氫冷發電機吸附式去濕裝置故障分析

胡 帥

鄒縣電廠 山東 鄒城 273522

華電國際鄒縣發電廠1000 MW發電機組氫氣系統使用的XQS－DA系列吸附式氫氣去濕裝置，專門用來除去氫冷發電機內氫氣中的水蒸汽。氫氣的濕度是影響發電機運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，運行中的發電機氫氣純度不可能總是維持在100%。若運行、維護或控制不當，極易造成發電機進油以及氫氣純度、濕度不合格，帶來一系列影響發電機安全運行的隱患。

1 氫氣去濕裝置的系統功能

潮濕的氣體通過填有“活性氧化鋁”的吸附層除去水分。“活性氧化鋁”具有比表面積大、吸附能力強的特點。在化學性質上它對大部分氣體和蒸汽不發生反應，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除潮氣，使其再生。經過反復再生，它的性能和效果不會受到影響。

XQS系列吸附式氫氣去濕裝置采用雙塔交替吸附再生，可連續不間斷地對氣體干燥去濕。干燥劑的再生采用壓力下再生，不消耗再生氣，既節約再生氣體又安全簡便。該“去濕裝置”具有吸附容量大、性能穩定、環保、節能等優點。

2 氫氣去濕裝置的系統流程

去濕裝置由2只干燥塔、2只內置式循環風機、2只加熱器、油過濾器、氣水分離器、排水系統、四通閥操作系統、氣體置換系統和電氣控制箱等組成。

去濕裝置有兩個干燥塔可以連續進行干燥工作。當一個干燥塔處于吸附去濕狀態時，另一個干燥塔的吸附層則進行脫附再生以備重新利用。

去濕裝置的運行模式是：8小時吸附，8小時再生(再生由4小時加熱，4小時冷卻組成)。當達到設定時間時，可編程程序控制器PLC將控制四通閥操作系統使二只四通閥AA007、AA008同時切換，改變氫氣流向，從已經飽和的干燥塔中轉到剛再生的干燥塔中。這種自動切換的同時，使吸附層飽和的干燥塔處于再生循環中再生，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，導致每次補氫后發電機內氫氣濕度超標。特點是：一般在每次補氫結束后發電機內氫氣的露點溫度升高，氫氣去濕裝置排水量增加。由于制氫站為原600 MW機組擴建，具有完善氫氣干燥裝置，并且在擴建時對氫氣干燥裝置更換吸附劑，運行人員補氫時對補氫的濕度進行嚴密監視，補充氫氣濕度不合格出現的可能性很小。

3.1.2 在中間介質置換過程中，因置換介質溫度低造成水汽凝結在發電機線棒上，補充入氫氣后因溫度升高汽化而造成氫氣濕度大。特點是：每次發電機內部經過氣體置換后，發電機啟動后氫氣濕度大。目前作為發電機氫氣系統中間置換直接一般是二氧化碳，在置換時一般是將二氧化碳液體汽化并加熱后充入發電機內進行氣體置換，如果置換速度過快或者加熱效果不好，進入發電機內的二氧化碳溫度過低，此時，空氣中的水分就凝結在發電機線棒上，導致水份無法排除發電機，使發電機啟動后氫氣濕度過大。為了避免出現因中間介質溫度低導致氫氣濕度過大的情況，在二氧化碳置換的管道上設置加熱器并且控制置換速度。

3.1.3 發電機密封油真空箱真空偏低。特點是：在伴隨著氫氣濕度大的情況下往往出現氫氣純度不合格。發電機采用單流環式密封瓦結構，發電機密封油要經過密封油真空箱除去雜質氣體和水份，如果密封油真空箱真空偏低，密封油中含有水份，就可能造成雜質氣體和水份不容易分離出來，導致氫氣和密封油接觸導致氫氣內混入水分，氫氣濕度大。一般對于單流環式密封油真空箱真空要求運行在－90k Pa以下，雜質氣體和水汽分離良好，不會造成氫氣濕度大。如果真空箱真空偏低，應檢查密封油真空系統，提高密封油真空箱真空，增加雜質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小時加熱階段，由于不斷有潮氣被氫氣帶出并在冷凝器中凝結，氫氣去濕裝置會不斷有水排除，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個小時內，應有水排出，排水量視氫氣濕度而定。如果巡回檢查發現去濕裝置一直無水排除，則應首先對氫氣去濕裝置自動排水閥進行檢查，疏通排水閥后排水即正常，氫氣露點溫度逐漸降低，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致吸附塔再生不徹底，進入吸附過程時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，也會出現相似的情況，應對發電器氫氣去濕裝置的再生流量進行調整。

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致去濕效果差。

3.2.4 氫氣去濕裝置鼓風機故障。氫氣干燥器切換過程中出口濕度變化不大，應懷疑鼓風機故障。

4 結語

對于水－氫－氫冷卻系統的發電機組，氫氣系統的安全運行對機組的安全、可靠、穩定運行非常重要，氫氣濕度不合格，將可能造成不堪設想的后果。因此，每一個電力工作者都必須加強工作責任心、認真細致，避免因一個小的疏忽，給設備埋下安全隱患，導致嚴重事故的發生。