Движимые целями двойного углеродного следа, проекты производства водорода путем электролиза воды с использованием фотоэлектрической и ветровой энергии быстро достигли крупномасштабной реализации, став основным направлением производства зеленого водорода. Они могут эффективно поглощать избыточную энергию новых источников и помогать промышленному сектору достигать зеленой трансформации. Процесс производства водорода путем электролиза имеет особые условия и строгие стандарты. Приборы для мониторинга газов, как основное вспомогательное оборудование, играют решающую роль в производстве, контроле качества, эксплуатации и техническом обслуживании оборудования, а также в энергосбережении и снижении затрат. В данной статье кратко анализируется текущая ситуация в отрасли, основная ценность мониторинга и общий план выбора приборов для всего процесса.
01 Процесс производства водорода путем электролиза воды и состояние отрасли
(1) Принцип процесса
Производство водорода путем электролиза воды использует энергию ветра и постоянный ток фотоэлектрических установок. Через электролизер молекулы воды разлагаются с образованием водорода и кислорода. Это зрелый и чистый процесс производства водорода с нулевым выбросом углерода. Весь процесс может обеспечить преобразование и использование энергии новых источников.
Полный технологический процесс: электропитание ветряной электростанции → электролиз в электролизере для производства газа → сушка и очистка газа → хранение и транспортировка водорода → применение в сценариях хранения энергии, транспортировки, промышленности и т. д.
После стабилизации и подачи энергии новых источников в электролизер для производства газа, полученные водород и кислород сушатся и очищаются до соответствия стандартам перед хранением в резервуарах, широко используются для регулирования пиковых нагрузок в системах хранения энергии, транспортировки водородной энергии, промышленной переработки и других областях, формируя полную цепочку водородной энергии с нулевым выбросом углерода.
(2) Состояние отрасли и основные проблемы
На основе политики и рыночных дивидендов, крупномасштабные проекты по производству водорода в регионах с богатыми ветровыми и солнечными ресурсами постоянно реализуются, и масштабы отрасли быстро расширяются, эффективно решая проблему потребления энергии новых источников и способствуя зеленой трансформации промышленного сектора. Однако операционная деятельность проектов в целом сталкивается с двумя основными проблемами:
1. Высокое давление управления: Водород и кислород могут смешиваться, образуя взрывоопасные смеси, с высокими технологическими рисками и чрезвычайно низкой допустимой погрешностью производства;
2. Высокое качество и сложность эксплуатации: Содержание кислорода и влаги в водороде напрямую влияет на эффект последующего использования. Электролизер имеет множество скрытых неисправностей и трудно предсказуем, что может привести к превышению пределов качества, высокому энергопотреблению и износу оборудования.
2. Основная ценность применения онлайн-приборов для мониторинга газов
Взрывобезопасные онлайн-приборы для мониторинга газов могут обеспечить высокоточный мониторинг на протяжении всего процесса производства водорода, охватывая сценарии защиты, контроля качества, эксплуатации и технического обслуживания оборудования, помогая проекту работать стабильно и непрерывно.
(1) Мониторинг в реальном времени и раннее предупреждение, охрана производственного минимума
Электролизер работает с разделением водорода и кислорода в обоих направлениях. При смешивании газов или превышении концентрации существует высокая вероятность аварии со взрывом, приводящей к повреждению оборудования и производственным авариям. Специальные приборы мониторинга в реальном времени собирают данные о концентрации газов 7× и связываются с центральной системой управления для обеспечения многоуровневой защиты раннего предупреждения: своевременное предупреждение при приближении к порогу, автоматическое отключение и блокировка при достижении опасного порога, предотвращение рисков взрыва водорода и кислорода из источника и обеспечение сути производственной линии.
(2) Онлайн-контроль качества, обеспечение производства водорода высокой чистоты
Для последующих сценариев, таких как топливные элементы, тонкая химия и электронная металлургия, требуется высокая чистота и сухость водорода. Избыток кислорода и влаги в водороде повредит прецизионное оборудование, сократит срок службы и увеличит затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание. Приборы мониторинга предоставляют обратную связь в реальном времени о составе газа и данных о влажности, позволяя персоналу динамически регулировать параметры процесса электролиза и сушки для стабилизации качества производства газа и соответствия стандартам использования водорода высокой чистоты в последующих приложениях.
(3) Мониторинг состояния оборудования, раннее техническое обслуживание, снижение затрат и повышение эффективности
Данные мониторинга газов могут напрямую отражать состояние работы электролизера. Аномальное увеличение содержания кислорода в водороде может предсказать скрытые неисправности, такие как утечка и повреждение мембраны электролизера, поддерживая раннее техническое обслуживание и профилактическое обслуживание для предотвращения крупных отказов оборудования и потерь от простоя. В то же время, опираясь на данные в реальном времени, можно оптимизировать рабочие параметры, такие как ток электролиза, давление и уровень жидкости, для поддержания рабочего состояния, снижения потребления электроэнергии для производства водорода и повышения общей рентабельности проекта.
3. Специальная схема выбора приборов для всего процесса производства водорода
Для трех ключевых узлов процесса: производства газа путем электролиза, хранения кислорода и сушки/очистки водорода, которые соответствуют требованиям взрывозащиты и высокоточного онлайн-мониторинга на объектах производства водорода, три специализированных прибора могут полностью удовлетворить потребности в мониторинге, контроле качества и мониторинге состояния оборудования.
1. Анализатор водорода и кислорода RL-A100Ex используется для онлайн-определения следовых количеств кислорода в водороде, контроля чистоты производимого газа и предотвращения превышения предельного содержания кислорода. Он подходит для всего процесса производства водорода путем электролиза и очистки водорода.
2. Анализатор кислорода и водорода RL-A200Ex может в реальном времени контролировать утечку водорода в кислородной линии, предотвращая риск перекрестного загрязнения водорода и кислорода, устраняя опасность взрыва у источника и обеспечивая бесперебойную работу производственной линии.
3. Измеритель точки росы водорода RL-A300Ex точно определяет следовые количества влаги в водороде, контролирует эффективность сушки и очистки, решает проблему избыточного содержания влаги в водороде и обеспечивает качество производства водорода высокой чистоты.
