某660MW燃煤機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣干燥器運(yùn)行分析及優(yōu)化

摘要：以華南地區(qū)某660 MW主力燃煤機(jī)型為例，對其發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)過的氫氣濕度（露點）不達(dá)標(biāo)問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并針對這一問題重點對氫氣干燥器的運(yùn)行提出了優(yōu)化方法，最終提高了機(jī)組的運(yùn)行可靠性，同時為同類型機(jī)組氫氣干燥器的運(yùn)行提供了有價值的參考。

關(guān)鍵詞：氫氣干燥器;氫氣濕度（露點）;優(yōu)化;可靠性

0? ? 引言

當(dāng)前，我國的電力體制改革成效顯著，大電網(wǎng)的燃煤機(jī)組已成功轉(zhuǎn)型，與改革前的帶基礎(chǔ)負(fù)荷相比，當(dāng)下的燃煤機(jī)組要想在競爭激烈的電力市場中生存，就必須能夠全面參與調(diào)峰調(diào)頻，而這要求燃煤機(jī)組的運(yùn)行必須穩(wěn)定、可靠。本文重點對某燃煤機(jī)組的重要附屬設(shè)備——氫氣干燥器的運(yùn)行情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對其運(yùn)行中出現(xiàn)過的問題提出了相應(yīng)的優(yōu)化方法。

1? ? 氫氣干燥器的運(yùn)行情況分析

某660 MW燃煤機(jī)組的發(fā)電機(jī)采用水-氫-氫冷卻方式，定子繞組為水冷，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。氫氣作為發(fā)電機(jī)主要的冷卻介質(zhì)之一，其品質(zhì)的穩(wěn)定性尤為關(guān)鍵，為了維持氫氣品質(zhì)的穩(wěn)定，對氫氣干燥器的運(yùn)行要求尤為苛刻。

該機(jī)組的氫氣干燥器為雙塔吸附式干燥器，其對氫氣進(jìn)行干燥處理的原理是利用塔內(nèi)干燥劑（活性氧化鋁）的強(qiáng)吸水性來清除發(fā)電機(jī)氫氣中的水蒸氣，當(dāng)活性氧化鋁吸收水分達(dá)到飽和后，通過再生加熱來清除其自身束縛的水分，從而恢復(fù)它的吸濕能力，并且活性氧化鋁的性能和效率并不受重復(fù)再生的影響。在處于再生狀態(tài)的干燥塔中，通過電加熱器加熱干燥劑使其束縛的水分汽化析出;與此同時，一股封裝的氫氣（其流量可通過再生流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制）流過吸附層帶走釋放出的水蒸氣，干燥劑最初的特性得以恢復(fù)，然后進(jìn)入冷卻器的氫氣（含有水蒸汽）被冷卻，析出冷凝水，冷凝水最終通過汽水分離后排出。

當(dāng)一個干燥塔處于吸濕狀態(tài)時，另外一個干燥塔處于再生狀態(tài)，可實現(xiàn)對氫氣的持續(xù)干燥;該氫氣干燥器的吸附塔每8 h自動切換一次，其中處于再生狀態(tài)的塔會先后自動進(jìn)行4 h加熱、4 h冷卻，其冷卻器用水取自開式循環(huán)水（NTU<10），冷凝析出來的水通過自動疏水器排出。

機(jī)組投產(chǎn)之初，發(fā)電機(jī)內(nèi)濕度（露點）長時間、間斷性地偏離正常范圍（-5～-25 ℃），為此機(jī)組技術(shù)人員需經(jīng)常對氫氣干燥器進(jìn)行一系列的檢查處理：調(diào)節(jié)再生溫度（正常范圍163 ℃±28 ℃，經(jīng)常性地降低至163 ℃以下，使得干燥劑再生效果不足）、更換吸附劑（原本能夠使用3年的干燥劑，沒到更換時間便已失效）、拆檢電加熱器（發(fā)現(xiàn)電加熱器無異常）、清理油水分離器（發(fā)電機(jī)設(shè)置有密封油系統(tǒng)，用來防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣泄漏，因此氫氣中會攜帶一定量的油）、清理冷卻器、清理排水器等，可是每次處理過后僅能短時期維持氫氣濕度（露點）正常，顯然“治標(biāo)不治本”。

2? ? 氫氣干燥器運(yùn)行優(yōu)化的必要性

氫氣濕度（露點）對于氫冷發(fā)電機(jī)的安全可靠運(yùn)行尤為重要，露點越高（水分越多），則發(fā)電機(jī)內(nèi)的絕緣材料越容易受潮、腐蝕，當(dāng)絕緣損壞到一定程度后，嚴(yán)重的會引起發(fā)電機(jī)接地、短路等故障，降低電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，甚至對社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展造成一定的負(fù)面影響。

2018年，廣東某電廠汽輪機(jī)廠房潤滑油系統(tǒng)區(qū)域的消防水噴淋裝置誤動作，造成發(fā)電機(jī)非計劃停運(yùn)事件，在事故分析中描述了其氫氣干燥器長時間工作效率低下，發(fā)電機(jī)內(nèi)部長期處于高濕度（露點）的氫氣環(huán)境下（露點最高甚至達(dá)到10 ℃），以至于油系統(tǒng)進(jìn)水后大量水分通過密封油進(jìn)入氫氣系統(tǒng)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)大量結(jié)露，引發(fā)接地故障。綜上所述，結(jié)合本機(jī)組氫氣濕度（露點）長時間不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象，從發(fā)電機(jī)運(yùn)行技術(shù)監(jiān)督及事故預(yù)防的角度出發(fā)，對氫氣干燥器系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化勢在必行。

3? ? 氫氣干燥器運(yùn)行優(yōu)化

3.1? ? 氫氣干燥器運(yùn)行優(yōu)化的內(nèi)容

通過將近兩年的摸索，機(jī)組技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)：每次對氫氣干燥器的冷卻器進(jìn)行清洗，對其油氣分離器進(jìn)行排污過后，發(fā)電機(jī)氫氣濕度（露點）下降最為明顯，且再生溫度需要調(diào)節(jié)的頻率也大為下降。于是決定對氫氣干燥器冷卻器的冷卻水源進(jìn)行改造，取消原先由開式循環(huán)水（NTU<10）供應(yīng)的模式，改為由閉式循環(huán)水（NTU<1.0）供應(yīng);適當(dāng)調(diào)高密封油排油煙風(fēng)機(jī)的入口負(fù)壓，提高真空度，盡量避免油煙溶于發(fā)電機(jī)密封油中，大大降低氫氣中的含油量，并定期對氫氣干燥器的油水分離器進(jìn)行排污操作，防止干燥劑被污染或失效;定時檢查并記錄氫氣干燥器的排水量，確保排水順暢，保證干燥劑的再生效果。

3.2? ? 氫氣干燥器運(yùn)行優(yōu)化的效果

這一系列優(yōu)化措施的實施，大大提高了氫氣干燥器的工作效率，使得發(fā)電機(jī)氫氣濕度（露點）能夠長期保持在正常范圍內(nèi)，提高了發(fā)電機(jī)運(yùn)行的可靠性，保證了發(fā)電機(jī)的使用壽命，如表1、表2所示。

4? ? 結(jié)語

綜上所述，透過發(fā)電機(jī)氫氣濕度（露點）對氫氣干燥器的運(yùn)行工作情況進(jìn)行全方位的分析、比對和總結(jié)，提出了解決氫氣干燥器工作效率低下問題的優(yōu)化方法，且通過實施，切實提高了氫氣干燥器的工作效率，消除了安全隱患，進(jìn)而提高了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行可靠性及其在電力市場中的核心競爭力。

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收稿日期：2020-03-23

作者簡介：杜榮勝（1976—），男，廣東平遠(yuǎn)人，電力運(yùn)行工程師，研究方向：火電廠集控運(yùn)行。