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1、CNDQ5103.2系列制氢装置安装使用说明书(微机控制)中国船舶重工集团公司第七一八研究所2010年2月目 录第一章 概述 1 CNDQ5103.2系列电解制氢装置工作原理1 2 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置用途与技术参数1 3 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置组成3 4 CNDQ5103.2系列水电解制氢装置工艺流程3第二章 安装 1 制氢站9 2 工艺部分9 3 自控部分10 4 整流部分11第三章 操作规程 1 工艺系统开车前的准备12 2 自控开车前的准备15 3 装置运行16第四章 设备维护安全事项与故障排除 1 设备维护19 2 安全注意事项20 3 故障及排除方
2、法20附录一 KOH水溶液比重表24附录二 用户自备件清单25第一章 概述1 . CNDQ5103.2系列制氢装置工作原理 水电解制氢装置的基本工作原理就是利用电能使特定的电解质溶液分解从而得到所需的氢气，即在电解液中浸没一对电极，电极中间隔以防止气体渗透的隔膜构成水电解池，当电极通过一定电压的直流电时，水就发生分解，在阴极析出氢气，阳极析出氧气。其反应式如下： 阴 极： 2H2O2eH22OH- 阳 极： 2OH-2eH2O1/2O2总反应： 2H2O2H2O2水电解制氢装置所采用的电解液为KOH（或NaOH）溶液，溶液中的KOH（或NaOH）起催化剂的作用，并不参与电解反应，故理论上并不消
3、耗。电解槽是一体化水电解制氢装置中的核心设备，它由若干水电解池组合而成，每个水电解池我们称之为一个电解小室。由电解槽所产生的氢气还含有少量的水分等杂质，必须将氢气进行干燥、过滤等处理才能得到满足用户要求的氢气。CNDQ5103.2系列制氢装置中包含了干燥系统，该干燥系统采用了两台干燥器（我们称之为干燥塔，在本文以后的叙述中均使用此名称），干燥塔中装填一定数量的干燥剂用以吸附氢气中的水分，在本装置中干燥剂采用分子筛。两干燥塔当其中一台处于工作状态（吸附水分）时，另一台则处于再生状态（干燥剂脱除水分），在运行一定时间后切换工作状态，再生塔投入工作，工作塔进行再生，依次往复执行，从而保证装置运行过程
4、中所产生的氢气始终都能得到有效的处理。为避免氢气的损耗，干燥塔的再生采用原料氢气再生。本装置控制系统采用微机控制，对设备的主要参数：压力、温度、氢氧液位差可进行自动调节；对干燥器的再生时间及再生温度进行自动控制。原料水补充有自动和手动两种方式，对装置的压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度和氧气纯度能集中指示；若氢阀后压力、冷却水压力、气源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生一定的偏差时能自动声光报警；若装置的主要参数压力、温度、氢氧液位、碱液循环量、气源压力偏离正常值太大，又不能及时处理时，为了保护装置的安全，该装置能自动声光报警停车；为了进一步提高本装置的安全运行系数，对于装置的主要运行参数：
5、工作压力设置了双重联锁系统，当自控系统失灵，装置的运行状态达到危险值时，仍可使装置自动停车并发出声光报警。2 CNDQ5103.2系列电解制氢装置的用途与技术参数2.1 装置的用途CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置是由中国船舶重工集团公司第七一八研究所研制成功并独家生产的全自动操作的制氢设备，其主要技术指标达到或超过九十年代末世界先进水平，适用于化工、冶金、电子、航天等对氢气质量要求高的部门，是目前国内最先进的制氢设备，该设备目前已获国家专利。2.2 主要技术参数CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置的主要技术参数如表1所示。表1 CNDQ510/3.2系列水电解制氢装置主要技术参数表
6、型号CNDQ5/3.2CNDQ10/3.2氢气产量（m3/h）5.0 10.0氧气产量（m3/h）2.5 5.0氢气纯度（V/V）99.9%氧气纯度(V/V)99.2%工作压力(MPa)3.2氢气露点()-50氢气含碱量（mg/Nm3）1电解槽工作温度()8590直流额定电流（A）820 直流额定电压（V）28 56纯水耗量（kg/h）5 10整流变压器容量（KVA）40 75原料水水质要求电导率5s/cm，氯离子含量2mg/l，悬浮物1mg/l电解槽直流电耗4.8 KWh/m3H2碱液浓度2630%KOH氢气出口温度40干燥温控温度250300干燥加热终止温度180干燥器切换周期24h2.3
7、 设备对外部条件的要求CNDQ5103.2系列制氢装置对外部提供的水、电、气等条件均有特定的要求，详见下表：仪表气源压力(MPa)0.50.7仪表气源耗量(m3/h)5冷却水温度()32冷却水压力(MPa)0.40.6 回水压力0.1冷却水水质(德国度)6 冷却水用量（m3/h）3 电源容量（Kw）单台装置150Kw AC380V 三相三线环境温度0453 CNDQ5103.2系列制氢装置的构成 本装置由框架(制氢框架)、框架（气体分配框架）、框架（水碱箱框架）、整流装置、控制柜、配电装置、计算机管理系统及除盐水冷却装置组成。3.1 框架框架由电解槽、氢、氧分离器、氢洗涤器、循环泵、碱液过滤器
8、、干燥器、冷却器、气水分离器、氢气过滤器等组成。电解槽为压滤式双极性结构, 一端下部有进液管,另一端上部有氢、氧气液出口，中间极板为直流电的正极,两端极板为负极。给电解槽加上一定的直流电压，电解槽内部就会发生电解反应产生氢气和氧气，氢气经分离和洗涤后送入干燥塔吸附所含的水分。3.2 框架框架为氢气分配装置，其进口与框架相连，出口分别与储氢罐和发电机组供氢管道相连接。该框架可以将框架输出的成品氢气送入各储罐储存，在发电机组需要补氢时，将储罐内储存的氢气减压后送入补氢管道。3.3 框架框架包括水箱、碱箱和加水泵。用于碱液的配制和储存、原料水的储存以及为制氢装置提供原料水及碱液。3.3 整流装置 整
9、流装置由整流变压器、整流柜组成，用于供给电解所需直流电源。使用方法详见可控硅整流装置使用说明书。3.4 控制柜及计算机管理系统控制柜由PLC、电磁阀、安全栅、测量及控制仪表组成，计算机管理系统主要由上位机及打印机组成。控制系统通过PLC及相关的检测仪表来实现自动控制、自动检测、自动调节、自动充罐、显示、故障报警、连锁、自动开机及停机等功能，同时PLC通过通讯电缆将相关数据和信息送上位机进行显示和记录。3.5 配电装置 配电装置一般由配电柜和MCC柜组成，用于为制氢系统所有动力装置的提供电源，并接受来自控制柜的控制信号实现循环泵、加水泵、整流装置及风机等设备的自动启停。3.6 除盐水冷却装置除盐
10、水冷却装置由除盐水箱、两台循环水泵、换热器及控制箱构成，该装置将用户提供的除盐水储存于除盐水箱，同时由除盐水箱、循环水泵、换热器及各用水设备构成闭式循环用于为制氢系统提供冷却水，除盐水循环所带出的热量在换热器中与外接工业冷却水进行交换，从而保证除盐水温度满足制氢设备的要求。该装置的控制系统自成一体，可以保证装置的独立使用，同时也可接受来自控制柜或其它设备的远操信号。其使用方法详见除盐水控制箱操作说明。4 制氢装置工艺流程CNDQ5103.2系列制氢装置工艺流程详见随机图册：水电解制氢装置工艺流程图,下面我们将按照装置的构成分别对各部分的流程进行描述：4.1 框架I框架I可分为制氢和干燥两大部分
11、,而制氢部分又可分为氢（氧）气体系统、电解液循环系统、原料补充系统、冷却系统、氮气吹扫系统和排污系统等几个子系统。下面分别对它们进行介绍。4.1.1 制氢部分4.1.1.1 氢、氧气体系统原料水（要求见4.1.1.3）在电解槽（1001）内直流电作用下分解，在电解小室的阴、阳极表面分别产生氢气、氧气。从电解小室出来的氢气和碱液的混合物一起通过极框上阴极侧的气道流出，进入氢分离器（1002）下部，在重力作用下进行气液分离，分离出的氢气进入氢气洗涤器（1004）进行洗涤和冷却，然后经洗涤器顶部除雾器除去液滴后，经氢气调节阀（LV1001）到达气动球阀（QZ1020）和（QZ1021），由（QZ10
12、20）选择进行放空或（QZ1021）选择进入干燥部分除湿后进入储存系统备用。由电解槽产生的氧气和碱液的混合物进入氧分离器（1003），分离后的氧气经氧气调节阀（PV1001）排空。4.1.1.2 电解液循环系统 从电解槽（1001）出来夹带氢气和氧气的碱液在氢分离器（1002）和氧分离器（1003）中，靠重力作用分别与氢气、氧气分离，经分离器内的蛇管冷却后通过氢、氧分离器底部的连通管进入碱液过滤器（1009），过滤杂质后再由循环泵（1M11）送回电解槽（1001），构成了电解液循环系统。4.1.1.3 补充系统4.1.1.3.1 原料水补充生产过程中应不断向电解槽补充电解消耗的原料水。对原料水
13、水质的要求：电导率5s/cm，氯离子含量2mg/l，悬浮物1mg/l。警告：原料水严禁使用自来水和其它未经处理的水源，否则会引起气体纯度下降及电解槽的损坏。警告：水箱中的原料水可能含有少量强碱及其他对人体有害的物质，严禁饮用。用户送来的原料水经电磁阀（DF1330）补入水箱（1301）中，该阀可根据水箱液位变送器的信号自动启闭以维持水箱的液位，当电磁阀（DF1330）出现故障时，用户可根据水箱现场液位指示通过旁通阀(Q1342)手动补水。注意：在设备运行时，应保证水箱中时刻有水，否则会引起加水泵失效及设备联锁停机。水箱中的水通过加水泵经过止回阀（H1020）、球阀（Q1022）被注入氢气洗涤器
14、（1044），先供氢气的冷却洗涤，多于部分通过洗涤器与氢分离器间的溢流管流入氢分离器，从而进入碱液循环系统，经循环泵被送入电解槽，不断的补充电解消耗的原料水。也可经过止回阀（H1021）、球阀（Q1023）补入氧分离器（1003）（止回阀的作用是保证水电解制氢设备系统中的带压气体和碱液在加水泵不工作期间不会反流至水箱）。注意：在设备正常运行的情况下，通常只向氢洗涤器补水。警告：球阀（Q1022）和（Q1023）严禁同时开启，否则可能引起氢氧混合导致爆炸。4.1.1.3.2 碱液补充水电解过程中，碱起到增加电导作用，理论上不消耗，正常运行中一般不需补充碱。如确需补充碱时，可在碱箱（1302)中配
15、置少量碱液（浓度可稍高一些），然后启动加水泵经过止回阀（H1021）、球阀（Q1023）直接注入氧分离器中。碱液补入完毕后，可再补入一些原料水以清洗管道，然后将阀门切至氢洗涤器侧。注意：补充碱液时，应关闭球阀（Q1022），碱液不得加入氢洗涤器内。4.1.1.4 冷却水系统 冷却水共分三个回路： 第一路：进入整流柜以冷却可控硅整流元件，使整流柜能正常工作。如整流柜为风机冷却，则无此路冷却水。 第二路：经过冷却水调节阀（TV1001）进入氢、氧分离器内部蛇管，以冷却循环碱液，从而达到控制系统工作温度的目的。第三路：经过球阀（Q1132）进入氢气冷却器内，以冷却干燥后的氢气。此冷却水为常流水，由球
16、阀（Q1132）调节流量大小。4.1.1.5 氮气吹扫系统制氢系统通过阀门（J1010）、（J1110）向整个系统内充入氮气。用于系统做气密性试验和开车前氮气吹扫。4.1.1.6 排污系统排污管道共分三处。第一处：框架的排污口排污阀（Q1031）。用于拆洗过滤器时排出过滤器内的液体。 第二处：通过气水分离器底部的气动球阀（QZ1120）排出气水分离器中的水，通过氢气冷却器底部的气动球阀（QZ1121）排出氢气冷却器中的冷凝水，二者进入积液罐中。积液罐中的水由气动球阀（QZ1122）排出。第三处：框架的排污口排污阀（Q1340）和（Q1341）供清洗水、碱箱时排污用。4.1.1.2 干燥部分干燥
17、部分由氢气气水分离器（1101）、干燥塔A（1121）、干燥塔B（1122）、氢气冷却器（1131）、氢气过滤器（1151）和积水器（1141）构成。干燥部分的工作状态可细分为以下几种：A再生B工作、B工作、A工作B再生、A工作，整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其工作周期为48h，其中：A再生B工作及B工作的时间为24h，A工作B再生及A工作的时间为24h，下面我们分别对个工作状态进行介绍。4.1.1.2.1 A再生B工作氢气经气动三通球阀（QS1130）和（QS1132）从上部进入干燥塔A，干燥塔的内部结构如右图所示，氢气经干燥塔内部的电加热器加热后通过分子筛，并利用所携带的热
18、量对分子筛进行再生，再生后的气体通过干燥塔A再生气出口，流经氢气冷却器（1131），在冷却器中氢气中所携带的大部分水经冷却于气体分离沉降于冷却器的底部，分离后的氢气从工作气进口进入干燥塔B，经分子筛吸附水分后从工作气出口流出干燥塔B，经气动三通球阀（QS1131）和氢气过滤器（1151）送至气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）（氢气过滤器的作用是滤除氢气中的粉尘），在气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）前安装有露点仪用以分析氢气的含水量，如氢气露点不符合要求，氢气经气动球阀（QZ1130）放空，露点合格后氢气经气动球阀（QZ1131）进入框架II。为控制氢气的温度以及检测分子筛再生
19、的程度，在干燥器的下部及上部分别安装了检测温度的铂电阻，下部铂电阻用以测量氢气温度并根据此信号控制电加热器的通断，在正常工作时，下部温度控制在250。上部铂电阻则插入至分子筛的上层检测分子筛上层的温度，当该温度达到180表明分子筛已再生完毕，干燥部分进入下一工作状态。本工作状态的持续时间为4h。4.1.1.2.2 B工作 干燥塔A再生结束后干燥部分自动切换至“B工作”状态，此时经氢气气水分离器分离后的氢气经气动三通球阀（QS1130）和氢气冷却器从下部进入干燥塔B，经分子筛吸附水分后从工作气出口流出干燥塔B，经气动三通球阀（QS1131）和氢气过滤器送至气动球阀（QZ1130）和（QZ1131
20、）（过滤器的作用是滤除氢气中的粉尘），在气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）前安装有露点仪用以分析氢气的含水量，如氢气露点不符合要求，氢气经气动球阀（QZ1130）放空，露点合格后氢气经气动球阀（QZ1131）进入框架II。本工作状态的持续时间为12h。时间到后自动转入“A工作B再生”状态。4.1.1.2.3 A工作B再生在干燥塔B吸附24h后塔内的分子筛已处于饱和状态，这时干燥部分自动转入“A工作B再生”状态，经氢气气水分离器分离后的氢气经过气动球阀（QS1130）和（QS1132）从上部进入干燥塔B，氢气经干燥塔内部的电加热器加热后通过分子筛，并利用所携带的热量对分子筛进行再生，再生
21、后的气体通过干燥塔B再生气出口，流经氢气冷却器在冷却器中氢气中所携带的大部分水经冷却于气体分离沉降于冷却器的底部，分离后的氢气从工作气进口进入干燥塔A，经分子筛吸附水分后从工作气出口流出干燥塔A, 经气动三通球阀（QS1131）和氢气过滤器送至气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）（过滤器的作用是滤除氢气中的粉尘），在气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）前安装有露点仪用以分析氢气的含水量，如氢气露点不符合要求，氢气经气动球阀（QZ1130）放空，露点合格后氢气经气动球阀（QZ1131）进入框架II。本工作状态的持续时间为4h，干燥塔B再生完毕后，自动转入“A工作”状态。4.1.1.2
22、.4 A工作经氢气气水分离器分离后的氢气经气动三通球阀（QS1130）进入干燥塔A，经分子筛吸附水分后从工作气出口流出干燥塔A，经气动三通球阀（QS1131）和氢气过滤器送至气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）（过滤器的作用是滤除氢气中的粉尘），在气动球阀（QZ1130）和（QZ1131）前安装有露点仪用以分析氢气的含水量，如氢气露点不符合要求，氢气经气动球阀（QZ1130）放空，露点合格后氢气经气动球阀（QZ1131）进入框架II。本工作状态的持续时间为20h。该状态结束后系统自动返回“A再生B工作”状态，并按上述顺序周期往复运行。4.1.1.2.5 干燥部分的排水 干燥部分在前述四种
23、工作状态的运行过程中，在氢气气水分离器（1101）和氢气冷却器（1131）的底部回存留部分液态水，此部分液态水如不排放日积月累必会影响干燥部分的运行效果，故本装置通过程序设置定期开启气动球阀（QZ1120）和（QZ1121）将水排至积水器（1141），然后通过气动球阀（QZ1122）和水封（1161）将水排出系统。4.2 框架II框架II是一个由阀门、储罐、仪表及减压装置构成的气体分配系统，它同时具有充罐和补氢两大功能。依照其充罐的方式又可分为单充单放和全充全放两种类型，用户可根据自己的需要任选其中一种，两种类型的补氢部分完全相同。下面分别对其流程进行介绍：注意：CNDQ5103.2系列制氢装
24、置标配储罐数量为4台，补氢回路为两路，框架II也照此进行设计和生产，如用户有特殊要求应在合同及技术协议中注明。4.2.1 全充全放型全充全放型由充罐和补氢两大部分构成。4.2.1.1 充罐部分充罐部分由充氢母管、自动储罐选择系统（球阀 （Q1230、Q1232）、压力变送器（PT1201、PT1202）及2台氢气储罐（1401、1402）构成，PLC依次检测两个氢气储罐的压力，如压力低于设定下限值则自动开启相应的气动球阀向该储罐充氢，当储罐压力达到设定上限值时自动关闭充罐气动球阀，压力表（PI1401、PI1402）用以各储罐压力的现场显示。4.2.1.2 补氢部分补氢部分由2台氢气储罐、自动
25、储罐选择系统（球阀（Q1231、Q1233）、补氢母管和减压装置构成。用户可通过手动开启球阀（Q1231、Q1233）来选择使用哪一个氢气储罐进行补氢，也可将上述两个球阀全部开启，将两个储罐合并补氢。减压装置由气动球阀（QZ1230、QZ1231）、旁通球阀（Q1240、Q1241）、减压阀（Y1230、Y1231）及压力变送器（PT1208、PT1209）组成。减压阀（Y1230、Y1231）用于将储罐来的高压气体减压为用户所需的低压气体，该阀在设备调试时整定完毕后，正常运行时无需调整；旁通球阀（Q1240、Q1241）用于在减压装置故障时的补氢。4.3 框架III框架III由水箱（1301
26、）、碱箱（1302）及加水泵（1M21）构成，水箱主要用于储存制氢装置所需的原料水（纯水），碱箱主要用于利用原料水（纯水）配置制氢装置所用的碱液，加水泵可将原料水补入制氢装置以补充电解所消耗的水，当系统需补碱时也可使用加水泵将碱箱内配置好的碱液补入系统。注意：补充碱液时，应关闭球阀（Q1022），碱液不得加入氢洗涤器内。碱液补充完毕后应继续补入一些原料水以清洗管道。水箱装有带远传功能的磁翻板液位计（LI1301）它可将水箱的液位信号送入PLC，当液位过低时自动开启电磁阀（DF1330）将原料水补入水箱，液位达到高限时关闭该阀停止补水。第二章 安装1 制氢站1.1 制氢站的设计应符合GB5017
27、72005氢氧站设计规范。1.2 制氢装置的安装： 制氢间：放置框架和框架。 整流控制间：放置控制柜、整流柜、配电装置、微机等。 辅助间：放置框架。 关于房间的数量及设备布局，设计院或用户可根据当地具体情况，参照氢氧站设计规范作适当改变。1.3 制氢间的要求 制氢间应为单层不可燃材料建筑。制氢间应设置必要的泄压面积，泄压面积与厂房的比值(m2/m3)一般采用0.05-0.10。门窗及轻质墙体可作为泄压面积，泄压面积应布置合理，并应靠近爆炸部位，不应面对人员集中的地方和交通要道。 制氢间高度不低于5米，门窗向外开。 制氢间顶棚应设适当数量的通风孔，通风孔直径不小于200mm，外设防雨帽，下缘与顶
28、棚平齐并设置拉线活门以利于冬季保温，通风孔应设在顶棚最高处。 为了便于安装维修，制氢间应设行车，起重能力应大于电解槽的重量。 制氢间的地板应耐碱，并设有排污下水道，便于污水排放。 制氢间应设有供系统吹扫试压用的氮气管道以及自来水管和水池。2 制氢装置工艺部分的安装2.1 CNDQ510/3.2型制氢装置按照工艺流程图安装。各技术参数及要求见表1。2.2 框架和框架之间的管路沿地沟敷设,框架和框架管路架空设置，各管路的长度尽可能短，并减少弯曲，以减少阻力。2.3 整流柜与电解槽的连接电缆地沟应与各管路地沟分开设置；控制电缆应架空或沿电缆沟敷设，在敷设时，为避免干扰控制电缆与动力电缆应分层敷设，控
29、制电缆采用屏蔽电缆。电缆地沟应考虑排水。2.4 氢气、氧气放空管出口应分别在制氢间两侧，距离大于10m，高出房脊1.5m以上。管口应考虑防雨，氢放空口应装阻火器。2.5 控制柜与框架之间距离不能过远。参考距离为控制柜与框架折线距离不大于20米。2.6 安装框架、框架基础应高出地面一定高度。2.7 主要设备及安装尺寸2.7.1 框架重量及外形尺寸见表2。注意：框架就位后应将电解槽进碱液端地脚螺栓卸下，另一端固定，利于伸缩。气液处理器与独立封闭地线的连接至少有两处，接地电阻不大于4，地线的截面积不小于160mm2。2.7.2 框架重量及外形尺寸见表2。:3 制氢装置自控部分的安装3.1 供电供气要
30、求 控制柜所需电源总功率不小于7KW,需三相四线制供电。进柜供电电缆,详见相应的控制柜外部接线图。 自控部分所需气源为无油、无尘、无水干净的压缩空气或氮气，含油量小于15mg/m3，露点比环境最低温度低10。表2 重量与外形尺寸部件名称项目CNDQ5/3.2CNDQ10/3.2框架外形尺寸（长宽高）mm240018002200重量 Kg21002800地脚尺寸 mm21001500地脚孔尺寸mm420框架外形尺寸（长宽高）mm200014001800重量 Kg270地脚尺寸 mm17601160地脚孔尺寸mm424控制柜外形尺寸（长宽高）mm8008002200重量 Kg400地脚尺寸 mm7
31、40820地脚孔尺寸mm421整流柜外形尺寸（长宽高）mm10008002200重量 Kg300地脚尺寸 mm840840地脚孔尺寸mm4223.2 控制柜的安装 控制柜重量及外形尺寸见表2。 控制柜的安装可不设基础，但应置于线缆地沟之上。控制柜要有良好的接地，接地电阻小于4。3.3 控制柜的外接管线 控制柜外接电线、电缆按照控制柜外部电气接线图连接。控制柜外接管路按照控制柜的外接管路连接图连接，控制柜外接电气管线均从控制柜底部进线。3.4 控制柜与框架之间的电线、电缆、管缆等可沿地沟铺设或架空铺设。要注意弱电和强电一定要分开铺设，以免相互干扰。3.5 控制柜与框架之间的水泵电源线以及控制柜与
32、整流柜之间的信号电缆可预埋穿线管。3.6 微机应尽量靠近控制柜摆放，它们之间的通信电缆可延地沟敷设或架空敷设。4 整流部分4.1 整流部分由整流柜组成。4.1.1 整流柜的安装整流柜重量及外形尺寸见表2。整流柜应跨于地沟之上，引出电缆应从整流柜底部进入地沟与电解槽连接。4.2 主要连接电缆规格整流柜电源进线自配电装置引入，规格为3120+150 mm2整流柜至电解槽的直流电缆，都由整流柜引出，电缆的规格为8150mm2，其中电解槽正极接4根150mm2电缆，电解槽两负极各接2根150mm2电缆。5 配电装置5.1 配电装置一般由配电柜和动力柜组成。5.2 配电装置的外形尺寸和安装要求见各自相应
33、的设计选型资料。5.3 配电装置的外接管线 配电装置的外接管线均从柜体底部进入地沟与其他柜体的相应端子连接。第三章 操作规程1 工艺系统开车前的准备1.1 系统的清洗：水电解制氢设备在正式投入运行前应对系统进行清洗，以去除加工中存留在各部件内部的机械杂质。系统内所有阀门在开车前都为关闭状态。1.1.1 框架水、碱箱的清洗在装入原料水前，应首先对水箱（1301）和碱箱（1302）进行清洗，方法是：打开水箱补水阀（Q1342）和碱箱补水阀（Q1343）向水箱和碱箱中补入少量原料水（纯水），用抹布擦拭水碱箱内壁，然后打开水碱箱排污阀（Q1340）和（Q1341）将脏水排出，重复上述步骤34次直至排出
34、的水清亮为止，清洗完毕后关闭框架的所有阀门。注意：为避免影响电解槽的性能，水碱箱应采用原料水（纯水）进行清洗，如现场暂时无法提供原料水也可先用自来水进行清洗，待有原料水后再使用原料水清洗2-3次。1.1.2 原料水补入系统1.1.2.1 打开碱箱补水阀（Q1343），向碱箱内注入原料水，带原料水注满后，关闭（Q1343）。1.1.2.2 打开碱箱出口阀（Q1344）、框架进碱阀（Q1042）、氢气手动放空阀（J1012）、氧气手动放空阀（J1013），碱液过滤器（1009）的进口阀（Q1040）和出口阀（Q1041）处于关闭状态，碱箱内的原料水依靠势能会自行流入系统，此时先打开循环泵出口排气阀
35、（J1011）排气待流出水后关闭该阀；然后打开循环泵本体的排气阀（位于循环泵后），待流出水后关闭该阀。将MCC柜循环泵控制回路面板上的选择开关打至“手动”，点击“启动”按钮启动循环泵，慢慢打开流量调节阀（J1040），将碱箱中原料水打入系统，当液位升至氢、氧分离器液位计中部时，关闭（J1040）、停泵、关闭（Q1344），（Q1042） (循环泵的使用方法详见其使用说明书)。1.1.2.3 打开碱液过滤器进口阀（Q1040）、碱液过滤器上部排气阀（J1010），待流出水后，关闭（J1010）。打开循环泵上排气阀，待气排净后，关闭之。打开碱液过滤器出口阀（Q1041），启动循环泵（方法如1.1.
36、2.2所述），打开流量调节阀（J1040），调节泵流量至最大，冲洗系统一小时后关闭流量调节阀（J1040），停循环泵。1.1.2.4 关闭（J1040），关闭（Q1041），打开（Q1030）及框架进碱阀（Q1345）和碱箱排污阀（Q1341），启动循环泵，慢慢打开框架出碱阀（Q1043），将污水打入碱箱内排掉。之后将碱箱清洗干净。或者打开碱液过滤器底部的排污阀（Q1031），将污水排入地沟。1.1.2.5 按上述方法反复进行23次，直至排出液清洁为止。1.2 气密检验 设备安装完毕后,需对制氢系统进行全面的气密检验。1.2.1 按1.1.2中叙述方法将原料水打入制氢系统至分离器液位计中部。1
37、.2.2 将氮气源与（J1010）、（J1110）连接，关闭制氢系统与外部连接的所有阀门，打开系统内所有阀门，打开（J1010）、（J1110），向系统内送入氮气并使系统压力经0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa及2.5MPa等几个检查点直至升至系统工作压力，在系统压力到达各检查点后，关闭（J1010）、（J1110），用检漏液依次检查系统气路所有阀门、接头、法兰连接处及管路焊口部位有无漏气以及液路各部位有无漏液。如未发现泄漏则可继续升压至下一个检查点再次检漏；如发现有泄漏，则将系统卸压后对漏点进行处理（更换垫片、紧固螺栓等），待处理完毕后，继续向系统内充氮使压力达到原检查点
38、，检查是否还有泄漏，如无泄漏升压至下一个检查点，重复上述方法进行检漏直至压力升至系统工作压力，待确认不漏后，保压24小时，泄漏量平均每小时不超过0.5%P为合格(P为系统工作压力，见表1)。警告：为保证操作人员的人身安全，处理泄漏点时，必须将系统卸压至常压后方可处理。注意：1. 系统达到工作压力后要求保压24小时，主要是考虑消除环境温度的变化对压力读数的影响，如现场温差变化不大时，保压12小时即可。2. 由于干燥塔内装有分子筛会吸附一定量的氮气从而导致压力下降较快，故在干燥部分进行气密试验时，开始时应重复补充1-2次，待分子筛吸附饱和后再进行检漏。1.2.3 依次慢慢打开排气阀（J1010）、
39、（J1011）及循环泵上的排气阀，将气排净后关闭。启动循环泵，将系统内原料水打循环，清洗系统一小时。然后通过氢氧手动放空阀（J1012）、（J1013）将制氢系统压力卸至常压，通过（J1110）将干燥系统压力卸至1.0MPa。之后按照1.1.2.4所规定的步骤将系统内的水排空。1.3 电解液的配制对于新出厂的制氢装置，在准备工作完成后，首先要用稀碱（15%KOH，不加五氧化二钒）试车，目的是对电解槽及系统进行清洗、对控制系统进行小负载调试并对参数进行设定与调整。稀碱运行后把稀碱排空，然后充入浓碱（30%KOH或25%NaOH，千分之二的五氧化二钒）进行试验运行。配制各型号设备所需电解液及氢氧化
40、钾数量见表3。配制碱液的方法如下：1.3.1 打开碱箱原料水进口阀（Q1343），根据所配电解液的体积，往碱箱中注入适当体积的原料水（为防止配碱时间碱液溢出，注入的原料水量通常不超过碱箱的2/3），注入完毕后关闭（Q1343）。如果碱箱体积不够，可分几次配制。1.3.2 配碱过程中为防止KOH结晶或结块应采用人工搅拌或利用循环泵打循环的方法进行搅拌。注意：如采用人工搅拌，所使用搅拌棒的材料应不与KOH发生化学反应，通常采用不锈钢棒（或不锈钢管）。警告：KOH溶液具有强腐蚀性，会对人身造成伤害，故在整个配碱过程中，操作人员应配备护目镜、胶皮手套及口罩等个人防护用品并应穿戴长裤及长袖的上衣。配碱的
41、现场应有自来水及配置好的硼酸（弱酸）溶液，当皮肤溅上碱液后应及时用自来水或硼酸水清洗。当眼睛等人体敏感部位不慎溅入碱液后，应在现场及时用自来水清洗后赴最近的医疗单位进行检查诊治。当用碱液循环泵搅拌碱箱内的液体配碱时，打开框架碱液进出口阀（Q1344）、（Q1345），框架进碱阀（Q1042），此时其它阀门处于关闭位置，打开循环泵体上的排气阀排气，等排完循环泵内的气体后关闭之。启动循环泵，慢慢打开框架出碱阀（Q1043），使循环量最大，此时原料水在循环泵与碱箱间形成循环从而达到搅拌的目的。把碱箱盖打开，将氢氧化钾慢慢地倒入碱箱中；制氢装置用的氢氧化钾为分析纯或优级纯，其包装方式通常为500克瓶装
42、，氢氧化钾为雪白色片状固体，配碱时操作者应将瓶装氢氧化钾开盖后缓慢倒入碱箱中，因刚开始配碱时原料水温度较低，氢氧化钾溶解较慢，为防止结块操作者应控制倒入的速度通常为1瓶/分，待溶液温度升高后再大量倒入。碱液配置完毕后应静置12小时以利降温及杂质的沉淀（在静置过程中，循环泵可保持运行），静置完毕后用比重计测量电解液的比重并依照附录二氢氧化钾比重表查出所对应的浓度，如浓度未达到，则可先将配好的碱液打入系统，在配置少量浓度较高的碱液打入系统。如果是配制浓碱(30%KOH)，还需要在刚完全溶解的溶液中加入碱液总量千分之二的五氧化二钒。电解液配置好后，按1.1.2中叙述方法将配好的碱液打入制氢系统至分离器液位计四分之一处时，关闭（J1040），停泵。警告：1. 制氢装置用的氢氧化钾必须采用分析纯或优级纯，采用低纯度的氢氧化钾会对电解槽造成严重损害并影响气体的质量。分析纯或优级纯的氢氧化钾为雪白色片状固体，如配碱时发现颜色异常，应停止使
