制氢系统故障浅析与解决

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1、制氢系统故障浅析与解决刘志江，孙锋伟（华电包头发电有限公司，内蒙古，包头，013014）[摘要]内蒙古华电包头发电有限公司制氢系统存在着产氢量低、整流柜过热、左右侧电解槽电流偏差大、氢氧侧液位偏差大、产氢的纯度和湿度合格率都低等问题。针对以上问题通过系统的原因排查、运行方式优化、缺陷治理等工作，使得制氢系统产氢量达到设备的额定出力，并解决了整流柜运行中的过热问题，产氢纯度达到99.8%以上，产氢湿度可达到-50℃以下，均达到了设计要求。[关键词]制氢系统氢气纯度氢气湿度整流柜1前言华电包头公司制氢系统使用的设备为天津市大陆制氢设备有限公司生产的

2、HDQG/3.2-Ⅳ型中压水解制氢装置。该装置采用微机控制，压力、温度和氢、氧分离器清洗液位差可进行自动调节，干燥器的再生时间及再生温度自动控制。装置的工作压力、温度、氢液位、氧液位、氢气纯度和氧气纯度集中显示。在干燥器再生开始及结束时，有自动声光报警。若氢阀后压力、冷却水压力、气源压力、氢氧液位上下限、氢氧纯度产生偏差时能自动声光报警；若装置的压力、温度、氢氧液位、碱液循环量、气源压力等主要参数严重偏离正常值，而又不能及时处理时，该装置能自动声光报警并停车；装置的主要参数——压力，设置了双重独立系统，当系统压力控制失灵，装置的运行状态达到危险

3、值时，该独立系统自动声光报警并停车。制氢系统的有关参数见表1。装置由主体电解槽和框架部分、整流、控制柜及自控仪表、送水泵、水箱、碱箱及配套设备（电源柜、动力柜、干燥装置、氢气储罐、压缩空气储罐、氢排水水封）等组成。电解槽电源采用可控硅整流，将交流电380V变为直流供给，氢氧化钾溶液作为电解质，以五氧化二矾为添加剂，电解除盐水来获得高纯度氢气，满足发电机补氢的需要。(1)．氢气系统：2制氢系统运行中存在的问题及原因分析、解决经验制氢站因设计、设备本身质量等诸多问题造成在运行中出力小，整流柜过热以及纯度及露点经常达不到标，具体表现为：2.1制氢站电

4、解槽额定电流为460A，额定出力为10Nm3/h，但目前运行电流高于440A时就已经造成整流柜过热，被迫设置一台风机强制吹风冷却，但是其出力仅为8Nm3/h左右。原因分析：电解槽在长期运行条件下，因碱液中杂质的带入、电解液受复杂的外部条件及电解槽内部绝缘材料老化等因素的影响而生成沉淀，并沉积在电解槽中，堵塞电解小室极板及通流部位，造成运行中超出电解槽额定电流，同时造成整流柜过热。为了保证整流柜的运行安全，被迫降低产氢量来解决整流柜过热问题，从而导致了系统产氢量达不到额定出力的问题。解决办法：1、对整流柜进行了全面的系统冲洗。排放掉系统碱液，接入

5、外接动力冲洗水泵，用纯净的除盐水对电解槽进行正、反两个回路的彻底冲洗。2、对整流柜电气元件进行检修和维护、吹扫等。运行效果：通过上述方法处理后，电解槽运行中电流为458A，系统产氢量可达到10Nm3/h的额定出力。2.2电解槽左侧电流为440A，右侧电流为475A，电流偏差较大。原因分析：电解槽内部由于生成沉积物、结垢或腐蚀等问题，造成两侧运行中负荷不一致，导致运行中电流偏差。解决办法：同上，对整流柜进行了全面的系统冲洗运行效果：通过上述方法处理后，电解槽左侧电流及右侧电流均为458A，负荷平衡。2.3电解槽运行中氢侧及氧侧电解液液位严重不平衡

6、，氢侧比氧侧低20cm左右，经常造成系统液位失调而保护停车。原因分析：分离器后氢侧出口气动调节门存在缺陷，不能随压力波动很好的调节开度，导致两侧运行中液位严重不平衡。解决办法：更换氢侧出口气动调节门。运行效果：氢、氧侧液位达到要求液位，液位平衡问题得到有效解决。2.4制氢站产氢露点要求在-50℃以下，处理前露点大多在-45℃左右。原因分析：1、干燥器及附属管路阀门等存在泄漏现象。2、分子筛质量问题。解决办法：1、更换碳分子筛，检查并处理干燥器及附属管路阀门等泄漏点。2、对干燥器运行中上部和下部的加热温度进行调整，提高上部和下部的加热温度各50℃

7、。运行效果：制氢站产氢露点已经达到-50℃以下，符合产氢露点要求。2.5制氢站产氢纯度要求大于99.8%，目前产氢纯度在99.65%左右。原因分析：1、电解液浓度不达标。2、电解槽内部有沉积物、结垢等腐蚀产物。3、氢氧化钾、五氧化二钒等质量达不到要求。解决办法：1、更换质量优良的氢氧化钾、五氧化二钒等药剂。2、配制纯度合格的电解液。3、对电解槽进行彻底清理和冲洗。运行效果：目前制氢站产氢纯度已达到99.80%以上。3经验总结制氢站在运行过程中出现的以上问题为比较普遍，原因也是各种各样的，如何解决这些问题，需要根据各自实际情况分别进行原因分析和制

8、定治理方案，有时需要反复多次排查和整改。为了保证制氢站的安全可靠运行，除了要按照设备运行要求、各厂的运行规程以及电力行业标准执行之外，更要加强设备维护