Генератор водорода серии С, для заводов и предприятий

Генератор водорода серии C представляет собой систему электролиза воды с протонообменной мембраной (ПОМ) и полностью укомплектован для легкого размещения по месту и работы в автоматическом режиме. Конфигурации генератора с одним, двумя или тремя ПОМ электролизными модулями, способны поставлять 10, 20, или 30 м3/ч водорода (21.6, 43.3, или 65 кг/день H2).

Комплектуется на заводе согласно требованиям заказчика для работы либо в режиме «наполнение резервуара», либо «следование за нагрузкой». В конфигурации наполнения резервуара генератор отслеживает состояние внешней емкости для хранения водорода. Когда давление в резервуаре опускается ниже заданного порогового значения, генератор серии С производит водород до тех пор, пока давление не восстановится выше второго предустановленного значения. В конфигурации следования за нагрузкой отслеживается потребление водорода и автоматически устанавливает расход, требуемый в технологическом процессе заказчика. В данной конфигурации, оборудование может поставлять водород с расходом от 0 до 100% от предустановленного значения.
Если в месте экплуатации оборудования существует вероятность низких температур, следует предпринять меры для предотвращения конденсации и закупорки вентиляционной линии водорода, кислорода, а также линий подачи и слива воды.
Генератор водорода серии С предназначен для использования на предприятиях и оснащен электролитической системой с ПОМ, производящей водород высокой чистоты из воды и электричества. Он спроектирован в соответствии с ISO 22734-1.
Данная система может включать до трех батарей электролитических элементов, и вспомогательные системы, необходимые для регулировки процессов электролиза и нагнетания давления водорода. Вспомогательное оборудование включает: получение деионизированной воды (согласно конфигурации), циркуляцию ДИ воды, сушку водорода, продувку внутреннего пространства корпуса и жидкостное охлаждение. В генератор встроены датчики и инструменты управления, помогающие проводить мониторинг безопасности, производительности системы и выполнение автоматических операций, а также позволяющие проводить удаленный мониторинг и диагностику.
Оборудование спроектировано для работы в безопасном (неклассифицированном) помещении. Дополнительно может быть подобрана конфигурация генератора для работы вне помещений. Соединения, предоставляемые пользователем, отмечены на блок-диаграмме. Предназначенный для использования на предприятиях блок контроля температуры (согласно конфигурации) обеспечивает надлежащее охлаждение посредством трех контуров охлаждения генератора серии С. БКТ может быть заменен пользовательской системой охлаждения, которая удовлетворяет требованиям к водному охлаждению, предъявляемым компанией Proton.

Блок-диаграмма соединений генератора водорода серии С

Блок-диаграмма соединений генератора водорода серии С.


Генератор водорода серии С является источником водорода, горючего газа. Во время производства водорода происходит разложение воды на водород и кислород. В иное время генерации водорода не происходит, а идет вентиляция содержащих водород частей генератора водорода серии С. Защита от воспламенения потенциально взрывчатой среды внутри электролизера выполняется при помощи основных средств защиты, описанных в международном стандарте продукта ISO 22734-1, Генераторы водорода, ипользующие электролиз воды – Часть 1: Промышленное и коммерческое применение.


Первичная защита состоит в «герметизации водорода». Водород удерживается в системе трубной обвязки, тем самым предотвращается его смешивание с кислородом воздуха и образование потенциально опасной атмосферы.

Второй уровень защиты – детектирование. Два детектора горючего газа встроены в электролизер и установлены на определение содержания водорода на уровне 1% по объему (25 % НПВ H2 в воздухе). При превышении этого уровня электролизер выключается, производство водорода прекращается.

Третий уровень зашиты – разбавление. Вентиляторы прогоняют свежий воздух через корпус электролизера, где генерируется водород, со скоростью, достаточной для разбавления максимальной предполагаемой утечки водорода (согласно ISO 22734-1 §6.1.4) до уровня ниже НПВ водорода. Такой скорости продувки воздуха достаточно для классификации пространства внутри данной секции электролизного блока как безопасно. Эта классификация была подтверждена при помощи анализов и тестов по IEC 60079-10. Кроме того, источник питания, который обеспечивает производство водорода, взаимосвязан с детектором(ами), которые подтверждают работу вентиляторов, и в случае прекращения продувки воздухом, работа источника водорода останавливается.


Четвертый уровень защиты – исключение источника воспламенения из любой способной к возгоранию атмосферы внутри электролизера. Все внутреннее оборудование по распределению электропитания и другие электрические компоненты расположены в отдельном корпусе электроники, отделенном от того пространства, где производится водород. Электрические компоненты в секции производства водорода корпуса электролизера расположены вне зон продувки. Этот защитный слой подтверждён посредством анализов и тестирования по IEC 60079-10.
TUV Rheinland (немецкая служба технического контроля и надзора Рейнской области), которая является независимым агенством по тестированию и третьей стороной, также как NRTL (национальная поверочная лаборатория) в США и Канаде (подобно UL и CSA) и Нотифицированный Орган в Евросоюзе, провела проверку данных способов защиты от потенциально воспламеняемых сред. Агентство выразило свое мнение, утвердив, что генераторы водорода серии Н компании Proton (проектная основа для генераторов водорода серии С) применяют средства «основной защиты» от потенциально взрывчатых сред в электролизере и что, поскольку электролизер не спроектирован для размещения внутри потенциально (реально) взрывчатых сред, никакой дополнительной сертификации или разрешения не требуется.
Как уже обсуждалось, одним из главных методов защиты от возможного образования взрывчатой среды внутри корпуса электролизера, является метод продувуки воздухом. Важно, чтобы источник воздуха для продувки был безопасным (неклассифицированным). Если свежий (безопасный) воздух подается надлежащим образом, выхлоп тоже безопасен, т.к. любые примеси водорода разбавляются ниже НПВ. Заметим, что установка генератора водорода серии C не меняет классификацию помещения, в котором он расположен.
Водно-кислородная подсистема (ВКП), разделяет двухфазную смесь газообразного кислорода и воды из батареи электролитических элементов. В норме кислород может содержать до 0,5% водорода по объему. Детектор горючего газа (КИПиА тег CG220) отслеживает содержание водорода в кислороде в процентах НПВ. Система отключается, если обнаружено 50% НПВ.

Водно-кислородная подсистема:

  • Деионизирует подаваемую воду (согласно конфигурации)
  • Минимизирует испарение воды
  • Позволяет сливать воду
  • Поддерживает и отслеживает качество воды
  • Управляет водным оборудованием
  • Определяет и устраняет опасность при сбое ПОМ батареи элементов
  • Принимает двухфазный водно-кислородный поток от водородной системы
  • Проводит поток охлажденной и отфильтрованной воды к ПОМ батарее элементов (до трех батарей)
  • Предотвращает разогрев отходов процесса посредством теплообменника «вода из процесса/охлаждающий агент»
  • Безопасно вентилирует побочный продукт - кислород.

Водородная подсистема (ВП), отделяет произведенный водород от воды и доставляет под давлением продукт - H2 высокой чистоты.

Водородная подсистема:

  • Принимает двухфазный поток водород/вода под давлением
  • Выводит однофазный поток газообразного водорода чистоты как минимум 99.9995% - 99.9998% (зависит от оборудования и конфигурации)
  • Доставляет поток жидкой воды (который, как правило, содержит растворенный газообразный водород) к водно-кислородной подсистеме
  • Безопасно вентилирует избыток водорода

Конфигурация генератора может быть подобрана в соответствии с потребностью заказчика в работе генератора в определенных условиях, как внутри помещений, так и вне их.

Технические характеристики генератора водорода серии С

Модель С10 С20 С30
Описание Установка для производства водорода в автоматизированном двухконтейнерном исполнении, полностью готовая к установке по месту. Эксплуатация в режиме следования за нагрузкой автоматически регулирует выход в соответствии с требованием. Автоматическое управление заполнением резервуара и энергосберегающий режим ожидания
Электролит Протонообменная мембрана (PEM) – безщелочная
Производительность по водороду
м3/час @ 0°C, 1 bar
л/мин @ 20°С, 1 атм 21,6 кг/24 часа
10 м3/час
178 л/мин
21,6 кг/24 часа
20 м3/час
356 л/мин
43,3 кг/24 часа
30 м3/час
535 л/мин
65 кг/24 часа
Давление водорода на выходе 30 бар
Потребляемая мощность на единицу объема произведенного водорода 6,2 кВт ч/ м3
68,5 кВт ч/кг
5,8 кВт ч/ м3
64,8 кВт ч/кг
6,0 кВт ч/ м3
66,6 кВт ч/кг
Чистота (концентрация примесей) 99,9998% (водяной пар < 2 ppm, температура насыщения -72º C, N2<2ppm,
O2 < 1 ppm, все остальное ниже предела обнаружения)
Диапазон регулировки производительности От 0 до 100% производимого водорода (автоматически)
Возможность модернизации Модернизируемый заказчиком до 30 м3/час Нет Нет
Требования к деионизированной воде
Расход при максимальной производительности 9 л/час 17,9 л/час 26,9 л/час
Температура от 5 ºС до 50 ºС
Давление От 1,4 до 4,1 барг
Качество подводимой воды Минимальные требования: деионизированная вода ASTM тип II, < 1 мкСм/см (> 1 МОм-см)
Предпочтительно: деионизированная вода ASTM тип I, < 0,1 мкСм/см (> 10 МОм-см)
Тепловая нагрузка и требования к охлаждению
Электролизер Охлаждение Жидкостное охлаждение, от 5 ºС до 50 ºС; от 1,4 до 6,9 барг
Охлаждающий агент Расход: до 133 л/мин, перепад давления ~ 1,7 барг
Максимальная тепловая нагрузка 28,7 кВт/97,
927BTU/час
58,4 кВт/199,
269BTU/час
88,1 кВт/300,
610BTU/час
Осушитель водорода и источник питания Охлаждение Жидкостное охлаждение, от 5 ºС до 40 ºС; от 1,4 до 6,9 барг
Охлаждающий агент Расход: до 76 л/мин, перепад давления ~ 1,0 барг
Максимальная тепловая нагрузка 4,8 кВт/16,
379BTU/час
8,4 кВт/28,
662BTU/час
12,1 кВт/41,
287BTU/час
Требования к электричеству
Рекомендуемое значение на предохранителе 100 кВА 200 кВА 250 кВА
Электропитание От 342 до 456 В (переменный ток), трехфазный, 50 Гц
От 432 до 528 В (переменный ток), трехфазный, 60 Гц
Соединения *Для детальной информации см. Руководство по эксплуатации*
Выход производимого водорода 1/4 '' Parker CPI™ прессуемый зажим для труб, нержавеющая сталь
Н22О вентиляционный порт 1 '' стандартная внутренняя трубная резьба, нержавеющая сталь
Вход для деионизированной воды 3/8 '' стандартная внутренняя трубная резьба, нержавеющая сталь
Подача и возврат охлаждающего агента Корпус электролизера: 1-1/2 '' стандартная внутренняя трубная резьба, латунь (Батарея ячеек);
1/2 '' стандартная внутренняя трубная резьба, латунь (Осушитель водорода)
Корпус источника питания 3/4 '' стандартная внутренняя трубная резьба, латунь (Охлаждение источника питания)
Дренажный выход 1/2 '' стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Вентиляционный выход кислорода 1 '' стандартная внутренняя трубная резьба, латунь
Электричество Подсоединено к входу отключающего автомата
Цифровой выход Ethernet
Система управления
Стандартные характеристики Полностью автоматизированное управление, кнопка запуск/выкл, E-stop. Встроенная система детекции утечки водорода. Самодиагностика ошибок и падения давления в системе.
Удаленный аварийный терминал Реле тип С 5 А, 250 В, 150 Вт макс. выключение
Удаленное выключение Предохранительная плата
Внешние характеристики
Размеры Ш х Д х В (установка ) Корпус электролизера: 2388 x 914 x 2007 мм
Корпус источника питания: 1880 х 914 х 2007 мм
Вес (установка ) 2041 кг 2449 кг 2812 кг
Класс IP66 для секции источника питания, IP56 для секции электролизера
Требования к окружающим условиям *Не замораживать*
Стандартное размещение Внутри помещения, уровень ± 1º, от 0 до 100 % влажности без конденсата, безопасная / неклассифицированная окружающая среда
Температура при хранении/перевозке От 5°C до 60°C
Диапазон температур окружающей среды От 5°C до 40°C
Диапазон высот - высота над уровнем моря до 2000 м
Вентиляция Надлежащая вентиляция должна быть обеспечена из безопасной окружающей среды в соответствии с IEC60079-10, Zone 2 NE
Меры безопасности и нормативные регламенты
Максимальное предусмотренное количество водорода при полной производительности 0.10 Nm3
4 SCF
0.009 kg
0.14 Nm3
5.4 SCF
0.013 kg
0.16 Nm3
6 SCF
0.014 kg
Вентиляция помещения (окружающая среда) Вентилятор нагнетает поток свежего воздуха со скоростью
до 8,5 м3/мин
Шум дБ на расстоянии 1 метр < 75
Сертификаты CE (ISO 22734-1, PED, ATEX, LVD, Mach, Dir., EMC); cTUVus (CSA, UL equivalent)
• Встроенная система получения дистиллированной воды
• Мониторинг точки росы
• Специализированный компьютер для регистрации данных
• Удаленная регистрация данных
• Комплект для работы вне помещений (от -10 до 40 °С)
• Сертификация по требованию заказчика
• Охлаждающее устройство, предназначенное для предприятий
• Комплект для работы при повышенной температуре окружающей среды (до 50 °С)
• Производство кислорода @ 1,5 барг (чистота 98%)
• Программируемое время работы
Proton Onsite предлагает широкий диапазон опций для проектирования систем Hogen, чтобы они наилучшим способом подходили для удовлетворения ваших потребностей. Для ознакомления со списком опций, доступных в настоящий момент, и обсуждения наиболее подходящего для ваших задач варианта, свяжитесь с вашим местным представителем. Proton Onsite имеет право изменять данный продукт без дополнительного уведемления.

Гегнераторы водорода другой производительности

Серия G

Модель G200 G400 G600
Производительность: см3/мин
200 400 600
Чистота 99.9999%
Выходное давление 8 бар

Серия S

Модель S20 S40
Производительность
м3/час
0.53
1.05
Чистота 99.9999%
Выходное давление 8 бар

Серия Н

Модель H2 H4 H6
Производительность
м3/час
2 4 6
Чистота 99.9995%
Выходное давление 15 бар / 30 бар

Серия M

Модель M100 M200 M400
Производительность м3/час 100 200 400
Чистота 99.9995%
Выходное давление 30 бар