QDQ2-1型水電解制氫中常見問題及解決方法

張令振

（西寧市氣象局，青海 西寧 810000）

水電解制氫設備是我國高空氣象探測業(yè)務系統(tǒng)的重要組成部分。近年來，我國各高空臺站水電解制氫設備的建設取得了很大的發(fā)展，絕大多數(shù)臺站已完成了由化學制氫向水電解制氫的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了制氫工作的現(xiàn)代化，極大地降低了業(yè)務人員的勞動強度，有效地提高了制氫過程中的安全系數(shù)，徹底解決了化學制氫造成的環(huán)境污染問題。與此同時，制氫設備的安全使用、維護、維修變得十分重要。

西寧市氣象站QDQ2-1型電解水制氫設備，于2009-07-16建成并正式投入業(yè)務運行，依據(jù)多年來使用電解水制氫設備的工作經(jīng)驗，本文對制氫過程中易出現(xiàn)的故障，有針對性地提出解決方法，并總結(jié)出制氫工作中的注意事項，以期在今后的使用、維護、維修過程中及時排除故障，保障探測業(yè)務的正常運轉(zhuǎn)。

1 制氫時壓力不斷下降的原因及解決辦法

1.1 壓力下降的原因

在制氫過程中工作壓力不斷緩慢下降，工作人員需要經(jīng)常增壓，這樣才能保證正常的工作壓力或使增壓非常緩慢。造成這種情況主要有2方面的原因：①氫、氧平衡閥膜片調(diào)整不當或平衡閥膜片有裂縫；②減壓閥關(guān)不嚴而漏氣。

1.2 解決辦法

針對上述問題，有2種解決方法：①調(diào)整氫、氧平衡閥膜片或更換平衡閥膜片；②更換減壓閥。

注意在正常工作中，減壓閥的開關(guān)動作用力要適度，不要因擔心關(guān)不緊而經(jīng)常在關(guān)閉閥門后仍用力扭，進而導致閥門的頂針磨損，造成閥門關(guān)不嚴而漏氣，使工作壓力下降。

2 氫、氧液面故障、產(chǎn)生原因及解決辦法

2.1 氫故障現(xiàn)象及原因

打開儲氫閥后，氧液位急劇上升，氫液位急劇下降。故障產(chǎn)生的原因有：氫分離除霧器出口堵死、氫平衡閥堵死或膜片調(diào)整不當、儲氫進氣閥沒有打開、止回閥卡死打不開、儲氫管路被堵死。

2.2 氧故障現(xiàn)象及原因

打開儲氫閥后，氧液位急劇下降，氫液位急劇上升。故障產(chǎn)生的原因有：氧分離除霧器出口堵死、氧平衡閥堵死或膜片調(diào)整不當、氧放空閥沒有打開、氧氣管路被堵死。

2.3 氫、氧故障的解決方法

氫、氧故障的解決方法有：①清洗氫、氧分離除霧器；②清洗、調(diào)整氫、氧平衡閥；③清洗或更換止回閥；④清潔管路，可用儲氫罐內(nèi)的高壓氣體吹出管路中的雜質(zhì)；⑤檢查應該打開的閥門是否打開。

2.4 維修、維護方法及注意的事項

可以采用分段檢查的方法來判斷故障產(chǎn)生的部位。例如打開儲氫閥后發(fā)現(xiàn)氧液位急劇上升，氫液位急劇下降，這時可以把氫儲存管路上止回閥后面的管路斷開，看止回閥是否正常出氣。如果正常，則是管路堵塞。如果不出氣，將止回閥前面的管路斷開，看是否正常出氣。如果正常，則是止回閥的問題。如果不出氣，可以在關(guān)機的狀態(tài)下將氫分離除霧器上端的管路斷開，然后開機看是否正常出氣。如果正常，則是氫平衡閥的問題。如果不出氣或出氣很小，則是氫分離除霧器出氣孔堵塞了。需要特別注意的是，在進行這一步開機檢查時，人要遠離制氫機，避免堿液噴到人身上，并且要及時關(guān)機。在清洗、調(diào)整氫、氧平衡閥時，應注意膜片的安裝要正確，還要檢查頂針是否有磨損，調(diào)整的間隙要適中，一般為3 mm，可通過增、減墊片來調(diào)整，用定位銷來調(diào)整頂針是否垂直。如果調(diào)整的間隙過小，氫液位過低的現(xiàn)象依然無法排除。

3 制氫過程中的注意事項

3.1 定時測量電解槽的電壓

3．1．1 測定電解槽小室電壓

應按規(guī)定在每次開機后、制氫過程中、關(guān)機前，間隔3 h測量一次小室電壓，正常值均應小于等于2.4 V。小室電壓除與總電壓密切相關(guān)外，還與室內(nèi)溫度與制氫機工作溫度有關(guān)——溫度越高，則小室電壓越低。因此在正常情況下，剛開機時小室電壓自然最高，且第一個與最后兩個小室電壓一般比其他小室電壓要高。

3．1．2 檢查電源控制柜報警系統(tǒng)和電壓值

額定直流電壓一般在60～70 V之間，在工作過程中不宜超出此范圍。通過對以上各部位電壓的測定，并結(jié)合氣體純度變化情況，可以判斷電解槽出現(xiàn)不正常情況的原因所在，以便及時采取對策消除，保證電解槽安全、正常運行。

3.2 定期清洗電解槽

電解槽工作6 000 h需清洗一次。因為經(jīng)過一段時間的工作，電解槽內(nèi)會積聚微量的雜質(zhì)，有可能會使儲氫氣體純度下降，還會影響到制氫過程中的小室電壓，使其過高或過低。電解槽的清洗對穩(wěn)定氣體純度能起到一定的作用，且能清除槽內(nèi)部分雜質(zhì)，但清洗過程中要消耗一部分電解液，因此應適當清洗。

3.3 配制好的電解液不宜長期與空氣接觸

氫氧化鉀和氫氧化鈉電解液很容易吸收空氣中的二氧化碳而生成碳酸鉀和碳酸鈉，使電解液中碳酸根大量增加，致使碳酸鹽的含量增大。碳酸鹽的溶解度隨溫度的變化而變化——溫度高，溶解度大；溫度低，溶解度小。

電解槽工作溫度較低時，便有顆粒狀的碳酸鹽析出，沉積于電解小室及其氣體小管和堿液管中，嚴重時會發(fā)生堵塞現(xiàn)象，所以，配制好的電解液不宜長期與空氣接觸。電解槽運行中，碳酸鹽會逐漸積累，因此，要測定電解液中的碳酸鹽含量。

3.4 自來水管道結(jié)冰

制氫室要求室溫在0℃以上，因此一般情況下不易發(fā)生管道結(jié)冰現(xiàn)象，但在高寒氣候下，當室外氣溫低于-20℃時，則應注意自來水是否通暢，及時發(fā)現(xiàn)問題，以免制氫機體溫度過高，對設備造成損耗。

3.5 檢查儲水容器的儲水量

每次上水前一定要先檢查儲水容器中的蒸餾水是否充足，尤其是在容器底部有一定沉積雜質(zhì)需要清洗前，應在上水時密切注意水位，不可使水位低于容器出水口上沿，否則容易在上水過程中將雜質(zhì)吸起阻塞止回閥，導致無法正常上水，或使氫、氧分離除霧器出氣口堵死而造成液面的高差非常大。出現(xiàn)這種情況要及時停機清洗。

3.6 注意室內(nèi)外通風

高溫季節(jié)應注意制氫室內(nèi)通風，尤其是控制室。即使制氫機工作溫度正常，也會發(fā)生故障停機情況，這是因為控制室機體溫度過高。當室溫過高時，應及時打開室內(nèi)門窗通風，同時打開配電機柜前后門通風。

4 結(jié)論及討論

本文筆者在長期制氫工作中總結(jié)、凝練了制氫過程中工作壓力不斷下降的原因及解決辦法，氫、氧液面常見的故障現(xiàn)象、產(chǎn)生原因及解決辦法，制氫過程中的注意事項。本文提出的解決方法實用、可靠，可為同類臺站業(yè)務工作中遇到類似故障時提供參考依據(jù)，同時為制氫工作人員了解水電解制氫機的基本原理、熟練掌握操作流程、確保安全工作提供理論基礎。