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制氢设备的运行与维护

发布时间：2011/4/12 阅读次数：1415 字体大小: 【小】【中】【大】

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制氢设备的运行与维护

一、制氢设备的正常运行和维护

（1）电解槽的液位保持在规定范围内，防止由于液位过低而造成氢、氧气体混合，以及由于液位过高而增加气体排出阻力，引起氢、氧侧压力不平衡，造成氢、氧气体互相渗透。

（2）经常检查分离器与洗涤器的液位，保持氢、氧两侧的压力平衡。

（3）调节分离器的冷却水量，使氢、氧侧导气管的温度控制在60±5℃，不得超过规定的温度值。

（4）定期检查电解槽的极间电压，与规定值的偏差不得超过0.3V。

（5）氢、氧侧压力调节器的水位差不得超过100mm。

（6）定期进行气体分析及电解液浓度分析。

（7）定期检查干燥器中的干燥剂，如失效，则需及时更换，定期清洗碱液过滤器的滤网。

（8）随时根据用气量调节设备出力，检查漏泄情况。

（9）当运行中出现紧急情况，如电气设备短路、爆鸣、气体纯度急剧降低、电解槽严重漏泄、槽温过高等，应立即停车。通常使用事故按钮切断电源，再打开气体放空阀，并及时进行处理。

二、制氢设备的检修

制氢设备应定期进行小修和大修。当出现电解槽严重漏泄、气体纯度急剧下降、极板腐蚀严重、石棉垫损坏严重等威胁安全生产的情况时，必须随时进行检修。

在检修时，必须做好材料和工具的准备工作，做好技术保安措施，严格遵守检修规程，对设备进行解体、清洗、组装，以及通过试验进行验收，经过试车，测试各项参数是否达到设计指标。

制氢设备大修后还应进行设备系统涂色：氢系统涂绿色；氧系统涂天蓝色；氮系统涂棕色；二氧化碳系统涂黑色白环；碱系统涂黄色；工业水系统涂黑色；凝结水系统涂绿色蓝环；储气罐涂白色。

三、制氢设备常见异常及其处理

1、氢气和氧气的纯度不合格

1.1、原因

（1）石棉隔膜布因长期工作而破裂或稀薄，致使氢、氧气体互相混合、渗透。

（2）电解小室的进液孔或出气孔被堵，或气体总出口、碱液循环系统被堵，气体产生压差而相互渗透。

（3）极板与框架之间短路，框架发生电化反应或充当中间电极而发生“寄生电解”，产生气体。

1.2、处理方法

（1）停机更换石棉布。

（2）冲洗电解槽，使被堵塞的系统畅通。

（3）检查极间电压，消除电气短路。

2、氢气的湿度不合格

2.1、原因

（1）电解槽运行温度过高，带走大量水蒸气。

（2）洗涤器和冷却器的冷却水量不够。

（3）冷却器底部存水过多。

（4）干燥器内的分子筛失效。

2.2、处理方法

（1）降低电解槽运行温度。

（2）加大洗涤器和冷却器的冷却水量。

（3）排除冷却器底部的存水。

（4）更换干燥器内的分子筛。

3、电解槽漏碱液

3.1、原因

（1）用于密封和绝缘的石棉橡胶垫失去柔性，或拉紧丝杠的螺丝松动，紧度不够。

（2）腐蚀使石棉橡胶垫强度降低，甚至使槽体部分金属被破坏。

3.2、处理方法

（1）紧固电解槽或更换石棉胶垫。

（2）定期清洗电解槽，避免由杂质短路而产生局部高温，减缓腐蚀作用。

4、电解槽运行温度过高

4.1、原因

（1）电解槽过负荷运行。

（2）电解液浓度过大或碱液循环管堵塞。

（3）分离器的冷却水量不够。

4.2、处理方法

（1）降低电解槽的负荷。

（2）重新配制电解液或冲洗碱液循环管。

（3）加大分离器的冷却水量

5、电解槽极间电压过高或过低

（1）极间电压降低，同时也现气体纯度降低，并且氢气纯度下降较明显。这可能是由于电解槽隔膜框、气道环和液道环处存在金属沉淀物或损失的石棉密封垫而造成短路现象，使极间电压降低，隔膜框参加电解，影响气体纯度。

解决的方法是查出短路原因后，消除金属沉淀物质或修补石棉密封垫，极间电压和气体纯度即可恢复正常。如经清洗后仍然无效，则应拆开液道和气道检查并进性处理。

（2）极间电压升高，同时伴有气体纯度下降，一般是由于隔间出气孔和碱液、气流管被堵塞，造成隔间液面过低。也可能是由于碱液浓度过低或电解槽内液面过低造成的。另外极板腐蚀严重，石棉布上附着沉淀物过多，也会造成电流密度和电阻增大，致使片间电压升高。在检查出事故原因后，可采取相应措施进行处理，一般可恢复正常。若仍然不见好转，则须进行解体大修。

6、氢、氧压力调节器调整失灵

6.1、原因

（1）针型阀关闭不严或浮筒被卡住。

（2）浮筒行程不合适，造成水位不正常。

（3）氢、氧事故排气门不严密。

6.2、处理方法

（1）检修针形阀或放开卡死的浮筒。

（2）对故障浮筒进行重新调整。

（3）检修氢、氧事故排气门。

7、电解槽的绝缘不良

造成绝缘不良的原因主要是检修后存有金属异物；石棉橡胶垫上碱晶体在潮解后流到绝缘子或绝缘套管上；绝缘套管经蒸煮夹紧后有裂缝，水和碱残存于裂缝中；以及石棉橡胶垫片破裂等。

处理方法是，用1%硼酸水擦洗绝缘器件，然后用纯水擦洗，再用空气吹干。更换有裂缝的绝缘套管及损坏的石棉橡胶垫。清洗全部绝缘零部件后，再用蒸汽通入分离器冷却管，保持电解槽液位高于出气管中线以上，并进行逆循环，然后加热至绝缘合格为止。

8、电解槽产生内部爆鸣

爆鸣必须具备两个条件：一是槽内有爆鸣气，二是槽内有火源。如果槽内由于各种原因造成氢、氧气体混合或吸入空气，就可能形成爆鸣气。另外，金属杂质积存或气道圈里存在金属毛刺，它们在冲击电压的作用下，产生尖端放电或产生电弧，当爆鸣气遇到电火花时就会产生爆鸣。

防止槽内产生爆鸣的方法是：保持槽内清洁，避免在送电时产生火花，加强槽体密封，使停槽后空气不能吸入，另外，在启动前必须用氮气进行吹扫。

9、制氢设备的出力降低

制氢设备出力不足，主要是由于电解槽内的电阻过大，因为在额定电压下，难以达到额定电流值。此外由于发生副反应和漏电损失，电流效率降低，也造成制氢设备出力不足。通过采取如下措施，可以提高设备的出力：

（1）保证电解液的KOH浓度在300~400g/L，使碱液密度在1.25~1.30cm³之间，此外，还应设法消除阀门和其他部位的电解液泄漏。

（2）通过适当提高电解液的温度来增加其导电性能和降低氢、氧超电位。一般可以通过控制氢气的出口温度在50~60℃来实现对电解液的温度控制。值得注意的是，应在提高电解液温度时，密切观察电解槽的腐蚀情况。

（3）保持一定的液面高度。液面过低会使电阻增大，当电压一定时，就会使电解电流降低，影响设备出力。

（4）经常清洗电解槽，清除杂质，这样可以减小电解槽的内阻，有利于提高出力。

（5）增加电解液的循环速度，可促使电解液的浓度均匀、温度降低，并使电解液的含气度降低。可在分离器与电解槽之间增加一台循环泵和冷却器来加快电解液的循环。但电解液的循环速度也不宜过快，否则会使电解液与气体不能充分分离，从而影响气体的纯度，增加碱液的消耗。

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