提高制氫裝置的穩(wěn)定性

劉丁丁，米海軍，李專成

(陜西北元化工集團，陜西 榆林 719000)

提高制氫裝置的穩(wěn)定性

劉丁丁*，米海軍，李專成

(陜西北元化工集團，陜西 榆林 719000)

制氫裝置；電流波動；不穩(wěn)定;事故

某制氫裝置系統(tǒng)開車以來一直運行不穩(wěn)定，電流有波動情況。分析電流波動原因可能有：整流柜控制電源與動力配電接在一起，并且公用零線串接在一起，如果零線有1個點斷開就會造成停車事故；3臺制氫整流柜的控制電源與動力配電裝置電源取自同一段，如果啟動大型負荷的設備也會引起制氫的電流波動；在操作過程中電流提升太快也會引起電流波動；提升電流旋鈕的選擇不當?shù)仍驅(qū)е轮茪溲b置不穩(wěn)定運行。從多個方面提高制氫裝置的穩(wěn)定性，從而達到安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)質(zhì)高效的運行的目的。

1 制氫裝置簡介及制氫工藝

1.1制氫裝置簡介

制氫裝置由3臺制氫變壓器和3臺整流柜以及3臺電解槽和3臺配電高壓柜，后臺監(jiān)控組成，制氫裝置的連鎖共有20個。

1.2制氫工藝

電解制氫系統(tǒng)包括了水電解制氫裝置，主要設備有電解槽、附屬設備框架、整流變壓器、整流柜、儀表柜、堿液箱等。水在電解槽內(nèi)在直流電的作用下被分解為1份氫氣和1/2份氧氣，生成的氫氣和氧氣與電解液一起被送至附屬設備框架內(nèi)的氣液分離器進行氣液分離，氫氣和氧氣分別經(jīng)過氣液分離器、氫氣、氧氣冷卻器、捕滴器、汽水分離器，然后在控制系統(tǒng)的控制下外送；電解液在循環(huán)泵的作用下經(jīng)過氫、氧堿液過濾器、氫、氧堿液冷卻器然后返回電解槽繼續(xù)進行電解。系統(tǒng)的壓力是通過壓力控制系統(tǒng)和差壓控制系統(tǒng)自身形成的，從而滿足后級工藝和貯存的要求。

水電解制氫設備流程示意圖如圖1所示。

圖1 水電解制氫設備流程示意圖Fig.1 Process flow diagram of hydrogen preparation by water electrolysis

2 調(diào)查現(xiàn)狀

2.1制氫故障調(diào)查

制氫有3臺制氫變及3臺整流柜，3臺電解槽，1號制氫變和3號制氫變于2015年出現(xiàn)單臺停車共10次。3臺連鎖跳停共4次。

2.2疑難故障

經(jīng)常出現(xiàn)氫氧差連鎖跳停，堿液循環(huán)泵于2015年7月至11月出現(xiàn)跳停4次，但查不出跳停原因。

2.3電流波動

1號及3號電流調(diào)節(jié)旋鈕于2015年出現(xiàn)8次故障，導致電流波動，須停電處理。

2.4接線不規(guī)范

控制柜內(nèi)共用零線串接，沒有獨立，不易檢修，易造成停車事故。

3 制氫跳閘原因分析

3.1制氫連鎖程控柜跳閘原因

制氫連鎖程控柜跳閘原因包括：氫分離液位高，氫分離液位低，氧分離液位高，氧分離液位低，氫氧分離液位差大，氫側(cè)堿液流量低，氧側(cè)堿液流量低，程控柜急停按鈕，氧分離器壓力高 (變送器) ，氧分離器壓力高 (壓力表) 連鎖，槽溫高，儀表氣壓力低等。

3.2制氫連鎖整流柜跳閘原因

制氫連鎖整流柜跳閘原因有：缺相(熔斷器燒斷)，直流電流過流(大于7 200 A) ，整流柜急停按鈕，整流柜冷卻水壓力低，可控硅超溫，變壓器油溫高報警，變壓器油溫高連鎖，變壓器重瓦斯等。

4 制氫設備運行不穩(wěn)定因素的分析及防范措施

4.1電流波動較大的原因

(1)工藝電解液流量不穩(wěn)定引起電流波動。

(2)升、降電流操作不規(guī)范引起電流波動，升、降電流過快導致電流波動。

(3)升、降電流的旋鈕品質(zhì)差引起電流波動，因為升、降電流應在后臺電腦上遠程控制，因現(xiàn)場都用旋鈕操作，只有在后臺故障的情況下才用旋鈕操作。

(4)整流控制柜內(nèi)元件及電路板故障引起電流波動。

(5)電流傳感器接線接觸不良也能引起電流波動。

(6)供電電壓波動大也可引起電流波動。

4.2控制柜接線分析

整流柜控制電源與動力配電接在一起并且與公用零線串接在一起，如果有1個點斷開，就會造成停車事故。

4.3堿液循環(huán)泵跳停原因的分析

(1)電網(wǎng)系統(tǒng)不穩(wěn)定，導致跳停。

改進措施：加裝UPS 裝置，提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的電源。

(2)電動機長時間運行，絕緣老化，故障跳停。

改進措施：崗位人員加強巡檢，按時潤滑電動機，定期檢維修。

(3)氫氧差連鎖導致堿液循環(huán)泵跳停。

改進措施：將氫氧差液位控制在合理范圍內(nèi)，嚴禁觸發(fā)連鎖。

(4)堿液流量過大，超出泵體揚程，導致跳停。

改進措施：控制堿液流量在合理范圍內(nèi)。

4.4制氫電流波動較大防范措施

(1)控制穩(wěn)定的電解液的流量。

(2)嚴格按規(guī)程要求進行升、降電流的操作，杜絕違章操作。

(3)升、降電流時將旋鈕打到遠控，在后臺操作。

(4)維護整流控制柜內(nèi)元件，須更換的及時更換，加強巡檢。

(5)檢查電流傳感器的接線。

(6)提供供電質(zhì)量。

防范措施：技改整流柜控制電源，由原來的公用零線串接改為零線小母排。

此外，分流器接線松動容易引起電流波動，須定期緊固。

5 技改措施

針對以上影響制氫裝置穩(wěn)定運行的因素進行了一系列的技改。

(1)技改公用零線串接而導致連鎖跳停制氫。

(2)后臺增加提升電流程序，降低人員操作的不穩(wěn)定性，避免電流調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)(易損件)的損壞。

(3)技改因防晃電電源模塊故障造成軟水泵跳閘進而引起制氫跳閘。

通過技改，有效地保障了制氫裝置的穩(wěn)定運行。

技改前：整流柜控制電源與動力配電接在一起并且公用零線串接在一起，如果有一個點斷開就會造成停車事故。

技改后：技改整流柜控制電源，由原來的公用零線串接改為零線并聯(lián)回零。

技改前：現(xiàn)場電流調(diào)節(jié)為旋鈕式，主要由人工手動調(diào)節(jié)，易造成電流較大波動。

技改后：電流調(diào)節(jié)控制精確，不易造成提電流時出現(xiàn)較大波動及正常運行時出現(xiàn)電流波動的現(xiàn)象。

6 實施后效果

(1)制氫穩(wěn)定長周期運行未出現(xiàn)人員或電氣的直接原因造成制氫跳停。

(2)未出現(xiàn)電流波動現(xiàn)象。

(3)保障了氫氣的供應，未出現(xiàn)因氫氣而造成降流量的現(xiàn)象。

(4)為公司創(chuàng)造了效益，達到了降本增效的目的。

7 結(jié)語

通過對制氫穩(wěn)定性研究與學習，達到了制氫安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)質(zhì)高效的運行的最終目的，同時增強了業(yè)務技能，提高了員工自主鉆研、自主創(chuàng)新的能力，形成了團隊合作、共同學習、共同研究、共同成長的良好氛圍。

[1] 馬驥.水電解制氫裝置在氯堿生產(chǎn)中的應用[J].氯堿工業(yè)，2015，51(9):22-24.

[編輯：蔡春艷]

Improvedstabilityofhydrogenproductionplant

LIUDingding,MIHaijun,LIZhuancheng

( Shaanxi Beiyuan Chemical Industry Group,Yulin 719000 ,China )

hydrogen production equipment; current fluctuation; instability; accident

A hydrogen production system had operated unstably since its commissioning and current had fluctuated. The possible causes of current fluctuation were analyzed. The rectifier control power supply and power distribution were connected together,and the common zero lines were connected in series,so one point off-contact in the zero line would cause a shutdown accident. The control power supply for three sets of hydrogen rectifier and the power supply for power distribution device were taken from the same grid,so the current for hydrogen production would fluctuated if a large load of device started-up. Too-fast-rise of current during operation would cause current fluctuations. Improper knob for rising current would lead to unstable operation of hydrogen plant. The stability of hydrogen production device were improved from many aspects so as to realize safe,stable,long-period,full-load,high-quality and efficient operation.

TQ028.2

B

1008-133X(2017)07-0017-03

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劉丁丁(1991—)，男，助理工程師，2011年參加工作， 一直從事供配電維護、檢修、運行方面工作，現(xiàn)任陜西北元化工集團化工分公司動力檢修分廠305運行一班主操。

2017-02-02