Aplikacje wodorowe

Zawory Bezpieczeństwa LESER dla aplikacji wodorowych

Już dziś na całym świecie produkuje się ponad 600 miliardów metrów sześciennych wodoru rocznie dla przemysłu przetwórczego. Wodór jest podstawowym materiałem w wielu gałęziach przemysłu, np. w rafineriach, w produkcji amoniaku lub w innych procesach chemicznych. Wodór jest produkowany w procesach chemicznych lub elektrolizy z wykorzystaniem energii elektrycznej.

Oprócz tych potrzeb, technologia wykorzystania wodoru jako źródła energii w silnikach spalinowych lub ogniwach paliwowych jest obecnie gotowa do zastąpienia w przyszłości produktów ropopochodnych.
Zalety wodoru jako nośnika energii są następujące:

Neutralny ślad CO₂: Wodór wytwarzany z energii odnawialnych jest nośnikiem energii i surowcem podstawowym neutralnym pod względem emisji CO₂.
Elastyczne magazynowanie energii: Wodór wytwarzany z energii odnawialnych może być magazynowany w postaci ciekłej lub gazowej w zbiornikach i cysternach. Jest on dystrybuowany na danym obszarze za pomocą mobilnych zbiorników i istniejących gazociągów.
Power to X: Wodór może być elastycznie wykorzystywany jako nośnik energii w ogniwach paliwowych, paliwo w silnikach spalinowych oraz jako substytut koksu w produkcji stali. Po dodaniu CO₂ może być również stosowany jako paliwo i surowiec opałowy.

Hydrogen_Embrittlement — Kruchość wodorowa

Wstawka: Kruchość wodorowa

Przyczyna:
Wodór atomowy (H) powstaje na powierzchniach metalowych w kontakcie z wodorem, na przykład w procesie galwanizacji. Wnika on w strukturę metalu i tworzy tam wodór cząsteczkowy (H2).

Efekt:
Metal traci elastyczność i pęka bez fazy rozszerzania.

Rozwiązanie LESER :
Stal austenityczna, np. 1.4404, którą firma LESER standardowo wykorzystuje do produkcji płyt i tulei siedzisk w aplikacjach wodorowych, jest w dużej mierze niewrażliwa na kruchość wodorową.

Produkty LESER dla różnych aplikacji wodorowych

Preferowane są następujące grupy produktów:

LESER zaleca austenityczne stale nierdzewne , takie jak standardowe materiały LESER 1.4404/316L lub 1.4408/CF8M dla zwilżanych elementów zaworu bezpieczeństwa . Materiały te są niewrażliwe na kruchość wodorową. To, czy należy użyć materiału odlewanego czy kutego, zależy od odpowiednich warunków aplikacji .

Zawory LESER Bezpieczeństwo od lat sprawdzają się w temperaturach kriogenicznych od -150 °C/-238 °F do zera absolutnego. Aby uzyskać najlepsze wyniki plombowania w tych warunkach, zalecana jest następująca konfiguracja produktu :

Bezpieczeństwo zawór z dyszą - Grupa produktów API Typ 5264
Powierzchnie metalowe - wersja standardowa
Stellitowane dysze - LESER kod opcji J25
Stellitowane dysza - LESER kod opcji L65

Wodór w postaci gazowej, wysoce sprężonej lub skroplonej, skontaktuj się z nami, a my znajdziemy odpowiednie rozwiązanie dla Twojej aplikacji . LESER testuje zawór bezpieczeństwa dla aplikacji kriogenicznych na własnym stanowisku testowym.

Aplikacje referen cyjne LESER

LESER obejmuje cały łańcuch wartości wodoru. Od produkcji w zakładach przetwórczych, sprężania za pomocą sprężarek wysokociśnieniowych, dystrybucji w zbiornikach, rurociągach i systemach tankowania, po zużycie w mobilnych zbiornikach na statkach i ogniwach paliwowych.

Wodór - od produkcji do wykorzystania

Wytwarzanie energii

Produkcja H2

Suszenie i przechowywanie

Transport

Zastosowanie

Wytwarzanie energii dzięki energii słonecznej

Solarkraftwerke — Elektrownia paraboliczna; Elektrownia Fresnela

Wytwarzanie energii słonecznej

Energia słoneczna może być generowana przez różne rodzaje systemów.

Przykładami są:

Elektrownie słoneczne

Absorpcja ciepła słonecznego i transport za pośrednictwem nośnika ciepła do elektrowni
Konwersja w energię elektryczną
Typami elektrowni są elektrownie paraboliczne i elektrownie Fresnela, elektrownie słoneczne wieżowe są wariantem
Bezpieczeństwo zaworów jest wykorzystywane w słonecznych elektrowniach cieplnych
Wymagają wysokiego korpusu i siedziska szczelność ze względu na kreesworzeńg mediów, temperatury do 570 °C / 1,058 °F i ciśnienia do 40 bar-g / 580 psig

Systemy fotowoltaiczne

Przekształcanie energii słonecznej bezpośrednio w energię elektryczną za pomocą ogniwa słonecznego


Typ 459 Solar	Typ 526

informacje na temat zaworów bezpieczeństwa w elektrowniach słonecznych można znaleźć tutaj

Produkcja - Typy elektrolizy

PEM Elektroliza

Zasada działania

Elektroliza "Proton Exchange Membrane" (PEM) wykorzystuje stały elektrolit polimerowy, membranę wymiany protonów, która jest omywana przez wodę. Gdy do membrany przyłożone jest napięcie elektryczne, jony wodoru H+ migrują przez membranę. W ten sposób powstaje wodór na katodzie i tlen na anodzie.

Zastosowanie zaworu bezpieczeństwa

Elektroliza wytwarza wodór w stanie gazowym.
Nominalne ciśnienie wylotowe wynosi 5 bar-g. Dla ochrony nadciśnienia zawór bezpieczeństwa ma ciśnienie nastawy 6 bar-g. Cały system składa się z kilku modułów. Każdy pojedynczy moduł ma tylko małą lub średnią moc wyjściową. Moduły są indywidualnie zabezpieczone, najczęściej zaworem bezpieczeństwa z serii Compact Performance .


Typ 437	Typ 459

Elektroliza alkaliczna

Sunfire Alkaline Electrolyser — Elektrolizer alkaliczny Sunfire

Zasada działania

Elektroliza alkaliczna polega na zanurzeniu metalowych elektrod w alkalicznym roztworze wodnym i oddzieleniu ich przepuszczalną membraną. Przyłożenie prądu elektrycznego powoduje wytworzenie tlenu na anodzie i wodoru na katodzie. Rozdzielany jest roztwór wodorotlenku potasu (KOH) o stężeniu do 40%. Temperatura robocza tych instalacji przemysłowych wynosi czasami ponad 80 °C.

Zastosowanie zaworów bezpieczeństwa

Ciśnienie robocze dla elektrolizy alkalicznej wynosi do 34 bar-g. Ochrona nadciśnieniowa jest zapewniona przy 36 bar-g. Oznacza to, że nastawy ciśnienia roboczego i nadciśnienia są bardzo zbliżone do siebie, ponieważ różnica ta wynosi zwykle 20% dla cieczy. Dlatego zawór bezpieczeństwa Typ 821 sterowany pilotem jest coraz częściej stosowany jako dodatek do zaworu bezpieczeństwa Typ 441 sterowanego sprężyną. Zalety:

Niska różnica ciśnień zamykania wynosząca maks. 7%.
Efekt modulacji zmniejsza maksymalną ilość wodoru rozładowywanego w przypadku aktywacji. Zmniejsza to wysiłek projektowy dla systemów przedmuchiwania.


Typ 441	Typ 821

SOEC Elektroliza

SOEC Electrolysis — Elektrolizer wysokotemperaturowy

Zasada działania

Ogniwa elektrolityczne ze stałym tlenkiem (SOEC) działają w temperaturach od ok. 500 do 850 °C. Ogólną funkcją ogniwa elektrolitycznego jest rozszczepienie wody w postaci pary na czyste H2 i O2. Para jest doprowadzana do porowatej katody. Po przyłożeniu napięcia para przemieszcza się do interfejsu katoda-elektrolit i jest redukowana do postaci czystego H2 i jonów tlenu. Wodór dyfunduje następnie z powrotem przez katodę i jest gromadzony na jej powierzchni jako paliwo wodorowe.

Zastosowanie zaworów bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa chronią katodę przed niedopuszczalnym nadciśnieniem . Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze wynosi 0,5 bar-g na stos. LESER Typ 441 oferuje bezpieczeństwo od 0,1 bar-g.

Typ 441

Para Reforming

Steam_reforming — Produkcja wodoru w parku chemicznym OQ

Zasada działania

W procesie para-reformingu gaz ziemny, LPG lub benzyna ciężka są przekształcane w CO2 i H2. Najpierw materiał wejściowy jest odsiarczany, a następnie dodawana jest para . Mieszanina jest przepuszczana przez katalizator. W ten sposób powstaje gaz syntezowy składający się z H2, CO, CO2, H2O i CH4.
Proporcje cząsteczek są zmieniane w wyniku reakcji na H2 i CO2. Oddzielenie tych dwóch składników odbywa się na sicie molekularnym. Gdy system zbiera i przechowuje CO2, wytwarzany wodór jest "niebieski".

Zastosowanie zaworów bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa chronią kotły parowe oraz materiały wejściowe i wyjściowe. Nadciśnienie ochrony dla wodoru może osiągnąć do
51 bar-g.


Typ 526	Typ 447

Suszenie i przechowywanie

Suszenie

Zasada

W zależności od sposobu produkcji wodoru, przed dalszym przetwarzaniem lub transportem konieczne jest jego osuszenie. Bez suszenia wilgoć skraplałaby się i zamarzała podczas kompresji lub chłodzenia.

Zastosowanie zaworu bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa chronią system suszenia przed niedopuszczalnym nadciśnieniem . Wszystkie stosowane zawory bezpieczeństwa są wykonane ze stali austenitycznej nierdzewnej , ponieważ jest ona odporna na kruchość wodorową.


Typ 437	Typ 459

Przechowywanie

Zasada działania

Wodór jest przechowywany w postaci ciekłej pod ciśnieniem do 70 bar-g lub w postaci gazowej pod ciśnieniem 200 bar-g i wyższym.
Przechowywanie w warunkach transkrytycznych jest możliwą innowacją zapewniającą wyższą gęstość energii. W tym przypadku gazowy wodór jest przechowywany w temperaturze -240 °C i pod ciśnieniem 300 bar-g.

Wykorzystanie zaworów bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa chronią zbiorniki magazynowe przed niedopuszczalnym nadciśnieniem . W przypadku ciekłego wodoru wszystkie stosowane zawory bezpieczeństwa są wykonane z austenitycznej stali nierdzewnej. W temperaturach -253 °C niektóre stale stają się kruche - austenityczne stale nierdzewne , takie jak 1.4404 / SA-479 316L lub 1.4408 / SA-351 CF8M są odpowiednie dla tych temperatur.
Stosowane zabezpieczenia zaworów:
Typ 437 do 70 bar-g
Typ 526 do 70 bar-g
Typ 459 do 10 bar-g
Jeśli wodór jest przechowywany w stanie gazowym, wylot może być wykonany ze stali . Wodór jest obecny w wylocie zaworu bezpieczeństwa tylko wtedy, gdy jest rozładowywany, tj. przez krótki czas. Używane zawory bezpieczeństwa:
Typ 459 do 352 bar-g


Typ 437	Typ 459	Typ 526

Transport

Transport wyposażenie dodatkowe / Opcjas

Wodór w stanie ciekłym może być efektywnie transportowany pociągiem lub ciężarówką, nawet w małych ilościach, i rozprowadzany decentralnie. W stanie gazowym wodór może być indywidualnie transportowany pod ciśnieniem ciężarówkami. Jednak tylko w niewielkich ilościach. Do transportu dużych ilości wodoru wykorzystywane są rurociągi. Jednym z przykładów jest centralny niemiecki trójkąt chemiczny wokół Bitterfeld, Schkopau i Leuna. Wymagane 3,6 mld m³ wodoru rocznie jest transportowane różnymi rurociągami wodorowymi o łącznej długości 150 km.

Zastosowanie zaworu bezpieczeństwa

Zbiorniki transportowe są chronione przed rozszerzalnością cieplną , np. promieniowaniem słonecznym. Ze względu na wymaganą niską moc , zwykle stosowana jest grupa produktów Compact Performance o typach 437 lub 459. Sprężarki systemów rurociągowych, które wytwarzają ciśnienie wymagane do transportu, mogą być zabezpieczone typem 526.


Typ 437	Typ 459	Typ 526

Zastosowanie wodoru - przykłady przemysłowe

Paliwa syntetyczne

H2_Synthetic_fuels — Zbiornik wodoru podczas syntezy paliwa

Produkcja

Paliwa syntetyczne mogą być produkowane z wodoru i atmosferycznego dwutlenku węgla. Oznacza to, że różnią się one od paliw konwencjonalnych pod względem procesu produkcji i wynikającej z niego zmiany struktury chemicznej. Dzięki temu procesowi do atmosfery nie jest emitowany CO2.

Wykorzystanie zaworu bezpieczeństwa

Dzięki sterowanym pilotem zaworom bezpieczeństwa Typ 811, aplikacje mogą być chronione w pobliżu ciśnienia roboczego . W szczególności zawory POSV otwierają się przy ponad 30 bar-g - ten projekt pozwala systemom pozostać w klasie ciśnienia PN40.


Typ 811	Typ 438	Typ 459	Typ 433

Stacje tankowania wodoru

Hydrogen_fuling_stations_Hamburg — Stacja tankowania H2, Hamburg Hafen City

Stacje tankowania wodoru

W zależności od tego, czy wodór jest wykorzystywany jako paliwo w samochodach osobowych, ciężarowych czy pociągach, ciśnienie jego przechowywania jest różne. Samochody są zwykle zasilane wodorem o ciśnieniu do 700 bar-g. Z kolei w ciężarówkach i pociągach ciśnienie przechowywania wynosi 350 bar-g. Do tankowania wymagany jest spadek ciśnienia o około 200 bar-g między zbiornikiem buforowym a pojazdem.

Zastosowanie zaworów bezpieczeństwa

Zawory bezpieczeństwa są stosowane do ochrony systemów tankowania przy ciśnieniach do 1100 bar-g. Ciśnienia te zapewniają wystarczającą odległość między ciśnieniem tankowania a ciśnieniem nastawy. Pozwala to na przyspieszenie procesu tankowania.


Typ 437	Typ 459

Przemysł - Chemikalia

H2_Industry_Chemical — Produkcja nawozów SKW Pisteritz

Wykorzystanie wodoru w przemyśle chemicznym

Przemysł chem iczny jest obecnie największym użytkownikiem wodoru, ponieważ stanowi punkt wyjścia dla ważnych chemicznych łańcuchów wartości. Już dziś w Niemczech zużywa się około 12,5 miliarda metrów sześciennych wodoru rocznie.

Przykład: Produkcja amoniaku w fabrykach mocznika

Mocznik jest ważnym materiałem wyjściowym dla nawozów. Wodór jest wykorzystywany do produkcji amoniaku jako prekursora do syntezy Cabermat.

Zastosowanie zaworu bezpieczeństwa

Zawór bezpieczeństwa LESER chroni wszystkie procesy produkcji mocznika przed niedopuszczalnym nadciśnieniem . Na przykład zawór bezpieczeństwa Typ 526 chroni wodór w procesie produkcji amoniaku przy ciśnieniu do 60 bar-g i temperaturze do 150°C. Sama synteza Cabermat jest chroniona przez zawór bezpieczeństwa LESER urea.

Typ 526

Informacje na temat zaworów bezpieczeństwa w układach mocznikowych można znaleźć tutaj [EN].

Przemysł - Tworzywa sztuczne

H2_Industry_Plastic — Rafineria Heide/Niemcy

Zastosowanie wodoru w tworzywach sztucznych

Wodór odgrywa ważną rolę w produkcji tworzyw sztucznych. Na przykład, wodór jest wykorzystywany do rozbijania łańcuchów węglowodorowych i odsiarczania mediów procesowych. W tym procesie w krakerze generowane są ciśnienia rzędu 200 bar-g i temperatury do 480 °C.

Zastosowanie zaworów bezpieczeństwa

Zawór bezpieczeństwa LESER chroni wszystkie aplikacje wokół produkcji tworzyw sztucznych przed niedopuszczalnym nadciśnieniem . W opisanym przykładzie zawór bezpieczeństwa typu 433 lub 526 służy do ochrony wodoru przed wejściem do krakera z jednej strony i materiałów ws adowych z drugiej.


Typ 433	Typ 526

Przemysł - Stal

H2_Industry_Steel — Landskapture Park Duisburg-Nord/Niemcy

Transformacja przemysłu stalowego

Duisburg-Nord Landskapture Park:
Kawałek historii LESER , którego można dotknąć.

180-hektarowy teren nieużywanej stalowni jest od ponad 25 lat wykorzystywany do celów sportowych i kulturalnych.
Wyjątkowe połączenie miejskiej przyrody i dziedzictwa przemysłowego Zagłębia Ruhry.
LESER jest częścią tego dziedzictwa kulturowego, ponieważ niektóre z dawnych sprężyna zawór bezpieczeństwa LESER typu 541 nadal przyczyniają się do przemysłowego uroku parku krajobrazowego i można je podziwiać na miejscu.
Zawór bezpieczeństwa LESER zapewnił ochronę nadciśnieniową wokół wielkich pieców.

Typ 441

H2_Industry_Steel_2 — Stalowy młyn Salzgitter

Przyszłość produkcji stali

Niemiecka produkcja stali odpowiada obecnie za około 30% całkowitej przemysłowej emisji CO2 w tym kraju.
Konwersja produkcji stali na technologie niskoemisyjne, a w dłuższej perspektywie neutralne dla klimatu, np. poprzez wykorzystanie wodoru zamiast węgla koksującego.
Projektowanie zakładów produkcji stali w taki sposób, aby wodór mógł być wykorzystywany jako dodatek do gazu ziemnego.

Wykorzystanie zaworu bezpieczeństwa

LESER zabezpiecza procesy w przemyśle stalowym , które muszą być chronione przed niedopuszczalnym nadciśnieniem. Bezpieczeństwo zaworów chroni na przykład wytwarzanie wodoru, który jest wykorzystywany bezpośrednio w procesie redukcji rudy żelaza, a także redukcję warstwy tlenku w procesie galwanizacji taśmy stalowej. Stosowane są następujące typy:

Typ 441 przy 0,5 bar-g ciśnienie nastawy
Typ 437 przy 2,5 bar-g ciśnienie nastawy
Typ 458 przy 30 bar-g ciśnienie nastawy


Typ 437	Typ 441	Typ 458

Wstawka: Kolory wodoru

Chociaż wodór jest bezbarwnym gazem, jest opisywany i przedstawiany w różnych kolorach. Kolory symbolizują różne metody produkcji i wytwarzania energii. Niezależnie od sposobu produkcji wodoru, stawia on identyczne wymagania systemom, a co za tym idzie również zaworom bezpieczeństwa .

Zielony wodór - wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy z wykorzystaniem wody i energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna, wiatrowa lub wodna. Produkcja zielonego wodoru jest neutralna pod względem emisji CO2.

Wodór turkusowy - wodór jest produkowany w procesie pirolizy metanu. Metan zawarty w gazie ziemnym jest dzielony na wodór i stały węgiel. Stały węgiel ma postać granulatu, co oznacza, że CO2 nie jest uwalniany do atmosfery. Jeśli energia potrzebna do pirolizy metanu pochodzi ze źródeł odnawialnych, produkcja jest neutralna dla klimatu.

Szary wodór - wodór jest wytwarzany w procesie reformingu parowego paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny, węgiel lub ropa naftowa. W ten sposób powstaje CO2, który jest uwalniany do atmosfery.

Niebieski wodór - podobnie jak szary wodór jest wytwarzany w procesie para-reformingu. Wytworzony CO2 jest jednak wychwytywany i magazynowany. Wodór ten jest zatem uważany za neutralny dla klimatu.

Żółty wodór - wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy. Wymagana energia elektryczna pochodzi z normalnego koszyka energii elektrycznej, tj. mieszanki energii kopalnej i odnawialnej.

Czerwony, sworzeńk lub fioletowy wodór - wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy. Wymagana energia elektryczna pochodzi z energii jądrowej.

Pomarańczowy wodór - wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy. Wymagana energia elektryczna pochodzi z biomasy lub z zakładów utylizacji odpadów, takich jak spalarnie odpadów lub biogazownie.

Czarny wodór - wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy. Wymagana energia elektryczna pochodzi z węgla kamiennego.

Biały wodór - z jednej strony jest to wodór występujący naturalnie. Z drugiej strony wodór ten jest produktem ubocznym niektórych procesów w zakładach chemicznych.

Zawory Bezpieczeństwa LESER dla aplikacji wodorowych

Wyzwanie techniczne dla zaworu bezpieczeństwa w aplikacjach wodorowych

Wstawka: Kruchość wodorowa

Produkty LESER dla różnych aplikacji wodorowych

Aplikacje referen cyjne LESER

Wodór - od produkcji do wykorzystania

Wytwarzanie energii dzięki energii słonecznej

Produkcja - Typy elektrolizy

PEM Elektroliza

Elektroliza alkaliczna

SOEC Elektroliza

Para Reforming

Suszenie i przechowywanie

Suszenie

Przechowywanie

Transport

Zastosowanie wodoru - przykłady przemysłowe

Paliwa syntetyczne

Stacje tankowania wodoru

Przemysł - Chemikalia

Przemysł - Tworzywa sztuczne

Przemysł - Stal

Transformacja przemysłu stalowego

Wstawka: Kolory wodoru

Kontakt LESER

Informacje o H2

Rejestracja konta myLESER

Zawory Bezpieczeństwa LESER dla aplikacji wodorowych

Wyzwanie techniczne dla zaworu bezpieczeństwa w aplikacjach wodorowych

Wstawka: Kruchość wodorowa

Produkty LESER dla różnych aplikacji wodorowych

Aplikacje referen cyjne LESER

Wodór - od produkcji do wykorzystania

Wytwarzanie energii dzięki energii słonecznej

Produkcja - Typy elektrolizy

PEM Elektroliza

Elektroliza alkaliczna

SOEC Elektroliza

Para Reforming

Suszenie i przechowywanie

Suszenie

Przechowywanie

Transport

Zastosowanie wodoru - przykłady przemysłowe

Paliwa syntetyczne

Stacje tankowania wodoru

Przemysł - Chemikalia

Przemysł - Tworzywa sztuczne

Przemysł - Stal

Transformacja przemysłu stalowego

Wstawka: Kolory wodoru

Kontakt LESER

Informacje o H2