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風(fēng)力發(fā)電制氫主要工藝流程有害氣體

時(shí)間:2023-03-21  來(lái)源:有毒氣體檢測(cè)儀  作者:贏潤(rùn)集團(tuán)
風(fēng)能作為重要的可再生能源,如果能夠加以利用將會(huì)是達(dá)成碳達(dá)峰目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)碳中和愿景的重要路徑,而利用發(fā)力發(fā)電,再利用電力電解水制取氫氣儲(chǔ)存,并在后續(xù)需要時(shí)燃燒氫氣進(jìn)行發(fā)電顯然是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能合理利用愿景的重要手段。該工藝流程其實(shí)是將風(fēng)力發(fā)電和電解水制氫兩個(gè)工藝進(jìn)行了結(jié)合,那么風(fēng)力發(fā)電制氫主要工藝流程有害氣體有哪些呢?一般而言,主要包括六氟化硫、二硫化碳、甲烷、硫化氫、氫氣、氧氣等,而在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用風(fēng)力發(fā)電制氫有害氣體報(bào)警器就是為了對(duì)這些有害氣體的濃度值進(jìn)行檢測(cè),避免發(fā)生危險(xiǎn)。
風(fēng)力發(fā)電制氫主要工藝流程有害氣體
風(fēng)力發(fā)電制氫主要技術(shù)原理
風(fēng)電制氫的基本思路是將風(fēng)力所發(fā)電量超出電網(wǎng)接納能力的部分采用非并網(wǎng)風(fēng)電模式直接用于電解水制氫,產(chǎn)生的氫氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存運(yùn)輸,應(yīng)用于氫燃料電池汽車等。風(fēng)電制氫技術(shù)系統(tǒng)配置如下圖所示。整套系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、控制/轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫/氧系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)等。其中,控制/轉(zhuǎn)化單元是整套系統(tǒng)最重要的部分??刂?轉(zhuǎn)化單元根據(jù)收集的實(shí)時(shí)信息對(duì)上網(wǎng)功率、制氫功率及燃料電池發(fā)電功率進(jìn)行決策,是保證系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。
風(fēng)力發(fā)電制氫主要工藝流程有害氣體
風(fēng)力發(fā)電的主要技術(shù)原理
風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電站主要由機(jī)頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成,各部分功能為:葉片用來(lái)接受風(fēng)力并通過(guò)機(jī)頭轉(zhuǎn)為電能,尾翼使葉片始終對(duì)著來(lái)風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能,轉(zhuǎn)體能使機(jī)頭靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能,機(jī)頭的轉(zhuǎn)子是永磁體,定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能,最后將電能儲(chǔ)存在高壓電站中。

電解水制氫的主要技術(shù)原理
1、固態(tài)氧化物電解水制氫
效率最高,但工作溫度高(700~900℃),壽命較低,電解槽啟停不便,目前仍處于初期示范階段,不適合應(yīng)用于海上風(fēng)電制氫;
2、固體聚合物陰離子交換膜電解水制氫
工作溫度較低(40~60℃),能夠?qū)崿F(xiàn)快速啟停,現(xiàn)尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)起步階段,短期內(nèi)無(wú)法應(yīng)用于海上風(fēng)電制氫;
3、堿性電解水制氫
是已充分產(chǎn)業(yè)化的成熟技術(shù),工作溫度適中(70~90℃),但啟停響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),電流密度較低,存在滲堿污染環(huán)境問(wèn)題,且需要對(duì)堿性流體進(jìn)行復(fù)雜的維護(hù)。此外,生產(chǎn)氫氣的輸出壓力較低,儲(chǔ)運(yùn)時(shí)需要額外加壓,一定程度上削弱了初期投資成本較低的優(yōu)勢(shì)。綜合來(lái)看,堿性電解水制氫技術(shù)更適用于陸上電解水制氫方案;
4、PEM電解水制氫
是未來(lái)極具發(fā)展前景的綠氫制取技術(shù),現(xiàn)已進(jìn)入初步商業(yè)化階段,與堿性電解水制氫相比,工作溫度更低(50~80℃),啟動(dòng)時(shí)間更快,電流密度增加到5倍,運(yùn)行更靈活,利于快速變載,與波動(dòng)性和間歇性較強(qiáng)的海上風(fēng)電具有良好的匹配性。而且電解槽結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積更小,氫氣輸出壓力更高,無(wú)腐蝕性介質(zhì)污染,更加安全可靠,因此特別適合應(yīng)用于海上集中式或分布式電解水制氫。

風(fēng)力發(fā)電制氫主要有害氣體
1、六氟化硫
主要存在于風(fēng)力發(fā)電后高壓變電站內(nèi);六氟化硫,在常溫常壓下是一種無(wú)色無(wú)味的氣體,既不屬于可燃易爆氣體,同時(shí)也不屬于對(duì)人體有毒有害氣體,但是其濃度過(guò)高時(shí)就是一種窒息劑,會(huì)導(dǎo)致呼吸困難、喘息、皮膚和黏膜變藍(lán)、全身痙攣,情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)四肢麻木,甚至窒息死亡。六氟化硫的職業(yè)接觸限值PC-TWA為6000mg/m3,臨界不良健康效應(yīng)為窒息。
2、二硫化碳
主要存在于油漆中,會(huì)緩慢揮發(fā)到空氣中;二硫化碳,在常溫常壓下是一種類似乙醚氣味的無(wú)色或淡黃色透明液體,具有一定揮發(fā)性,其揮發(fā)蒸汽既屬于可燃易爆氣體,同時(shí)又屬于對(duì)人體有毒有害的氣體。作為可燃易爆氣體時(shí),二硫化碳的爆炸極限為1.0%~60.0%VOL,環(huán)境空氣中的二硫化碳?xì)怏w濃度處于此范圍內(nèi)時(shí),遇明火、電弧、火花、高溫等就會(huì)發(fā)生爆炸;而作為對(duì)人體有毒有害氣體時(shí),二硫化碳的職業(yè)接觸限值PC-TWA為5mg/m3,PC-STEL為10mg/m3,臨界不良健康效應(yīng)為眼及鼻黏膜刺激,周圍神經(jīng)系統(tǒng)損害。
3、甲烷
甲烷(CH4),主要存在于廢物堆積處,在濕潤(rùn)厭氧的環(huán)境中經(jīng)過(guò)有機(jī)物的生化降解而構(gòu)成。甲烷的爆炸極限為5.0%~15.4%VOL,遇空氣或氧氣后,在一定條件下構(gòu)成一種高度易爆的混合氣體,遇火花、高溫、明火等就會(huì)發(fā)生爆炸。此外,甲烷對(duì)人基本無(wú)毒,但濃度過(guò)高時(shí),使空氣中氧含量明顯降低,使人窒息。當(dāng)空氣中甲烷達(dá)25%-30%時(shí),可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟(jì)失調(diào)。若不及時(shí)遠(yuǎn)離,可致窒息死亡。
4、硫化氫
在常溫常壓狀態(tài)下是無(wú)色、具有腐爛臭雞蛋氣味的氣體,劇毒,是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素,對(duì)粘膜有強(qiáng)烈刺激作用。硫化氫是一種急性毒性物質(zhì),吸入少量高濃度硫化氫,可在短時(shí)間內(nèi)致死。低濃度硫化氫對(duì)眼睛、呼吸系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)有影響。硫化氫的職業(yè)接觸限值MAC為10mg/m3,臨界不良健康效應(yīng)為神經(jīng)毒性、強(qiáng)烈黏膜刺激。
5、氫氣
氫氣在常溫常壓狀態(tài)下是一種無(wú)色無(wú)味極易燃燒且難溶于水的氣體,氫氣是發(fā)生爐中煤炭和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的主要?dú)怏w之一,在整個(gè)煤制氫裝置區(qū)內(nèi)氫氣的平均濃度值要明顯高于正常環(huán)境中的H2濃度水平。氫氣屬于極易發(fā)生燃爆的氣體,爆炸極限為4%~75.6%VOL,水煤氣制氫裝置區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣中的的氫氣濃度值處于此范圍內(nèi)時(shí)遇明火、電弧、火花、高溫等就會(huì)發(fā)生爆炸。
6、氧氣
以人體安全為基準(zhǔn),氧氣濃度值最小不得低于19.5%VOL,低于此濃度環(huán)境中的氧氣濃度含量就處于欠氧狀態(tài),對(duì)人體健康不利;而氧氣濃度的正常最大濃度不得超過(guò)23.5%VOL,高于此濃度值即為富氧狀態(tài),長(zhǎng)期處于過(guò)氧狀態(tài)下同樣對(duì)人體是不利的,情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致死亡,應(yīng)引起足夠的重視。

以采用進(jìn)口高精度氣體傳感器的ERUN-PG51S6固定在線式有毒有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀為例,可以同時(shí)檢測(cè)并顯示六氟化硫、二硫化碳、甲烷、硫化氫、氫氣、氧氣等氣體的濃度值,超標(biāo)聲光報(bào)警,并聯(lián)鎖自動(dòng)控制排氣風(fēng)機(jī)的啟停,測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果可通過(guò)分線制4-20 mA模擬信號(hào)量或總線制RS 485(Modbus RTU)數(shù)字量信號(hào)以及無(wú)線模式傳輸,通過(guò)ERUN-PG36E氣體報(bào)警控制器在值班室實(shí)時(shí)顯示有害氣體的濃度值,并相應(yīng)的觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作。
風(fēng)力發(fā)電制氫有害氣體報(bào)警器
風(fēng)力發(fā)電制氫有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀技術(shù)參數(shù):
產(chǎn)品型號(hào):ERUN-PG51S6
檢測(cè)氣體:SF6、CS2、CH4、H2S、H2、O2
量程范圍:0~1、10、100、1000、5000、50000ppm、100%LEL、20%、50%、100%Vol可選,其他量程可訂制
分 辨 率:0.001ppm(0-10ppm高精度)/0.01ppm(0~10 ppm);0.01ppm(0~100 ppm),0.1ppm(0~1000 ppm),1ppm(0~5000 ppm以上); 0.1%LEL;0.01%、0.001%Vol
方法原理:電化學(xué)、催化燃燒、紅外、半導(dǎo)體、PID光離子等可選
精度誤差:≤±2%F.S.(更高精度可訂制)
顯示方式:報(bào)警器2.5寸彩屏現(xiàn)場(chǎng)顯示濃度值;控制器主機(jī)9寸彩屏值班室顯示濃度值
報(bào)警方式:現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警,值班室聲光報(bào)警
數(shù)據(jù)傳輸:4-20mA、RS485,可選無(wú)線傳輸
防護(hù)功能:IP66級(jí)防水防塵
防爆功能:隔爆型,Ex d ⅡC T6 Gb級(jí)防爆

以上就是關(guān)于風(fēng)力發(fā)電制氫主要工藝流程有害氣體的相關(guān)介紹,利用棄風(fēng)電力,解決風(fēng)電大發(fā)或電網(wǎng)容量有限時(shí)產(chǎn)生的棄風(fēng)問(wèn)題,同時(shí)有效降低制氫成本;同時(shí)風(fēng)能也是可再生能源,能夠減少溫室氣體的排放。但是在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電制氫工藝流程中,由于電力儲(chǔ)存和水電解制氫工序過(guò)程存在六氟化硫、二硫化碳、甲烷、硫化氫、氫氣、氧氣等有害氣體,因此需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用風(fēng)力發(fā)電制氫有害氣體報(bào)警器,以免發(fā)生氣體燃爆或人員中毒等風(fēng)險(xiǎn)。
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