氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)原因分析及處理

大唐南京發(fā)電廠 210000

摘要：文章首先對(duì)氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣濕度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，再對(duì)其氫氣濕度超標(biāo)原因進(jìn)行分析，并且提出一定的措施，以期能夠?yàn)橥袔?lái)一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：氫冷發(fā)電機(jī)；氫氣濕度；超標(biāo)原因；處理

一、氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)外極度重視氫冷機(jī)組的氫氣濕度，為了確保氫冷發(fā)電機(jī)能夠安全運(yùn)行，均制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，其中國(guó)外氫氣濕度標(biāo)準(zhǔn)具體可以參見(jiàn)表1，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可以知道，國(guó)外氫氣濕度標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格。我國(guó)電力部頒布了《發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》，在該規(guī)程中要求在機(jī)內(nèi)壓力作用下，氫冷發(fā)電機(jī)的水份含量必須低于15g/m3。在1990年，我國(guó)的機(jī)械電子部和能源部在達(dá)成的協(xié)議中，要求新機(jī)組在機(jī)內(nèi)壓力下，氫氣水份含量必須要小于4g/m3，老機(jī)組則不能超過(guò)10g/m3。1996年電力部規(guī)定的氫氣濕度具體可以參見(jiàn)表2。并且明確指出新建200MW、不小于300MW的機(jī)組在密封油中的含水量不能超過(guò)500mg/L。

表1 國(guó)外氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度的標(biāo)準(zhǔn)

外國(guó)公司充入新H2露點(diǎn)（℃）絕對(duì)濕度（g/m3）

美國(guó)WH公司-47.350.0485

英國(guó)GEC公司-400.124

日本三菱公司-700.0026

原蘇聯(lián)-260.5

瑞士ABB公司-300.32

表2 氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度的標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)組類型制氫站（常壓下）機(jī)內(nèi)壓力下

200MW老機(jī)組-25℃0

200MW新機(jī)組與不低于300MW的機(jī)組-50℃-5—-25℃

二、氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)出現(xiàn)氫氣濕度超標(biāo)現(xiàn)象的原因

（一）提供的氫氣品質(zhì)較低

制氫站現(xiàn)今采用水電解法來(lái)制取氫氣。具體的工藝流程是在電解槽中產(chǎn)生氫氣，分別通過(guò)分離器、洗滌器、冷卻器后，在儲(chǔ)氣罐內(nèi)存儲(chǔ)。部分電廠在經(jīng)過(guò)冷卻器后還會(huì)添加干燥器。分析工藝流程可以知道，氫氣在通過(guò)洗滌其中后，水蒸汽達(dá)到了飽和狀態(tài)，其水份含量與溫度成正比。安裝冷卻器主要是通過(guò)降低氫氣溫度進(jìn)而使氫氣的水份含量得到降低。在夏天的時(shí)候，水溫較高，氫氣的水份含量就會(huì)嚴(yán)重超標(biāo)。其次，將氫氣灌入空氫罐的時(shí)候，系統(tǒng)壓力基本上和氫罐壓力相等，在更換罐的時(shí)候，系統(tǒng)壓力會(huì)隨著時(shí)間從小逐漸增大。混合氣體中飽和水份的含量只和溫度存在關(guān)聯(lián)，因此在一定溫度下，氫氣含水量不會(huì)隨著壓力的增加而升高。再次，為了保證氫冷發(fā)電機(jī)能夠安全運(yùn)行，沒(méi)有將儲(chǔ)氣罐的壓力充到額定壓力，進(jìn)而提高了氫氣的含水量。最后，發(fā)電機(jī)沒(méi)有嚴(yán)密的氫氣系統(tǒng)，增大了補(bǔ)氫量，導(dǎo)致氫氣在氫罐中存儲(chǔ)的時(shí)間過(guò)短，根本不能充分分離出氫氣中的水份。

（二）沒(méi)有合理的對(duì)汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整

在檢修過(guò)程中，由于大幅度地向間隙位置調(diào)整時(shí)軸封徑，或者發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中軸封片和大軸發(fā)生摩擦等，都會(huì)增大軸封的徑向間隙，端部軸封就會(huì)向外跑汽，進(jìn)入軸瓦之中，導(dǎo)致油中集聚大量的水份。再者當(dāng)機(jī)組增加負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，軸封壓力就會(huì)升高，若不能夠及時(shí)對(duì)軸封供汽壓力進(jìn)行調(diào)整，向外跑汽的幅度就會(huì)就會(huì)隨著壓力的增加而增大，這也是導(dǎo)致油中集聚大量水份的原因。因?yàn)闅淅湎到y(tǒng)密封油的油源就是主油箱中的油，一旦主油箱中的水份含量過(guò)大，密封油的含水量必定會(huì)增加，進(jìn)而使氫氣含水量不斷上升。

（三）密封油系統(tǒng)存在缺陷

從理論層面來(lái)看密封油系統(tǒng)，氫側(cè)密封油和空側(cè)密封油是獨(dú)立存在的，然而在具體運(yùn)行過(guò)程中，由于管道布置不科學(xué)等因素，導(dǎo)致流體阻力不均勻下降；此外，由于沒(méi)有對(duì)差壓閥和平衡閥進(jìn)行科學(xué)的維護(hù)，導(dǎo)致其出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，打破了油、氫間及空、氫側(cè)密封油間的平衡，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)進(jìn)油現(xiàn)象，空、氫側(cè)出現(xiàn)竄油現(xiàn)象，氫側(cè)密封油箱容易出現(xiàn)缺油或者滿油現(xiàn)象。作為主油箱，密封油箱中的油通常都含有大量的水分和空氣，氫氣一旦與主油箱中的油接觸后，油中的水份就會(huì)自動(dòng)逸入空氣中，導(dǎo)致氫氣的濕度大幅度上升。

（四）沒(méi)有對(duì)發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)進(jìn)行精心維護(hù)

有時(shí)，干燥器中的干燥劑已經(jīng)失去效用，卻沒(méi)有及時(shí)對(duì)其更換或者再生，不能充分發(fā)揮干燥器應(yīng)有的作用。而且發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)能及時(shí)排出底部的污染物，這些都會(huì)增加氫氣的濕度。

三、降低氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度的有效措施

（一）加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的管理力度

制氫站必須要對(duì)設(shè)備進(jìn)行重點(diǎn)維護(hù)與管理，尤其是必須做好氫罐壓力檢驗(yàn)工作，保證儲(chǔ)氫罐在額定壓力下穩(wěn)定運(yùn)行。此外，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，充氫氣的時(shí)候，最好使其壓力達(dá)到額定電壓，靜置一段時(shí)間，為水霧分離創(chuàng)造條件。

（二）在冷卻器之后安裝一個(gè)穩(wěn)壓閥

制氫站應(yīng)該在冷卻器與氫罐間增設(shè)一個(gè)穩(wěn)壓閥，進(jìn)而保證氫氣在經(jīng)過(guò)電解槽到穩(wěn)壓閥各個(gè)環(huán)節(jié)中的壓力，不會(huì)受到氫罐換罐后壓力影響，一直在額定壓力下穩(wěn)定運(yùn)行，充分發(fā)揮冷卻器的除濕功能。

（三）安裝干燥裝備

氫氣雖然在冷卻器的作用下，會(huì)除去大量的水份。然而到了夏季，冷卻水溫會(huì)升高，除濕效果會(huì)受到制約，此時(shí)安裝一個(gè)吸附式的干燥設(shè)備，能夠使氫氣的品質(zhì)得到大幅度的提升。

（四）做好密封油系統(tǒng)的維護(hù)工作

制氫站在對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)維護(hù)工作中，需要不斷提升平衡閥和差壓閥的檢修質(zhì)量，最大限度地減少氫側(cè)密封油與空側(cè)密封油的互混，以免氫側(cè)密封油在機(jī)內(nèi)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

（五）加強(qiáng)汽機(jī)軸封的檢修力度

制氫站必須要加強(qiáng)對(duì)汽機(jī)軸封的檢修質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整軸封抽汽壓力，使汽機(jī)軸瓦中的蒸汽量在一定程度上得到減少，進(jìn)而有效降低主油箱中的水份含量。

（六）對(duì)氫冷發(fā)電機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行重點(diǎn)管理

若是氫冷發(fā)電機(jī)中一旦出現(xiàn)積水，就必須立刻從底部將其清理干凈。及時(shí)更換或者再生干燥劑，做好干燥器的監(jiān)督工作，保證除濕功能能夠充分得到發(fā)揮。

四、總結(jié)

氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣濕度嚴(yán)重超標(biāo)后，就會(huì)影響到氫能機(jī)組的運(yùn)行，尤其是會(huì)對(duì)繞組絕緣造成影響。因此必須要采取一定的措施把氫氣濕度控制在允許范圍內(nèi)；不但要從生產(chǎn)、維護(hù)、檢修等方面對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，而且還需要將科研部門、設(shè)計(jì)部門與生產(chǎn)部門聯(lián)合起來(lái)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從根源上有效解決問(wèn)題。此外，還需要加強(qiáng)技術(shù)革新，對(duì)老機(jī)組進(jìn)行改造，不斷攻克各種技術(shù)缺陷?？偠灾?，采取一定措施降低氫氣濕度，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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