氫冷發(fā)電機(jī)吸附式去濕裝置故障分析

胡 帥

鄒縣電廠 山東 鄒城 273522

華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠1000 MW發(fā)電機(jī)組氫氣系統(tǒng)使用的XQS－DA系列吸附式氫氣去濕裝置，專門用來除去氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣中的水蒸汽。氫氣的濕度是影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率和使用壽命的重要因素之一。由于油氫之間的直接接觸，運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)氫氣純度不可能總是維持在100%。若運(yùn)行、維護(hù)或控制不當(dāng)，極易造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油以及氫氣純度、濕度不合格，帶來一系列影響發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的隱患。

1 氫氣去濕裝置的系統(tǒng)功能

潮濕的氣體通過填有“活性氧化鋁”的吸附層除去水分?！盎钚匝趸X”具有比表面積大、吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)。在化學(xué)性質(zhì)上它對(duì)大部分氣體和蒸汽不發(fā)生反應(yīng)，而且無毒。在正常情況下，“活性氧化鋁”吸收水分飽和后可以通過加熱驅(qū)除潮氣，使其再生。經(jīng)過反復(fù)再生，它的性能和效果不會(huì)受到影響。

XQS系列吸附式氫氣去濕裝置采用雙塔交替吸附再生，可連續(xù)不間斷地對(duì)氣體干燥去濕。干燥劑的再生采用壓力下再生，不消耗再生氣，既節(jié)約再生氣體又安全簡(jiǎn)便。該“去濕裝置”具有吸附容量大、性能穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

2 氫氣去濕裝置的系統(tǒng)流程

去濕裝置由2只干燥塔、2只內(nèi)置式循環(huán)風(fēng)機(jī)、2只加熱器、油過濾器、氣水分離器、排水系統(tǒng)、四通閥操作系統(tǒng)、氣體置換系統(tǒng)和電氣控制箱等組成。

去濕裝置有兩個(gè)干燥塔可以連續(xù)進(jìn)行干燥工作。當(dāng)一個(gè)干燥塔處于吸附去濕狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)干燥塔的吸附層則進(jìn)行脫附再生以備重新利用。

去濕裝置的運(yùn)行模式是：8小時(shí)吸附，8小時(shí)再生(再生由4小時(shí)加熱，4小時(shí)冷卻組成)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，可編程程序控制器PLC將控制四通閥操作系統(tǒng)使二只四通閥AA007、AA008同時(shí)切換，改變氫氣流向，從已經(jīng)飽和的干燥塔中轉(zhuǎn)到剛再生的干燥塔中。這種自動(dòng)切換的同時(shí)，使吸附層飽和的干燥塔處于再生循環(huán)中再生，以備重新使用。

3 氫氣去濕裝置故障分析

3.1 氫氣濕度大的原因及處理

3.1.1 供氫濕度大。如果制氫站來氫濕度大，導(dǎo)致每次補(bǔ)氫后發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度超標(biāo)。特點(diǎn)是：一般在每次補(bǔ)氫結(jié)束后發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的露點(diǎn)溫度升高，氫氣去濕裝置排水量增加。由于制氫站為原600 MW機(jī)組擴(kuò)建，具有完善氫氣干燥裝置，并且在擴(kuò)建時(shí)對(duì)氫氣干燥裝置更換吸附劑，運(yùn)行人員補(bǔ)氫時(shí)對(duì)補(bǔ)氫的濕度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，補(bǔ)充氫氣濕度不合格出現(xiàn)的可能性很小。

3.1.2 在中間介質(zhì)置換過程中，因置換介質(zhì)溫度低造成水汽凝結(jié)在發(fā)電機(jī)線棒上，補(bǔ)充入氫氣后因溫度升高汽化而造成氫氣濕度大。特點(diǎn)是：每次發(fā)電機(jī)內(nèi)部經(jīng)過氣體置換后，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后氫氣濕度大。目前作為發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)中間置換直接一般是二氧化碳，在置換時(shí)一般是將二氧化碳液體汽化并加熱后充入發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)行氣體置換，如果置換速度過快或者加熱效果不好，進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)的二氧化碳溫度過低，此時(shí)，空氣中的水分就凝結(jié)在發(fā)電機(jī)線棒上，導(dǎo)致水份無法排除發(fā)電機(jī)，使發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后氫氣濕度過大。為了避免出現(xiàn)因中間介質(zhì)溫度低導(dǎo)致氫氣濕度過大的情況，在二氧化碳置換的管道上設(shè)置加熱器并且控制置換速度。

3.1.3 發(fā)電機(jī)密封油真空箱真空偏低。特點(diǎn)是：在伴隨著氫氣濕度大的情況下往往出現(xiàn)氫氣純度不合格。發(fā)電機(jī)采用單流環(huán)式密封瓦結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)密封油要經(jīng)過密封油真空箱除去雜質(zhì)氣體和水份，如果密封油真空箱真空偏低，密封油中含有水份，就可能造成雜質(zhì)氣體和水份不容易分離出來，導(dǎo)致氫氣和密封油接觸導(dǎo)致氫氣內(nèi)混入水分，氫氣濕度大。一般對(duì)于單流環(huán)式密封油真空箱真空要求運(yùn)行在－90k Pa以下，雜質(zhì)氣體和水汽分離良好，不會(huì)造成氫氣濕度大。如果真空箱真空偏低，應(yīng)檢查密封油真空系統(tǒng)，提高密封油真空箱真空，增加雜質(zhì)氣體和水分的析出能力。

3.2 氫氣去濕裝置去濕效果不好原因和處理。

3.2.1 氫氣去濕裝置排水口堵塞。吸附式氫氣去濕裝置正常在再生階段的最初4小時(shí)加熱階段，由于不斷有潮氣被氫氣帶出并在冷凝器中凝結(jié)，氫氣去濕裝置會(huì)不斷有水排除，如果巡檢中檢查氫氣去濕裝置控制畫面中顯示吸附塔處于再生的最初加熱4個(gè)小時(shí)內(nèi)，應(yīng)有水排出，排水量視氫氣濕度而定。如果巡回檢查發(fā)現(xiàn)去濕裝置一直無水排除，則應(yīng)首先對(duì)氫氣去濕裝置自動(dòng)排水閥進(jìn)行檢查，疏通排水閥后排水即正常，氫氣露點(diǎn)溫度逐漸降低，氫氣純度合格。

3.2.2 氫氣去濕裝置再生氫氣流量閥堵塞或流量過大或過小。在再生階段，需要有部分再生氫氣不斷流經(jīng)再生的吸附塔帶走吸附層中的潮氣，如果再生氫氣流量不足、偏大或者氫氣再生流量閥堵塞將導(dǎo)致吸附塔再生不徹底，進(jìn)入吸附過程時(shí)造成吸附效果差或者反而增加氫氣濕度。

如果存在氫氣再生流量偏大或偏小的情況，也會(huì)出現(xiàn)相似的情況，應(yīng)對(duì)發(fā)電器氫氣去濕裝置的再生流量進(jìn)行調(diào)整。

3.2.3 氫氣去濕裝置冷凝器冷凝效果差。吸附式氫氣去濕裝置的再生氫氣中的水分需要用冷凝器進(jìn)行冷卻以除去其中的水份，如果冷凝器效果差，則再生氫氣中的水份無法析出，造成吸附塔再生不徹底導(dǎo)致去濕效果差。

3.2.4 氫氣去濕裝置鼓風(fēng)機(jī)故障。氫氣干燥器切換過程中出口濕度變化不大，應(yīng)懷疑鼓風(fēng)機(jī)故障。

4 結(jié)語

對(duì)于水－氫－氫冷卻系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組，氫氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行對(duì)機(jī)組的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，氫氣濕度不合格，將可能造成不堪設(shè)想的后果。因此，每一個(gè)電力工作者都必須加強(qiáng)工作責(zé)任心、認(rèn)真細(xì)致，避免因一個(gè)小的疏忽，給設(shè)備埋下安全隱患，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。