#2汽輪發(fā)電機氫氣純度低分析及處理措施

摘 要：文中論述了汽輪發(fā)電機氫氣系統(tǒng)運行對機組運行的影響和危害，針對公司#2機組的實際情況分析了影響發(fā)電機氫氣純度的主要原因和提高氫氣純度的處理措施以及取得的實際效果。

關(guān)鍵詞：提高;氫氣純度

1 氫氣運行情況概述

國電黃金埠發(fā)電廠建設(shè)有2臺上海汽輪廠的650MW超臨界發(fā)電機組，發(fā)電機為西門子西屋公司與上海汽輪發(fā)電機有限公司聯(lián)合產(chǎn)品，型號為THDF118/56，采用水氫氫冷卻方式，額定運行氫壓0.4MPa。發(fā)電機支撐軸瓦#7、#8瓦下瓦為可傾瓦、上瓦圓筒瓦，其軸端氫氣密封采用的是雙流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)，密封的原理：密封瓦為空側(cè)密封瓦和氫氣側(cè)密封瓦的組合方式，通過各自的油泵、油箱、油管路形成相對獨立的油循環(huán)系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)中的油壓力通過系統(tǒng)的再循環(huán)的初調(diào)整和平衡閥的微調(diào)整，達到一定范圍的平衡時，不發(fā)生相互串油。運行中空側(cè)密封油壓通過差壓閥的調(diào)節(jié)作用，始終保持油壓高于氫氣壓力一定范圍，防止氫氣逸出。公司#2機組投產(chǎn)后一直存在氫氣純度低且運行時純度下降快的情況，當(dāng)發(fā)電機氫氣純度<96%時需進行補排氫的工作，每天由于氫氣純度低的補氫量約35-40立方，尤其在夏季，純度低補氫量大的情況尤為突出，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出技術(shù)監(jiān)督規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，影響機組的安全運行。

2 氫氣純度低對機組運行影響

發(fā)電機氫氣純度是發(fā)電機冷卻系統(tǒng)關(guān)鍵指標(biāo)之一，隨著機組容量的增大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，影響汽輪發(fā)電機氫氣純度的環(huán)節(jié)和因素也越來越多，提高和保持發(fā)電機氫氣純度指標(biāo)已成為保證機組安全運行的一項重要工作。

電廠氫氣來源主要有兩種方式，一種是外購氫直接進行系統(tǒng)按需補氫，另一種是設(shè)置制氫站，進行生產(chǎn)制氫，通過氫氣罐進行儲存，依據(jù)系統(tǒng)需要實時補氫。制氫機生產(chǎn)出的氫氣必須為合格產(chǎn)品，主要指標(biāo)：氫氣純度需達到99.9%。發(fā)電機內(nèi)氫氣純度指標(biāo)不得低于96%。

氫氣純度低的主要危害：

1）氫氣是一種極易爆炸的危險品，如發(fā)電機內(nèi)內(nèi)氫氣純度不合格，存在氫爆的可能;

2）發(fā)電機氫氣純度降低，露點過高，濕度大，可能造成定子、轉(zhuǎn)子絕緣降低，易發(fā)生短路，影響發(fā)電機的安全運行;

3）發(fā)電機氫氣純度降低將影響冷卻效果。

3 原因排查及處理

3.1 機組運行中對氫氣、油系統(tǒng)異常排查

實際運行中發(fā)電機密封油系統(tǒng)空氫側(cè)油泵出口壓力06mpa，經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)節(jié)反饋到運轉(zhuǎn)層油壓大約0.48mpa，現(xiàn)場檢查就地顯示汽端油壓基本正常，而勵端油壓只有042MPa，當(dāng)油壓波動，油壓調(diào)節(jié)發(fā)生調(diào)節(jié)滯后易出現(xiàn)氫氣泄漏污染情況，密封油壓不能有效達到密封。就現(xiàn)場的異常情況，安排對空氫側(cè)油管路的油實際流量進行了檢測：勵端空側(cè)密封油進油量210/210.6L/min，汽端空側(cè)密封油進油量75/129L/min，兩端的氫側(cè)進油量維持在20-40L/min，從運行中的檢查結(jié)果來分析，#2機發(fā)電機勵端密封瓦空側(cè)油量偏大，汽端也存在存在油流量增大的趨勢，初步分析為密封瓦磨損間隙增大，導(dǎo)致系統(tǒng)漏油量增多;利用停機時間度密封瓦進行解體檢查，勵端密封瓦出現(xiàn)嚴(yán)重變形，密封瓦徑向間隙超標(biāo)準(zhǔn)0.30mm左右，組合后測量存在橢圓、變形及錯口情況，隨即對密封瓦進行重新澆筑加工后，密封瓦于軸頸的配合間隙控制在標(biāo)準(zhǔn)值0.23mm，同時對密封油管路及密封瓦瓦座各油孔進行疏通檢查，發(fā)現(xiàn)密封瓦空側(cè)油路孔被密封墊遮擋近三分之一多，影響空氫側(cè)的油通流，重新按標(biāo)準(zhǔn)制作安裝密封墊，達到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 密封油各調(diào)節(jié)閥的檢查

運行中主差壓閥的作用控制油氫壓差，通過差壓閥的調(diào)節(jié)始終維持空側(cè)油壓大于氫側(cè)壓力0.84KPa左右;汽端和勵端油路各設(shè)有一平衡閥，維持密封瓦的空氫側(cè)油壓差在±490Pa范圍，達到運行中密封氫氣的要求;現(xiàn)場排查系統(tǒng)運行時平衡閥實際參與調(diào)節(jié)時，密封瓦的空側(cè)油壓始終高于氫側(cè)油壓（向上調(diào)節(jié)活塞上移增大氫側(cè)油壓），停機時進行平衡閥進行解體檢查檢測，其調(diào)節(jié)螺釘設(shè)計偏短，向上調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)余量不足，無法滿足調(diào)節(jié)要求，重新對調(diào)節(jié)螺釘進行重新設(shè)計加工，整體加長約15mm，提高平衡閥的調(diào)節(jié)能力，投運后進行調(diào)節(jié)能夠滿足氫側(cè)由于高于空側(cè)油壓490pa的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 密封油油質(zhì)的處理

密封油的油品質(zhì)指標(biāo)會直接影響氫氣運行純度，如油的水份越多，運行油溫越高，其內(nèi)部水份與油分子越容易進入到氫氣中。對#2機密封油的油質(zhì)進行化驗跟蹤檢查，密封油水份指標(biāo)接近合格標(biāo)準(zhǔn)的上限100mg/L，且進行部分管道放油取樣過程發(fā)現(xiàn)部分油質(zhì)存在乳化現(xiàn)象，油質(zhì)較差。技術(shù)改進方面：對密封油系統(tǒng)的油進行真空凈化過濾，主要措施在氫側(cè)密封油箱補油閥前的管道上引出油流，油進入專用真空凈化設(shè)備，對油中的水份、氣體雜質(zhì)進行過濾，凈化合格后的油進入氫側(cè)密封油箱，同時油箱的油位保持低位運行（維持在0至-5cm左右），密封油的補油閥保持常開狀態(tài)，高品質(zhì)的油進行循環(huán)運行，從而提高氫氣的純度指標(biāo)。

3.4 其它方面檢查

運行中發(fā)電機氫氣露點指標(biāo)經(jīng)常性長時間維持在0度左右運行（標(biāo)準(zhǔn)值：-5℃～-25℃），露點指標(biāo)超標(biāo)準(zhǔn);系統(tǒng)氫氣干燥器的運行效果差，原氫氣干燥器配備的是冷凝式氫氣干燥器，設(shè)備運行的主要缺點是故障率高，除濕效率較差;利用停機時間，對氫氣干燥器換型改造，改為穩(wěn)定性更高的吸附式氫氣干燥器，通過分子篩的吸附除濕效果明顯提升，發(fā)電機氫氣露點總體控制在-15℃～-25℃度之間。

4 結(jié)語

通過最近兩年來的設(shè)備整治，目前#2機機組的氫氣純度總體保持97%以上，消除了由于純度低頻繁補氫的情況，提高了設(shè)備可靠性;但對標(biāo)國內(nèi)先進機組仍有差距，我們將繼續(xù)努力，開展技術(shù)攻關(guān)，做好確保機組安全穩(wěn)定運行各項工作。

參考文獻：

[1]上海汽輪機廠《600MW汽輪機說明書》.

[2]上海汽輪發(fā)電機廠THDTF118/56型《600M汽輪發(fā)電機產(chǎn)品說明書》.

[3]《600MW機組集控運行規(guī)程》.

作者簡介：付名江（1973-），男，江西九江人，本科，工程師，研究方向：汽輪機節(jié)能降耗。