沙角發電C廠發電機氫氣露點超標原因分析

　　評論：　更新日期：2008年10月29日

　　沙角發電C廠(簡稱C廠)安裝有3臺660 MW進口發電機組，發電機由GEC-ALSTHOM公司制造，型號為T271-606，采用水-氫-氫冷卻方式，即定子繞組由去離子水內冷，定子鐵芯和轉子由壓力為4.0bar的氫氣冷卻，與之配套的是2套由美國An Allegheny Teledyne公司生產的HM-CID2型制氫設備。其制氫系統見圖1。

圖1 制氫系統圖

　　由電解組件電離產生的氧氣經過氧分離器后進入氧冷凝器，除去水分后直接排空，產生的氫氣進入氫冷凝器后再經干燥器進一步干燥，然后進入3個氫氣儲氣罐，供給發電機組。干燥器是分子篩小球吸附型，　可通過加熱脫水再生。堿液熱交換器及氫、氧冷凝器使用的冷卻水為補水泵提供的除鹽水。　

1 制氫系統運行狀況

　　本套制氫設備于1999年建成投運。兩年多來，因其自動化程度高，穩定性好，故障率低，運行可靠性較高，但存在氫氣露點超標問題。按照電力工業部標準，機壓下的發電機氫氣露點不大于0℃，但C廠發電機氫氣露點好多時間都在0℃以上。圖2是1號發電機2001年氫氣露點柱形圖(對2，3號發電機也具有代表性)，該圖是根據實驗室測量數據轉換成對應機壓下露點的平均值而繪制的。

圖2 2001年1號發電機氫氣露點圖

　　由圖可以看出，發電機氫氣露點一年的變化呈拋物線形，1～3月及11～12月氫氣露點合格，而4～10月，氫氣露點超標，不合格的時間數超過半年。

2 露點超標原因分析

2.1 潤滑油系統的影響

　　因氫冷發電機在正壓下運行，為避免氫氣泄漏，配有相應的密封油系統。有些電廠的密封油系統與潤滑油系統是相互獨立的，　潤滑油系統只對密封油系統提供補油。在C廠，這兩個系統是連為一體的，潤滑油經潤滑油冷油器冷卻后，進入密封油主油箱，再經密封油泵送至密封瓦，回油在除去氫氣和油煙后再回到潤滑油主油箱。密封油系統不單設冷油器，而是利用潤滑油冷油器對密封油進行冷卻。軸封蒸汽與潤滑油的接觸會導致潤滑油含水量增加，而密封油又是與氫氣直接接觸的。由于密封油是使用經冷卻后的潤滑油，因而由軸封蒸汽進入潤滑油中的水分會使發電機氫氣的濕度不斷增大，這就是引起發電機氫氣露點超標的根源。

2.2 來氫露點超標

　　從圖2不難發現發電機氫氣露點一年的變化規律與當地的氣溫變化相吻合，即隨著氣溫的升高氫氣露點亦隨之升高。當然，因發電機氫氣露點的變化受到運行狀況，如氫氣排補情況的影響，而不能正確反映來氫的情況。通過對制氫站儲氫露點數據的統計分析，發現其變化規律與發電機氫氣露點的變化規律十分相似。可以認為：隨著氣溫的升高，來氫露點超標，從而導致發電機氫氣露點超標。

　　環境溫度對制氫過程的影響具體反映在冷卻水溫上。冬天氣溫低，冷卻水溫度低，冷卻效果好，氫冷凝器出口氫氣的露點低，經干燥器進一步干燥后進入儲氣罐的氫氣就能保證較低的露點。一旦氣溫升高，冷卻水溫度隨之升高，冷凝效果變差。一旦冷凝器出口氫氣濕度高，則氫氣干燥器出口的氫氣露點也將提高，進入儲氣罐的氫氣露點就難以保證。按廠家的要求，電解過程中冷卻水最高允許溫度為40℃，最大允許壓力0.7 MPa，最大流量40 L/min，而冷凝器的冷卻水最高允許溫度為10℃，最大允許壓力0.7 MPa，最大流量40 L/min。目前的運行狀態是，2種冷卻水其實來自同一水源，其壓力和流量都能達到廠家要求，電解過程冷卻水的溫度也能得到保證，唯獨冷凝器冷卻水的溫度幾乎都在10℃以上，無法達到要求，特別是夏季時，冷卻水的溫度較高，從而導致來氫露點超標。

2.3 未安裝氫氣干燥器

　　密封油系統的結構特點決定了發電機氫氣中的含水量是一個累積的過程，如果不能及時去除氫氣中的水分，那么氫氣露點超標是不可避免的。氫氣干燥器可以通過對流經干燥器的小流量氫氣進行干燥而起到對發電機氫氣不斷凈化的作用。而C廠3臺機組的發電機氫氣系統均未安裝氫氣干燥器。這是發電機氫氣露點超標的主要原因。

3 改進建議

　　針對上述3種影響發電機氫氣露點超標的原因，提出以下改進建議：

(1) 認真調整軸封蒸汽壓力，防止壓力波動，減少由軸封蒸汽進入潤滑油中的水分，減緩氫氣露點升高的速度，同時延長潤滑油凈化器的運行時間，降低油中水的含量。

(2) 在制氫系統中增加一套制冷系統，為冷凝器提供滿足設計要求的冷卻水，使來氫露點處于較低水平，保證源頭氫氣的品質。

(3) 每臺發電機增加2臺冷凝式或吸附式干燥器，交替運行，使發電機內的氫氣在小流量的連續循環中不斷得到干燥。否則，僅靠氫氣的排補來降低氫氣露點，將造成氫氣的巨大浪費，并增加運行人員的工作量。