氫冷發電機氫氣濕度超標原因分析及處理

大唐南京發電廠 210000

摘要：文章首先對氫冷發電機的氫氣濕度標準進行分析，再對其氫氣濕度超標原因進行分析，并且提出一定的措施，以期能夠為同行帶來一些啟發。

關鍵詞：氫冷發電機；氫氣濕度；超標原因；處理

一、氫冷發電機氫氣濕度標準

國內外極度重視氫冷機組的氫氣濕度，為了確保氫冷發電機能夠安全運行，均制定了相關的標準，其中國外氫氣濕度標準具體可以參見表1，根據表格中的數據可以知道，國外氫氣濕度標準十分嚴格。我國電力部頒布了《發電機運行規程》，在該規程中要求在機內壓力作用下，氫冷發電機的水份含量必須低于15g/m3。在1990年，我國的機械電子部和能源部在達成的協議中，要求新機組在機內壓力下，氫氣水份含量必須要小于4g/m3，老機組則不能超過10g/m3。1996年電力部規定的氫氣濕度具體可以參見表2。并且明確指出新建200MW、不小于300MW的機組在密封油中的含水量不能超過500mg/L。

表1 國外氫冷發電機氫氣濕度的標準

外國公司充入新H2露點（℃）絕對濕度（g/m3）

美國WH公司-47.350.0485

英國GEC公司-400.124

日本三菱公司-700.0026

原蘇聯-260.5

瑞士ABB公司-300.32

表2 氫冷發電機氫氣濕度的標準

機組類型制氫站（常壓下）機內壓力下

200MW老機組-25℃0

200MW新機組與不低于300MW的機組-50℃-5—-25℃

二、氫冷發電機內出現氫氣濕度超標現象的原因

（一）提供的氫氣品質較低

制氫站現今采用水電解法來制取氫氣。具體的工藝流程是在電解槽中產生氫氣，分別通過分離器、洗滌器、冷卻器后，在儲氣罐內存儲。部分電廠在經過冷卻器后還會添加干燥器。分析工藝流程可以知道，氫氣在通過洗滌其中后，水蒸汽達到了飽和狀態，其水份含量與溫度成正比。安裝冷卻器主要是通過降低氫氣溫度進而使氫氣的水份含量得到降低。在夏天的時候，水溫較高，氫氣的水份含量就會嚴重超標。其次，將氫氣灌入空氫罐的時候，系統壓力基本上和氫罐壓力相等，在更換罐的時候，系統壓力會隨著時間從小逐漸增大。混合氣體中飽和水份的含量只和溫度存在關聯，因此在一定溫度下，氫氣含水量不會隨著壓力的增加而升高。再次，為了保證氫冷發電機能夠安全運行，沒有將儲氣罐的壓力充到額定壓力，進而提高了氫氣的含水量。最后，發電機沒有嚴密的氫氣系統，增大了補氫量，導致氫氣在氫罐中存儲的時間過短，根本不能充分分離出氫氣中的水份。

（二）沒有合理的對汽輪機軸封系統進行調整

在檢修過程中，由于大幅度地向間隙位置調整時軸封徑，或者發電機在運行過程中軸封片和大軸發生摩擦等，都會增大軸封的徑向間隙，端部軸封就會向外跑汽，進入軸瓦之中，導致油中集聚大量的水份。再者當機組增加負荷運行時，軸封壓力就會升高，若不能夠及時對軸封供汽壓力進行調整，向外跑汽的幅度就會就會隨著壓力的增加而增大，這也是導致油中集聚大量水份的原因。因為氫冷系統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大，密封油的含水量必定會增加，進而使氫氣含水量不斷上升。

（三）密封油系統存在缺陷

從理論層面來看密封油系統，氫側密封油和空側密封油是獨立存在的，然而在具體運行過程中，由于管道布置不科學等因素，導致流體阻力不均勻下降；此外，由于沒有對差壓閥和平衡閥進行科學的維護，導致其出現卡澀現象，打破了油、氫間及空、氫側密封油間的平衡，導致發電機出現進油現象，空、氫側出現竄油現象，氫側密封油箱容易出現缺油或者滿油現象。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，油中的水份就會自動逸入空氣中，導致氫氣的濕度大幅度上升。

（四）沒有對發電機氫冷系統進行精心維護

有時，干燥器中的干燥劑已經失去效用，卻沒有及時對其更換或者再生，不能充分發揮干燥器應有的作用。而且發電機在運行過程中沒能及時排出底部的污染物，這些都會增加氫氣的濕度。

三、降低氫冷發電機氫氣濕度的有效措施

（一）加強對發電機組的管理力度

制氫站必須要對設備進行重點維護與管理，尤其是必須做好氫罐壓力檢驗工作，保證儲氫罐在額定壓力下穩定運行。此外，在發電機運行過程中，充氫氣的時候，最好使其壓力達到額定電壓，靜置一段時間，為水霧分離創造條件。

（二）在冷卻器之后安裝一個穩壓閥

制氫站應該在冷卻器與氫罐間增設一個穩壓閥，進而保證氫氣在經過電解槽到穩壓閥各個環節中的壓力，不會受到氫罐換罐后壓力影響，一直在額定壓力下穩定運行，充分發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，會除去大量的水份。然而到了夏季，冷卻水溫會升高，除濕效果會受到制約，此時安裝一個吸附式的干燥設備，能夠使氫氣的品質得到大幅度的提升。

（四）做好密封油系統的維護工作

制氫站在對發電機密封油系統維護工作中，需要不斷提升平衡閥和差壓閥的檢修質量，最大限度地減少氫側密封油與空側密封油的互混，以免氫側密封油在機內出現滲漏現象。

（五）加強汽機軸封的檢修力度

制氫站必須要加強對汽機軸封的檢修質量，及時調整軸封抽汽壓力，使汽機軸瓦中的蒸汽量在一定程度上得到減少，進而有效降低主油箱中的水份含量。

（六）對氫冷發電機的運行進行重點管理

若是氫冷發電機中一旦出現積水，就必須立刻從底部將其清理干凈。及時更換或者再生干燥劑，做好干燥器的監督工作，保證除濕功能能夠充分得到發揮。

四、總結

氫冷發電機的氫氣濕度嚴重超標后，就會影響到氫能機組的運行，尤其是會對繞組絕緣造成影響。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；不但要從生產、維護、檢修等方面對發電機組進行控制，而且還需要將科研部門、設計部門與生產部門聯合起來，提高產品的質量，從根源上有效解決問題。此外，還需要加強技術革新，對老機組進行改造，不斷攻克各種技術缺陷。總而言之，采取一定措施降低氫氣濕度，保證機組安全穩定運行。

參考文獻：

[1]莫宗寶，徐超，龍瀟.氫冷發電機氫氣濕度超標的原因分析[J].電站輔機，2011，02：17-20.

[2]何震宇.關于控制氫冷發電機氫氣濕度的原因分析及措施的探討[J].科技致富向導，2011，29：217-218.