль (1 электролизер ФС525М, 2 разделительные колонки, 2 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 1 выпрямительный агрегат типа КИУ-1201,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата, два холодильных агрегата типа ВН-630э.
- ФС-10.25
- два электролизных модуля (2 электролизера ФС525, 4 разделительные колонки, 4 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 2 выпрямительных агрегата типа КИУ-1201,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата, два холодильных агрегата типа ВН-630э.
- ФС-12.25
- два электролизных модуля (2 электролизера ФС525М, 4 разделительные колонки, 4 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 2 выпрямительных агрегата типа КИУ-1201,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата, два холодильных агрегата типа ВН-630э.
- ФС-11.25
- 1 электролизный модуль (1 электролизер ФС1025, 2 разделительные колонки, 2 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 1 выпрямительный агрегат типа КИУ-1201,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата,
- ФС-20.25
-два электролизных модуля (2 электролизера ФС1025, 4 разделительные колонки, 4 промывательные колонки),
- 1 технологический блок (2 регулятора давления, 4 фильтра),
- 1 блок управления, включая КИП и 1 выпрямительный агрегат типа КИУ-3000,
- 1 блок предварительной осушки, включая 2 вымораживателя, 1 сборник конденсата, два холодильных агрегата типа ВН-630э.

Для приготовления электролита применяется калия гидрат окиси технический высшего сорта по ГОСТ 9285-78. Концентрация щелочи в электролите должна поддерживаться в пределах 300 –400 г/л.
Питание электролизеров должно производиться дистиллированной водой по
ГОСТ 6709-72. Расход – не более 1л/1 м3 Н2.
Для охлаждения электролита может использоваться техническая вода, качество которой не хуже, чем у питьевой воды ГОСТ 2874-82.
| |
Давление на входе в установку
| не менее 0,3 МПа
| | Температура на входе
| не более 37оС
| | Расход
| не более 200 л/час на каждый 1 м3 Н2/час
|
Охлаждение газов желательно производить хладагентом, температура которого не выше 100С, но не ниже -50С. Давление на входе в установку – не менее 0.2 МПа. Расход хладагента в замкнутом контуре для всех установок серии ФС – не более 1000 л/час.
Технологический блок:
Основное назначение технологического блока состоит в том, чтобы поддерживать минимальную разницу давлений в каждой ячейке электролизёров между водородным и кислородным пространствами, т.е. по обе стороны диафрагмы разделяющей католит и анолит. Эта разница поддерживается в электролизёрах на уровне 1–3см водяного столба, что препятствует взаимному смешению газов через асбестовую диафрагму.
В состав технологического блока входят:
разделительные колонки (газоотделители), промывательные колонки (промыватели), регуляторы давления (поплавковые), бак питательный (уравнительный), фильтр, реактор каталитической очистки, сборник конденсата (влагоотделитель), бак дистиллята, бак щелочной, Регуляторы давления «до себя» мембранные (РДТ-15-10), Обратные защитные клапаны (ОЗК-15-10), Предохранительные клапаны (ПК-15-10), Вентили регулировочные запорные Ду4, краны шаровые Ду6 и Ду20, клапаны электромагнитные Ду6, Платформа и рама, Манометры, датчики уровня, первичные преобразователи газоанализаторов ГТВ-1101ВЗ.
Сосуды и Аппараты, которые входят в технологический блок, изготовлены из высококачественной нержавеющей стали, которые в свою очередь не подвержены высокотемпературной и щелочной коррозии.
На аппараты установки не распространяются «Правила устройства и эксплуатации сосудов, работающих под давлением», т.к. аппараты изготовлены из труб, внутренний диаметр которых не превосходит 150 мм.
Блок управления электролизерной установки обеспечивает:
- предаварийную и аварийную сигнализацию, аварийное отключение установки при нарушении технологического процесса (функция контроллера), отображение и запоминание всех текущих значений технологических параметров установки (функция промышленного панельного компьютера);
- управление работой насоса-дозатора в автоматическом режиме;
- управление работой электромагнитных клапанов при сбросе давления после отключения установки;
- управление переходом в «спящий» режим работы при полных ресиверах.
В состав Блока управления входят контрольно-измерительные приборы со стандартными выходными сигналами и Щит управления, который в свою очередь, включает в себя, кроме обычного электротехнического оборудования, контроллер с монитором, отображающим состояние приводной арматуры и величин контролируемых физических параметров установки. Монитор встроен в переднюю панель щита управления.
Источник питания электролизера:
В качестве источника питания электролизёров применён серийный выпрямительный агрегат универсальный ВДУ-1601
Выпрямитель выпускается серийно на протяжении нескольких десятков лет, широко применяется в металлургии, строительстве, гальванических производствах и др. Максимальный рабочий ток – 1200А при напряжении 60 В. Пределы регулирования тока на электролизёры: от 200 до 2400 А. При рабочем токе на электролизёры 200 А установка производит 2 нм 3 водорода в час. Установка автоматически поддерживает давление в водородных ресиверах на заданном уровне 0.95-1.0 МПа.
|
Таблица 1-А Масса и объёмная производительность водородных электролизных установок серии (типа) ФС-Т.25
| | № п.п.
| Название узла
| Название установки
| | Ед.
| ФС-5.25
| ФС-6.25
| ФС-10.25
| ФС-12.25
| ФС-11.25
| ФС-20.25
| | 1
| Блок управления
| шт.
| 1
| 1
| 1
| 1
| 1
| 1
| | 1.1
| Щит управления
| кг
| 35
| 35
| 35
| 35
| 35
| 35
| | 1.2
| КИП (в габаритах модуля)
| кг
| 100
| 100
| 100
| 100
| 100
| 100
| | 2
| Технологический блок
| кг
| 330
| 330
| 400
| 400
| 400
| 400
| | 3
| Электролизный блок
| шт.
| 1
| 1
| 2
| 2
| 1
| 2
| | 3.1
| Разделительные колонки (на раме технологического блока)
| кг
| 100
| 100
| 200
| 200
|
|
| | 3.2
| Электролизёры (каждый на своей раме)
| кг
| 1100
| 1300
| 2200
| 2600
|
|
| | 3.3
| Выпрямительные агрегаты
| кг
| 520
| 520
| 1040
| 1040
|
|
| | 4
| Итого:масса без выпрямителей
| кг
| 1665
| 1865
| 2935
| 3450
|
|
| | 5
| Итого: масса с выпрямителями
| кг
| 2185
| 2385
| 3975
| 4375
|
|
| | 6
| Объёмная производительность по водороду: nom (max)
| нм3/ч
| 5 (7)
| 6 (8)
| 10 (14)
| 12 (16)
| 10 (14)
| 20 (28)
| | 7
| Номинальный ток на электролизёры
| А
| 475
| 760
| 950
| 1520
|
|
|
|
Таблица 1-Б. Габаритные размеры водородных установок серии (типа) ФС
| | № п.п.
| Название узла
| Название установки
| | Ед. измер.
| ФС-5.25 и ФС-6.25
| ФС-10.25 и ФС-12.25
| ФС-11.25
| ФС-20.25
| | l
| b
| h
| l
| b
| h
| l
| b
| h
| l
| b
| h
| | 1
| Блок управления
| мм
| 300
| 500
| 500
| 300
| 500
| 500
| 300
| 500
| 500
| 300
| 500
| 500
| | 2
| Технологический блок (ТБ)
| мм
| 1100
| 660
| 1840
| 1100
| 1100
| 1840
| 1100
| 660
| 1840
| 1100
| 1100
| 1840
| | 3
| ТБ с разделительными колонками (РК)
| мм
| 1100
| 660
| 1840
| 1100
| 1100
| 1840
| 1100
| 660
| 1840
| 1100
| 1100
| 1840
| | 4
| Электролизёры на раме (в один ряд)
| мм
| 1460
| 530
| 630
| 1460
| 1130
| 630
|
|
|
|
|
|
| | 5
| Выпрямительные агрегаты (в 1 ряд)
| мм
| 1160
| 690
| 1025
| 1160
| 2000
| 1025
|
|
|
|
|
|
| | 6
| Технологическое оборудование (без выпрямительных агрегатов):
| мм
| 2600
| 690
| 2250
| 2600
| 1130
| 2250
|
|
|
|
|
|
| | 7
| Площадь, занимаемая электролизёрами
| м?
| 0.9
| 1.8
|
|
| | 8
| Площадь, занимаемая ТБ и РК
| м?
| 0.73
| 1.2
|
|
| | 9
| Площадь установок, включая выпрямители
| м?
| 2.73
| 4.6
|
|
|
|
Обозначение: Ф — фильтрпрессный, В — водородный, 500, 250 — условная производительность по водороду в м3/ч, М — модернизированный. Электролизеры типа ФВ представляет собой горизонтальный аппарат прямоугольной формы, работающий без давления, собранный из одинаковых элементов - биополярных электродов и диафрагменных рам, разделенных между собой паронитовым прокладками. Определенное количество элементов собирается в пакет и зажимается между концевыми плитами средней камерой стягивающими приспособлениями. Электрический ток подводится к монополярным электродам, расположенным у концевых плит и средней камеры. В верхней части электролизера смонтированы газо - сборник и конденсатор, в нижней части – фильтр для электролита. | Технические характеристики | ФВ-500М | ФВ-250М | | Рабочее давление, МПа (кгс/см2) | 0,01 (0,1) | 0,01 (0,1) | | Рабочая температура,°С | 85±5 | 85±5 | | Сила тока на электролизере, А | 7800—8200 | 7800—8200 | | Напряжение на электролизере, В | 365 | 180,4 | | Удельное электропотребление кВт.ч/м3(по водороду), мах. | 5,3 | 5,3 | | Чистота газов, %, водород | 99,5 | 99,5 | | кислород | 98,5 | 98,5 | | Производительность, м3/ч, по водороду | 536 | 260 | | по кислороду | 268 | 130 | | Наработка на отказ, ч., не менее | 10000 | 10000 | | Ресурс до капитального ремонта, ч., не менее | 30000 | 30000 | | Габаритные размеры, мм, длина | 13500 | 7950 | | ширина | 3400 | 3410 | | высота | 6380 | 6380 | | Масса электролизера, кг | 101360 | 59420 |
|
|
Обозначение: С — стационарная, Э — электролизная, У — установка, М — модернизированная, 4, 20, 40, 10 — производительность по водороду в м3/ч. Б — блочная, Э — электролизная, У — установка, 125, 250 — производительность по водороду в м3/ч. Электролизер типа СЭУ представляет собой горизонтальный, работающий под давлением аппарат, собранный из одинаковых электродов и диафрагменных рам, разделенных между собой паронитовыми прокладками. Определенное количество элементов собирается в пакет и зажимается между концевыми плитами стягивающими приспособлениями. Электрический ток подводится к концевым плитам, работающим, как монополярные электроды. Все электроды разделены между собой диафрагмами, закрепленными на диафрагменных рамах. Диафрагмы разделяют получаемые водород и кислород. В поле электродов, диафрагменных рам и прокладок имеются отверстия, образующие при сборке каналы для отвода получаемых газов и возврата унесенного с газами электролита. Электролизеры типа БЭУ разработаны на основе серийно выпускаемых электролизеров СЭУ-40 с единым блоком комплектующих технологических аппаратов. Технические характеристики | Параметры | Тип электролизной установки | | СЭУ- 4М | СЭУ- 10 | СЭУ- 20 | СЭУ- 40 | БЭУ- 125 | БЭУ- 250 | БЭУ- 250К | | Производительность объёмная, нм3/ч, не более: | по водороду | 4,0 | 10,0 | 20,5 | 41,0 | 125,0 | 250,0 | 250,0 | | по кислороду | 2,0 | 5,0 | 10,25 | 20,5 | 62,5 | 125,0 | 125,0 | | Содержание чистого продукта, %, не менее: | водорода | 99,0 | 99,7 | | кислорода | 98,0 | 99,5 | | Давление рабочее, МПа, не более | 1,0 | | Температура электролита, 0С | 85+5 | | Габаритные размеры, мм, не более | ЭУ | длина | Устанавливаются организацией проектирующей водородно-кислородную станцию | 10700 | 15800 | 16720 | | ширина | 8300 | 8300 | 7500 | | высота | 6640 | 6640 | 5000 | | электролизера | длина | 1700 | 1650 | 2400 | 4100 | | ширина | 610 | 1000 | 1060 | 1000 | | высота | 830 | 1650 | 1780 | 1080 | | Масса, кг, не более | ЭУ | 10578 | 45191 | 23390 | 27335 | 80580 | 128630 | 163340 | | электролизера | 1290 | 3390 | 4720 | 7435 | 7310 | | Напряжение, В, не более | на электролизёре | 72 | 50 | 100 | 200 | 205 | | на одной ячейке электролизера | 2,4 | 2,1 | | Величина тока, подводимого к электролизеру, А, мах. | 330 | 1000 | | Мощность, кВт | 20,6 | 50 | 102,5 | 205 | 625 | 1250 | | Удельное электропотребление, кВт.ч/ м3/ч (по водороду) | 5,15 | 5,0 | | Наработка на отказ, ч, не менее | 11500 | | Ресурс до капитального ремонта, ч, не менее | 25500 | | Назначенный срок службы, лет | 10 | | Примечание - Для получения чистого водорода 99,995% в установках типа БЭУ предусмотрен дополнительно блок очистки и осушки водорода |
Комплектность поставки электролизеров типа СЭУ и БЭУ | Наименование оборудования | Количество, входящего оборудования в ЭУ, шт | | СЭУ-4М (СЭУ-4Мх2) | СЭУ-10 (СЭУ10х2) | СЭУ-20 (СЭУ-20х2) | СЭУ-40 | БЭУ- 125 | БЭУ-250 | | Электролизёр СЭУ-4М | 1(2) | - | - | - | - | - | | Электролизёр СЭУ-10 | - | 1(2) | - | - | - | - | | Электролизёр СЭУ-20 | 1(2) | - | - | - | - | - | | Электролизёр СЭУ-40 | - | - | - | 1 | 3 | 6 | | Разделитеная колонка | 2(4) | 2(4) | 2(4) | 2 | - | - | | Регулятор - промыватель газа | 2(4) | 2(4) | 2(4) | 2 | - | - | | Регулятор давления газа | - | - | - | - | 2 | 2 | | Бак уравнительный | 1(2) | 2 | 1 | 1 | 1 | 1 | | Бак для щёлочи | - | | Испаритель | 1 | - | - | - | - | - | | Холодильник для охлаждения газа | 1 | - | 3 | 3 | 2 | 2 | | Холодильник для охлажд. элект-та | - | - | - | - | 1 | 1 | | Влагоотделитель | 1 | - | - | - | - | - | | Восстановитель | - | 1 | - | - | - | - | | Паровой подогреватель | - | 4 | 1 | 2 | - | - | | Осушитель | - | 2 | 2 | 2 | - | - | | Сепаратор | - | 2 | 2 | 2 | - | - | | Сборник конденсата | - | 3 | 2 | 2 | - | - | | Гидрозатвор | - | | Фильтр (для очистки электролита) | - | 1 | 1 | 1 | 3 | 6 | | Емкость для приготов. электролита | - | - | - | - | 1 | 1 | | Газоотделитель | - | - | - | - | 2 | 2 | | Опора для газоотделителя | - | - | - | - | 1 | 1 | | Расширитель | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | | Ресивер V = 10 м3 | 3(6) | - | - | - | - | - | | Ресивер V = 20 м3 | - | 3(6) | 3 | 3 | 1 | 2 | | Ресивер V = 100 м3 | - | - | - | - | 2 | 3 | | Комбинированная опора | 2(4) | - | - | - | - | - | | Клапан обратный | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | | Азотная рампа | 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | | Огнепреградитель гравийный | 4 | 5 | 4 | 4 | - | - | | Углекислотная рампа | 1 | - | 1 | 1 | - | - |
|
|
Электролизеры предназначены для получения водорода и кислорода методом электролитического разложения воды. Используются для следующих целей: - охлаждения генераторов тепловых и атомных электростанций
- гидрогенизация жиров
- создание защитной атмосферы при производстве твердых сплавов, трансформаторного листа, микропроцессоров, стекла, витаминов, электроламп, чистых газов.
Отрасли–потребители: - Химическая промышленность
- Газоперерабатывающая отрасль
- Атомная и тепловая энергетика
- Цветная и черная металлургия
- Пищевая промышленность
- Радиотехническая промышленность
- Нефтехимическая промышленность
Достоинства: Производство водорода при помощи электролизеров выгодно отличают следующие достоинства: - чистота получаемого водорода;
- дешевое сырье-вода;
- экологически чистое производство;
- простота эксплуатации оборудования;
- длительный срок эксплуатации оборудования (минимум 10 лет)
Комлектность: Электролизеры комплектуются оборудованием, которое предназначено для выполнения функций разделения и промывки газов от щёлочи, поддержания одинакового давления в водородной и кислородной линиях ЭУ, для осушки, подогрева, охлаждения и хранения газов, питания электролизёров водой, приготовления и фильтрования электролита, продувки электролизёров и комплектующих аппаратов азотом, ресиверов – углекислым газом. Щиты управления (электротехническая часть и КИП) предназначены для питания электролизеров постоянным выпрямленным током, для обеспечения дистанционного управления производительностью электролизеров и автоматического контроля и регистрации показаний основных технологических параметров, для автоматической предаварийной сигнализации при отклонении технологических параметров от предусмотренных регламентом предельно допустимых значений. Ресивер, который предназначенный для хранения запаса газов (водорода, кислорода или углекислого газа). |
|
|