❶ 请问三相干式变压器和三相隔离变压器有什么不同
干式变压器是铁心和绕组不浸在绝缘液体中的变压器。隔离变压器是指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离绝缘的变压器。
定义
整流变压器是专供整流系统的变压器。
功能
1.是供给整流系统适当的电压, 整流变压器
2.是减小因整流系统造成的波形畸变对电网的污染。
简介
整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设备的特点是原方输入交流,而副方通过整流元件后输出直流。 变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称,整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
电化学工业
这是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
整流变压器
牵引用直流电源
用于矿山或城市电力机车的直流电网。由于阀侧接架空线,短路故障较多,直流负载变化辐度大,电机车经常起动,造成不同程度的短时过载。为此这类变压器的温升限值和电流密度均取得较低。阻抗比相应的电力变压器大30%左右。
传动用直流电源
主要用来为电力传动中的直流电机供电,如轧钢机的电枢和励磁。
(4)直流输电用这类整流变压器的电压一般在110kV以上,容量在数万千伏安。需特别注意对地绝缘的交、直流叠加问题。此外还有电镀用或电加工用直流电源,励磁用直流电源,充电用及静电除尘用直流电源等。
❷ 三相干式变压器和三相隔离变压器有什么不同
干式变压器是铁心和绕组不浸在绝缘液体中的变压器。隔离变压器是指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离绝缘的变压器。
整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设备的特点是原方输入交流,而副方通过整流元件后输出直流。 变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称,整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
这是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
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题目:低压网功率因数对供电企业的影响
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专业:电气工程及其自动化
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摘要
随着我国电力的不断发展,对于供用电的要求也越来越严格,它是我们日常生活中不可缺少的部分,是整个国民经济的重要组成部分,它直接影响着工农业生产的发展和人民生活的提高,是当今社会经济发展和人民群众日常生活不可缺少的主要能源。对广大供电企业来说,用户功率因数的高低,直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗,关系到供电线路的电压损失和电压波动,而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量,这是众所周知的道理。因此,提高电力系统的功率因数,已成为电力工业中一个重要课题,而提高电力系统的功率因数,首先就要提高各用户的功率因数。文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法,以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
[关键词] 功率因数 影响因素 补偿方法 容量确定
目录
一、绪论 4
二、主要内容: 6
1、影响功率因数的主要因素 6
1.1、电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备 6
1.2、供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响 7
1.3、电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响 7
2、低压网的无功补偿 8
2.1、低压网无功补偿的一般方法 8
2.1.1、 随机补偿 8
2.1.2、 随器补偿 8
2.1.3、跟踪补偿 9
2.2、 采用适当措施,设法提高系统自然功率因数 9
2.2.1、合理选用电动机 10
2.2.2、 提高异步电动机的检修质量 10
2.2.3、 采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿 10
2.2.4、 正确选择变压器容量提高运行效益 11
3、 功率因数的人工补偿 12
3.1、 变电站最常用的安装并联电容器组 12
3.2 并联补偿移相电容器,应满足以下电压和容量的要求 12
3.3 分相补偿 13
三、结束语 14
四、参考文献 15
一、绪论
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,无功功率是恒量能量转换规模的物理量;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数COSφ,其计算公式为:COSφ=P/S
在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。
用户功率因数的高低,对于电力系统发、供、用电设备的充分利用,有着显著的影响。无功功率补偿,又叫就地补偿,适当提高用户的功率因数,不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量,而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此,对于全国广大供电企业,不但可以减轻上一级电网补偿的压力,改善提高用户功率因数,而且能够有效地降低电能损失,减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
二、主要内容:
1、影响功率因数的主要因素
1.1、电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1.2、供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响
当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。由Q=UI*Sin?推出Sin?=Q∕UI,所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3、电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
综上所述,我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素,因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法,使低压网能够实现无功的就地平衡,达到降损节能的效果。
2、低压网的无功补偿
2.1、低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
2.1.1、 随机补偿
随机补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗,以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是:用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,不会造成无功倒送,而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
2.1.2、 随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧,以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功,配变空载无功是农网无功负荷的主要部分,对于轻负载的配变而言,这部分损耗占供电量的比例很大,从而导致电费单价的增加,不利于电费的同网同价。
随器补偿的优点:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功,限制农网无功基荷,使该部分无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低无功网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。
2.1.3、跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置,将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户,可以替代随机、随器两种补偿方式,补偿效果好。
跟踪补偿的优点是运行方式灵活,运行维护工作量小,比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时,应优先选用跟踪补偿方式。
2.2、 采用适当措施,设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资,仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率,这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。
2.2.1、合理选用电动机
合理选择电动机,使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时,既要注意它们的机械特性,又要考虑它们的电气指标。举例说,三相异步电动机(100KW)在空载时功率因数仅为0.11,1/2负载时约为0.72,而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机,应换以较小容量的电动机,并合理安排和调整工艺流程,改善运行方式,限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确合理的选择电动机的容量。
2.2.2、 提高异步电动机的检修质量
实验表明,异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大,以免使功率因数降低。
2.2.3、 采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿
由电机原理可知,同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小,而无功取决于转子中的励磁电流大小,在欠激状态时,定子绕组向电网“吸取”无功,在过激状态时,定子绕组向电网“送出”无功。因此,只要调节电机的励磁电流,使其处于过激状态,就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给工矿企业的无功功率,从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流,使其呈同步电动机运行状态,这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流,使其呈过激状态,即可以向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。
2.2.4、 正确选择变压器容量提高运行效益
对于负载率比较低的变压器,一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。如:对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开,通过联络线提高负荷率。
通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述,或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响,下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。
3、 功率因数的人工补偿
功率因数是工厂电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重要指标,也是保证电网安全、经济运行的一项主要指标。供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求,工厂自身还需要装设补偿装置,对功率因数进行人工补偿。
3.1、 变电站最常用的安装并联电容器组
从上图可以看出,在原来的电路中根据基尔霍夫定律,流入的电流等于流出的电流,但是并联接入电容器,在相量图中得知?角明显小于原来的角,因此,能提高功率因数,提高线路电能传输能力,减少线路上的损耗。
3.2 并联补偿移相电容器,应满足以下电压和容量的要求
Ue?c≥Ug?c
nQg?c≥Qc
式中
Ue?c——电容器的额定电压(KV)
Ug?c——电容器的工作电压(KV)
n——并联的电容器总数
Qg?c——电容器的工作容量(Kvar)
Qc——电容器的补偿容量(Kvar)
3.3 分相补偿
在民用建筑中大量使用的是单相负荷,照明、空调等由于负荷变化的随机性大,容易造成三相负载的严重不平衡,尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相,造成未检测的两相要么过补偿,要么欠补偿。如果过补偿,则过补偿相的电压升高,造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏;如果欠补偿,则补偿相的回路电流增大,线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式,不但不节能,反而浪费资源,难以对系统的无功补偿进行有效补偿,补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。
对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法,其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相,根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿,对其它相不产生相互影响,故不会产生欠补偿和过补偿的情况。
三、结束语
本文浅谈了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率
因数所带来的经济效益和社会效益,尤其是最重要的线损(最为
重要的是降损,分为技术降损和管理降损),介绍了影响功率因
数的主要因素以及提高功率因数的一般方法,还阐述了如何确定
无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式。我
们只有端正自己的认知态度,很好的去归纳,总结这些知识的重
要部分,做好自己的本质工作,并且能在此基础上再更上一个台
阶,用自己的实际行动,为供电事业贡献出自己的微薄之力。
四、参考文献
1、运新,《电监察》水利电力出版社
2、靳龙章 丁毓山,《网无功补偿实用技术》国水利水电出版社
❹ 整流变压器与普通变压器的区别
一、特点不同
1、整流变压器:整流设备的特点是原方输入交流,而副方通过整流元件后输出直流。
2、普通变压器:利用电磁感应原理制成的静止用电器。
二、应用不同
1、整流变压器:整流变压器广泛用于各类行业之中,主要分为照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。电化学工业是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
2、普通变压器:电力变压器:用于输配电系统的升、降电压。仪用变压器:如电压互感器、电流互感器、用于测量仪表和继电保护装置。试验变压器:能产生高压,对电气设备进行高压试验。特种变压器:如电炉变压器、整流变压器、调整变压器、电容式变压器、移相变压器等。
三、结构特点不同
1、整流变压器:铁芯:采用30Q130高导磁硅钢片,同时采用选进的3~6级step-lap core stacking步进多级叠片方式,有较降低了空载损耗、空载电流和噪声。
绕组:电磁线采用了高导电率的无氧铜导线,绕组采用园筒式、双饼式和新型螺旋式等结构的整体套装新工艺,使产品结构更紧凑,主绝缘能等到有效保证
2、普通变压器:由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
❺ 变压整流器是什么,变压整流器是什么知识
整流变压器是整流设备的电源变压器。它的主要用途是:
广泛用于照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。
一、电化学工业
这是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
二、牵引用直流电源
用于矿山或城市电力机车的直流电网。由于阀侧接架空线,短路故障较多,直流负载变化辐度大,电机车经常起动,造成不同程度的短时过载。为此这类变压器的温升限值和电流密度均取得较低。阻抗比相应的电力变压器大30%左右。
三、传动用直流电源
主要用来为电力传动中的直流电机供电,如轧钢机的电枢和励磁。
四、直流输电用
这类整流变压器的电压一般在110kV以上,容量在数万千伏安。需特别注意对地绝缘的交、直流叠加问题。
此外还有电镀用或电加工用直流电源,励磁用直流电源,充电用及静电除尘用直流电源等。
整流设备的特点是原方输入电流,而副方通过整流原件后输出直流。 变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称,整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。
❻ 整流变压器的作用
一、电化学工业
这是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
二、牵引用直流电源
用于矿山或城市电力机车的直流电网。由于阀侧接架空线,短路故障较多,直流负载变化辐度大,电机车经常起动,造成不同程度的短时过载。为此这类变压器的温升限值和电流密度均取得较低。阻抗比相应的电力变压器大30%左右。
三、传动用直流电源
主要用来为电力传动中的直流电机供电,如轧钢机的电枢和励磁。
四、直流输电用
这类整流变压器的电压一般在110kV以上,容量在数万千伏安。需特别注意对地绝缘的交、直流叠加问题。此外还有电镀用或电加工用直流电源,励磁用直流电源,充电用及静电除尘用直流电源等。
(6)工业用电解水设备装置扩展阅读:
一、工作原理
应用整流变最多的化学行业中,大功率整流装置也是二次电压低,电流很大,因此它们在很多方面与电炉变是类似的,即前所述的结构特征点,整流变压器也同样具备。
整流变压器最大的特点是二次电流不是正弦交流了,由于后续整流元件的单向导通特征,各相线不再同时,流有负载电流而是软流导电,单方向的脉动电流经滤波装置变为直流电,整流变压器的二次电压,电流不仅与容量连接组有关。
如常用的三相桥式整流线路,双反量带平衡电抗器的整流线路,对于同样的直流输出电压、电流所需的整流变压器的二次电压和电流却不相同,因此整流变压器的参数计算是以整流线路为前提的,一般参数计算都是从二次侧开始向一次侧推算的。
二、性能特点
(1)电气性能稳定:产品结合负载特点和电网电压波动、大气过电压情况,根据整流变压器的负载状况,确定合理、可靠的绝缘水平和绝缘模型,充分保证产品的电气性能可靠和稳定。产品环境安全系数≥1.67。
(2)动稳定程度高:产品绕组有较高的机械强度,具有较强的抗突发能力,以满足极恶劣的负载环境。在设计、制造过程中较好地消除了变压器漏磁引起的或非正常运输可能造成的动不稳定源。产品具有较高的动稳定性。高抗阻,比同容量的电力变压器的阻抗高30%,以抑制di/dt,有效保护整流元件。
(3)热稳定性好:先进的产品设计,严格控制产品的发热部位及最热点温升,并留有充分的温升裕度,如需要可在线圈内加添轴向油道,根据线圈负载损耗值选择冷却方式并合理分配油流量,达到最佳冷却效果,主要温升指标均比国标至少低5℃。线圈、引线采用铜导线,电流密度选取较低。
(4)过载能力强:产品具有较强的过负载能力和过电压能力,可在额定负载情况下长期安全运行,可在110%过电压情况下满负载长期安全运行(环境温度40℃);变压器与电机相联的端子上能承受1.5倍额定电流,历时5S。产品设计、制造充分考虑负载特性,从温升、绝缘性能及附件选择等各方面满足过载要求。
(5)性能指标优越:空载电流设计、制造值低于同容量S9系列变压器的国标规定值为依据,充分用户使用的经济性和可靠性。
❼ 整流变压器作用更多在哪些方面有变压器大佬出来解释一下吗
整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设备的特点是原方输入电流,而副方通过整流原件后输出直流。 变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称,整流是其中应用最广泛的一种。作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的。工作原理:应用整流变压器最多的化学行业中,大功率整流装置也是二次电压低,电流很大,因此它们在很多方面与电炉变是类似的,即前所述的结构特征点,整流变压器也同样具备。我们公司经常是使用民熔电气的变压器,他们在变压器的知识普及做的不错的,我们公司出现的变压器使用不懂的问题也会去请教民熔电气的专家,还是非常贴心的,有时候通过他们的展示页面也能查到很多的变压器,其他电器的知识技巧,你不清楚的可以多去了解问问的,或者查一下 民熔电气集团
整流变压器最大的特点是二次电流不是正弦交流了,由于后续整流元件的单向导通特征,各相线不再同时,流有负载电流而是软流导电,单方向的脉动电流经滤波装置变为直流电,整流变压器的二次电压,电流不仅与容量连接组有关,如常用的三相桥式整流线路,双反量带平衡电抗器的整流线路,对于同样的直流输出电压、电流所需的整流变压器的二次电压和电流却不相同,因此整流变压器的参数计算是以整流线路为前提的,一般参数计算都是从二次侧开始向一次侧推算的。
❽ 什么是移相变压器,原理是什么
移相变压器是整流变压器的一种。整流变压器是整流设备的电源变压器。整流设备的特点是原方输入交流,而副方通过整流原件后输出直流。
原理:
整流装置的单相导电作用,引起整流变压器交变磁场波形的畸变;畸变的大小决定于直流容量占电网容量的比例和流入电网中的谐波电流的频率,及谐波次数。
抑制谐波的有效办法之一是通过对整流变压器高压侧进行移相,这种办法可以基本上消除幅值较大的低次谐波。
应用
整流变压器广泛用于各类行业之中,主要分为照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。
电化学工业是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧。
整流变压器微机保护装置的优点
1、可以满足库存配制有二十几种保护,满足用户对不同电气设备或线路保护要求。
2、用于可根椐实际运行的需要配制相应保护,真正实现用户“量身定制”。
3、自定义保护功能,可实现标准保护库中未提供的特殊保护,最大限度满足用户要求。
4、各种保护功能相对独立,保护定值、实现、闭锁条件和保护投退可独立整定和配制。
❾ 整流器与整流变压器的区别
一、性质不同
1、整流器:是把交流电转换成直流电的装置。
2、整流变压器:是整流设备的电源变压器。
二、用途不同
1、整流器:整流变压器广泛用于各类行业之中,主要分为照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。电化学工业是应用整流变最多的行业,电解有色金属化合物以制取铝、镁、铜及其它金属;电解食盐以制取氯碱;电解水以制取氢和氧
2、整流变压器:广泛用于照明、机床电器、机械电子设备、医疗设备、整流装置等。产品性能均能满足用户各种特殊要求。
(9)工业用电解水设备装置扩展阅读:
整流变压器的性能特点:
1、电气性能稳定:产品结合负载特点和电网电压波动、大气过电压情况,根据整流变压器的负载状况,确定合理、可靠的绝缘水平和绝缘模型,充分保证产品的电气性能可靠和稳定。产品环境安全系数≥1.67。
2、动稳定程度高:产品绕组有较高的机械强度,具有较强的抗突发能力,以满足极恶劣的负载环境。在设计、制造过程中较好地消除了变压器漏磁引起的或非正常运输可能造成的动不稳定源。产品具有较高的动稳定性。
❿ 工业上有哪些方法可以产生氢气
工厂生产方法有:
1、电解水制氢.
水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程,因此只要提供一定形式一定能量,则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85%,其工艺过程简单,无污染,但消耗电量大,因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢,作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富,利用水电发电,电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽,其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统,国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高,成本的降低及使用寿命的延长,其用于制氢的前景不可估量。同时,太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节,贮存转化能量,使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢,达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计,但均为小型电解制氢设备,其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大,水电解制氢方法必将得到发展。
2、矿物燃料制氢
以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺,并建有工业生产装置。
(1)煤为原料制取氢气
在我国能源结构中,在今后相当长一段时间内,煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及减少对环境的污染是需不断研究的课题,将煤炭转化为氢是其途径之一。
以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种:一是煤的焦化(或称高温干馏),二是煤的气化。焦化是指煤在隔绝空气条件下,在90-1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60%(体积)甲烷23-27%、一氧化碳6-8%等。每吨煤可得煤气300-350m3,可作为城市煤气,亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下,与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧所(空气),气体产物中含有氢有等组份,其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂,均以煤为原料,气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉,可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小,操作容易,其气体产物组成主要是氢及一氧化碳,其中氢气可达60%以上,经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法,其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤 资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断 面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺,煤气中氢气含量达50%以上,在唐山刘庄已进行工业性试运转,可日产水煤气5万m3,如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气,该法在我国具有一定开发前景.我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础,特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地,为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得 阶段成果,具有开发前景,值得重视。
(2)以天然气或轻质油为原料制取氢气
该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应:
CH4+H2O→CO+H2
CO+H2O→COZ+HZ
CnH2h+2+Nh2O→nCO+(Zh+l)HZ
反应在800-820℃下进行。从上述反应可知,也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组成中,氢气含量可达74%(体积),其生产成本主要取决于原料价格,我国轻质油价格高,制气成本贵,采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料,催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作,并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺,制取小型合成氨厂的原料,这种方法不必用采高温合金转化炉,装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟,但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。
(3)以重油为原料部分氧化法制取氢气
重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油,重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢
气体产物。部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本
中,原料费约占三分之一,而重油价格较低,故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置,用于制取合成氢的原料。