Poussés par les objectifs de double carbone, les projets de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau couplée à l'énergie photovoltaïque et éolienne ont rapidement atteint une mise en œuvre à grande échelle, devenant la voie principale pour la production d'hydrogène vert. Ils peuvent absorber efficacement l'excès de puissance des nouvelles énergies et aider le secteur industriel à réaliser sa transformation verte. Le processus de production d'hydrogène par électrolyse présente des conditions spéciales et des normes strictes. Les instruments de surveillance des gaz, en tant qu'équipements de soutien essentiels, jouent un rôle crucial dans la production, le contrôle qualité, l'exploitation et la maintenance des équipements, ainsi que dans les économies d'énergie et la réduction des coûts. Cet article analyse brièvement la situation actuelle de l'industrie, la valeur fondamentale de la surveillance et le plan global de sélection des instruments pour l'ensemble du processus.
01 Processus de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau et état de l'industrie
(1) Principe du processus
La production d'hydrogène par électrolyse de l'eau utilise l'électricité en courant continu des énergies éolienne et photovoltaïque. Par la cellule d'électrolyse, les molécules d'eau sont décomposées pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène. C'est un processus de production d'hydrogène zéro carbone mature et propre. L'ensemble du processus peut réaliser la conversion et l'utilisation des ressources de l'énergie nouvelle.
Flux de processus complet : Alimentation de la centrale éolienne → Électrolyse de la cellule d'électrolyse pour produire du gaz → Séchage et purification du gaz → Stockage et transport de l'hydrogène → Applications de stockage d'énergie, de transport et industrielles
Une fois que l'énergie nouvelle est stabilisée et envoyée à la cellule d'électrolyse pour la production de gaz, les gaz d'hydrogène et d'oxygène générés sont séchés et purifiés pour répondre aux normes avant d'être stockés dans des réservoirs, largement utilisés dans le lissage des pics de stockage d'énergie, le transport d'énergie hydrogène, le traitement industriel et d'autres domaines, formant une chaîne complète d'énergie hydrogène zéro carbone.
(2) État de l'industrie et défis principaux
Sur la base des politiques et des dividendes du marché, des projets de production d'hydrogène à grande échelle dans les régions riches en énergie éolienne et solaire ont été continuellement mis en œuvre, et l'échelle de l'industrie s'est rapidement développée, résolvant efficacement le problème de la consommation de nouvelles énergies et promouvant la transformation verte du secteur industriel. Cependant, les opérations des projets sont généralement confrontées à deux défis principaux :
1. Pression de gestion élevée : L'hydrogène et l'oxygène peuvent se mélanger, formant des mélanges explosifs, avec des risques de processus élevés et une tolérance de production extrêmement faible ;
2. Difficulté élevée en matière de qualité et d'exploitation : La teneur en oxygène et en humidité dans l'hydrogène affecte directement l'effet d'utilisation en aval. La cellule d'électrolyse présente de nombreux défauts cachés et difficiles à prévoir, ce qui peut entraîner des dépassements de qualité, une consommation d'énergie élevée et une usure des équipements.
2. Valeur d'application fondamentale des instruments de surveillance de gaz en ligne
Les instruments de surveillance de gaz en ligne non explosifs peuvent réaliser une surveillance de haute précision tout au long du processus de production d'hydrogène, couvrant les scénarios de protection, de contrôle qualité et d'exploitation et de maintenance des équipements, aidant le projet à fonctionner de manière stable et continue.
(1) Surveillance en temps réel et alerte précoce, gardant la ligne de production
La cellule d'électrolyse fonctionne avec l'hydrogène et l'oxygène isolés dans les deux sens. En cas de mélange de gaz ou de dépassement de concentration, il est très probable qu'un accident d'explosion se produise, entraînant des dommages aux équipements et des accidents de production. Des instruments de surveillance spéciaux collectent les concentrations de gaz en temps réel et se connectent au système de contrôle central pour réaliser une protection d'alerte à plusieurs niveaux : alerte rapide à l'approche du seuil, arrêt automatique et interverrouillage à l'atteinte du seuil dangereux, évitant les risques d'explosion hydrogène-oxygène à la source et assurant l'essence de la ligne de production.
(2) Contrôle qualité en ligne, garantissant une production d'hydrogène de haute pureté
Pour les scénarios en aval tels que les piles à combustible, la chimie fine et la métallurgie électronique, une grande pureté et une faible humidité de l'hydrogène sont requises. Un excès d'oxygène et d'humidité dans l'hydrogène endommagera les équipements de précision, réduira la durée de vie et augmentera les coûts d'exploitation et de maintenance. Les instruments de surveillance fournissent un retour d'information en temps réel sur la composition du gaz et les données d'humidité, permettant au personnel d'ajuster dynamiquement les paramètres du processus d'électrolyse et de séchage pour stabiliser la qualité de la production de gaz et répondre aux normes d'utilisation d'hydrogène de haute pureté des applications en aval.
(3) Surveillance de l'état de fonctionnement des équipements, maintenance précoce, réduction des coûts et amélioration de l'efficacité
Les données de surveillance des gaz peuvent refléter directement l'état de fonctionnement de la cellule d'électrolyse. Une augmentation anormale de la teneur en oxygène dans l'hydrogène peut prédire des défauts cachés tels que des fuites et des dommages à la membrane de la cellule d'électrolyse, soutenant la maintenance précoce et la maintenance préventive pour éviter les pannes majeures d'équipement et les pertes dues aux temps d'arrêt. Dans le même temps, en s'appuyant sur des données en temps réel, les paramètres de fonctionnement tels que le courant d'électrolyse, la pression et le niveau de liquide peuvent être optimisés pour maintenir l'état de fonctionnement, réduire la consommation d'électricité pour la production d'hydrogène et améliorer les revenus globaux du projet.
3. Schéma de sélection d'instruments spéciaux pour le processus de production d'hydrogène tout au long de la chaîne
Pour les trois nœuds de processus clés que sont la production de gaz par électrolyse, le stockage de l'oxygène et le séchage et la purification de l'hydrogène, qui répondent aux exigences de prévention des explosions et de surveillance en ligne de haute précision sur les sites de production d'hydrogène, trois instruments spécialisés peuvent couvrir entièrement les besoins de surveillance, d'inspection qualité et de surveillance de l'état des équipements.
1. L'analyseur d'hydrogène-oxygène RL-A100Ex est utilisé pour la détection en ligne d'oxygène trace dans l'hydrogène, contrôlant la pureté de la production de gaz et empêchant le dépassement de la teneur en oxygène. Il convient à l'ensemble du processus de production d'hydrogène par électrolyse et de purification de l'hydrogène.
2. L'analyseur d'oxygène-hydrogène RL-A200Ex peut surveiller en temps réel les fuites d'hydrogène du côté de l'oxygène, empêchant le risque de passage croisé hydrogène-oxygène, éliminant le risque d'explosion à la source et assurant le bon fonctionnement de la ligne de production.
3. Le point de rosée d'hydrogène RL-A300Ex détecte avec précision les traces d'humidité dans l'hydrogène, surveille l'efficacité du séchage et de la purification, résout le problème de la teneur excessive en humidité de l'hydrogène et garantit la qualité de la production d'hydrogène de haute pureté.
