Guidati dagli obiettivi dual-carbon, i progetti di produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua accoppiata a energia fotovoltaica e eolica hanno raggiunto rapidamente un'implementazione su larga scala, diventando la via principale per la produzione di idrogeno verde. Possono assorbire efficacemente l'energia in eccesso delle nuove energie e aiutare il settore industriale a raggiungere la trasformazione verde. Il processo di produzione di idrogeno tramite elettrolisi ha condizioni speciali e standard rigorosi. Gli strumenti di monitoraggio dei gas, in quanto attrezzature di supporto fondamentali, svolgono un ruolo cruciale nella produzione, nel controllo qualità, nell'operatività e manutenzione delle attrezzature e nel risparmio energetico e nella riduzione dei costi. Questo articolo analizza brevemente la situazione attuale del settore, il valore fondamentale del monitoraggio e il piano generale di selezione degli strumenti per l'intero processo.
01 Processo di produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua e stato del settore
(1) Principio del processo
La produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua utilizza l'elettricità in corrente continua da energia eolica e fotovoltaica. Attraverso la cella elettrolitica, le molecole d'acqua vengono scomposte per produrre idrogeno e ossigeno. È un processo di produzione di idrogeno maturo, pulito e a zero emissioni di carbonio. L'intero processo può realizzare la conversione e l'utilizzo delle risorse dell'energia da nuove fonti.
Flusso di processo completo: Alimentazione della centrale eolica → Elettrolisi della cella elettrolitica per produrre gas → Essiccazione e purificazione del gas → Stoccaggio e trasporto dell'idrogeno → Applicazioni in scenari di accumulo di energia, trasporto, industriali, ecc.
Dopo che l'energia delle nuove fonti è stabilizzata e inviata alla cella elettrolitica per la produzione di gas, i gas di idrogeno e ossigeno generati vengono essiccati e purificati per soddisfare gli standard prima di essere immagazzinati in serbatoi, ampiamente utilizzati nella regolazione dei picchi di accumulo di energia, nel trasporto di energia da idrogeno, nella lavorazione industriale e in altri campi, formando una catena completa di energia da idrogeno a zero emissioni di carbonio.
(2) Stato del settore e sfide principali
Sulla base delle politiche e dei dividendi di mercato, i progetti di produzione di idrogeno su larga scala in regioni ricche di energia eolica e solare sono stati continuamente implementati e la scala del settore si è rapidamente espansa, risolvendo efficacemente il problema del consumo di nuove energie e promuovendo la trasformazione verde del settore industriale. Tuttavia, le operazioni di progetto affrontano generalmente due sfide principali:
1. Elevata pressione di gestione: L'idrogeno e l'ossigeno possono mescolarsi, formando miscele esplosive, con elevati rischi di processo e tolleranza di produzione estremamente bassa;
2. Elevata difficoltà di qualità e operatività: Il contenuto di ossigeno e umidità nell'idrogeno influisce direttamente sull'effetto di utilizzo a valle. La cella elettrolitica presenta molti guasti nascosti ed è difficile da prevedere, il che può causare problemi di superamento dei limiti di qualità, elevato consumo energetico e usura delle attrezzature.
2. Valore applicativo fondamentale degli strumenti di monitoraggio dei gas online
Gli strumenti di monitoraggio dei gas online non esplosivi possono ottenere un monitoraggio ad alta precisione durante l'intero processo di produzione dell'idrogeno, coprendo scenari di protezione, controllo qualità e operatività e manutenzione delle attrezzature, aiutando il progetto a funzionare in modo stabile e continuo.
(1) Monitoraggio in tempo reale e allarme precoce, a guardia della linea di produzione
La cella elettrolitica opera con idrogeno e ossigeno isolati in entrambe le direzioni. Se c'è una miscelazione di gas o una concentrazione che supera il limite, è molto probabile che si verifichi un incidente esplosivo, con conseguenti danni alle attrezzature e incidenti di produzione. Strumenti di monitoraggio speciali raccolgono le concentrazioni di gas in tempo reale e si collegano al sistema di controllo centrale per ottenere una protezione di allarme multilivello: allarme tempestivo quando ci si avvicina alla soglia, arresto automatico e interblocco quando si raggiunge la soglia pericolosa, evitando i rischi di esplosione di idrogeno e ossigeno dalla fonte e garantendo l'essenza della linea di produzione.
(2) Controllo qualità online, garanzia di produzione di idrogeno ad alta purezza
Per scenari a valle come celle a combustibile, chimica fine e metallurgia elettronica, sono richiesti elevata purezza e secchezza dell'idrogeno. L'eccesso di ossigeno e umidità nell'idrogeno danneggerà le apparecchiature di precisione, ridurrà la durata e aumenterà i costi di operatività e manutenzione. Gli strumenti di monitoraggio forniscono un feedback in tempo reale sulla composizione del gas e sui dati di umidità, consentendo al personale di regolare dinamicamente i parametri del processo di elettrolisi e essiccazione per stabilizzare la qualità della produzione di gas e soddisfare gli standard di utilizzo dell'idrogeno ad alta purezza delle applicazioni a valle.
(3) Monitoraggio dello stato delle attrezzature, manutenzione precoce, riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza
I dati di monitoraggio dei gas possono riflettere direttamente lo stato operativo della cella elettrolitica. Un aumento anomalo del contenuto di ossigeno nell'idrogeno può prevedere guasti nascosti come perdite e danni alla membrana della cella elettrolitica, supportando la manutenzione precoce e la manutenzione preventiva per evitare guasti importanti alle attrezzature e perdite dovute a fermi macchina. Allo stesso tempo, basandosi sui dati in tempo reale, è possibile ottimizzare i parametri operativi come corrente di elettrolisi, pressione e livello del liquido per mantenere le condizioni operative, ridurre il consumo elettrico per la produzione di idrogeno e migliorare i ricavi complessivi del progetto.
3. Schema di selezione di strumenti speciali per l'intero processo di produzione di idrogeno
Per i tre nodi di processo chiave della produzione di gas per elettrolisi, dello stoccaggio dell'ossigeno e dell'essiccazione e purificazione dell'idrogeno, che soddisfano i requisiti di prevenzione delle esplosioni e monitoraggio online ad alta precisione nei siti di produzione dell'idrogeno, tre strumenti specializzati possono coprire completamente le esigenze di monitoraggio, ispezione qualità e monitoraggio dello stato delle attrezzature.
1. L'analizzatore di idrogeno e ossigeno RL-A100Ex viene utilizzato per il rilevamento online di tracce di ossigeno nell'idrogeno, controllando la purezza della produzione di gas e prevenendo il superamento del limite di contenuto di ossigeno. È adatto per l'intero processo di produzione di idrogeno tramite elettrolisi e purificazione dell'idrogeno.
2. L'analizzatore di ossigeno e idrogeno RL-A200Ex può monitorare in tempo reale la perdita di idrogeno sul lato dell'ossigeno, prevenendo il rischio di crossover idrogeno-ossigeno, eliminando il pericolo di esplosione alla fonte e garantendo il buon funzionamento della linea di produzione.
3. Il misuratore di punto di rugiada dell'idrogeno RL-A300Ex rileva accuratamente tracce di umidità nell'idrogeno, monitora l'efficacia dell'essiccazione e della purificazione, risolve il problema dell'eccessivo contenuto di umidità dell'idrogeno e garantisce la qualità della produzione di idrogeno ad alta purezza.
