海南核電660MW發(fā)電機氫氣露點升高原因分析

李 靜

（海南核電有限公司，海南昌江 572700）

0 引言

海南核電發(fā)電機103 大修后氫氣露點升高濕度增大，但是氫氣干燥器的汽水分離器排出的水量卻逐漸減少，考慮到濕度增加影響定子線圈絕緣水平，因此找到露點升高的原因?qū)τ诒ＷC機組安全運行十分必要。

1 發(fā)電機氫氣露點升高原因

發(fā)電機內(nèi)露點升高意味著發(fā)電機內(nèi)濕度增加、氫氣中水分含量增加[1，2]。影響發(fā)電機露點的因素包括以下5 個：①由氫站來的氫氣本身就有一定的濕度；②定子冷卻水溫度低于期望值；③氫側(cè)密封油壓力大于氫氣壓力，而密封油中含水量超標；④定子冷卻水通過定子線圈向發(fā)電機泄漏；⑤氫氣干燥器工作效率降低。

（1）海南核電發(fā)電機使用的氫氣由電廠自己生產(chǎn)。通過查看制氫機純度表的歷史趨勢，發(fā)現(xiàn)制氫機一年來氫氣純度始終保持在99.8%～99.9%，說明氫氣濕度無明顯變化，制氫站氫氣濕度異常升高這一因素可以排除（圖1）。

圖1 制氫站氫氣純度趨勢

（2）海南核電定子冷卻水系統(tǒng)的水溫保持一個恒定值，由閉式冷卻水SRI 系統(tǒng)控制定冷水溫度，通過查看趨勢，定冷水溫度設(shè)定值始終為40 ℃，且定冷水溫度變化也始終保持在1 ℃以內(nèi)，因此定冷水溫度過低導(dǎo)致結(jié)露的情況可以排除（圖2）。

（3）氫側(cè)密封油含水量的化學(xué)取樣結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，與大修前同期相比含水量變化不大，因此密封油含水量高這一因素可以排除。密封油一年內(nèi)含水量取樣結(jié)果如圖3 所示。

圖2 定子冷卻水溫度趨勢

圖3 氫側(cè)密封油含水量

（4）查看最近3 個月的歷史趨勢，發(fā)電機氫氣壓力始終高于定子冷卻水溫度且壓力變化不超過20 kPa，冷卻水向發(fā)電機內(nèi)泄漏的概率很小（圖4）。

圖4 氫氣壓力趨勢

（5）氫氣干燥器除濕效果差，通過分析排除以上4 種原因，氫氣干燥器除濕效果差的可能性最大。

2 氫氣干燥器工作原理

氫氣干燥器分為吸附式氫氣干燥器和冷凝式氫氣干燥器，海南核電有限公司使用的是吸附式氫氣干燥器（圖5）。

假設(shè)干燥塔A 塔工作、B 塔再生，氫氣進入干燥塔A 內(nèi)通過三氧化二鋁吸附氫氣中的水蒸氣，干燥后的氫氣從出口進入發(fā)電機內(nèi)部；干燥塔B 通過電加熱器使三氧化二鋁表面吸附的水分蒸發(fā)，加熱后的混合氣體進入氫氣冷卻器，水蒸汽冷凝后變成水通過汽水分離器分離后從排水口排除，分離出的氫氣重新進入氫氣出口管道。

圖5 氫氣干燥器結(jié)構(gòu)

3 氫氣干燥器故障原因分析

通過對氫氣干燥器工作原理的分析，氫氣干燥器正常運行的前提是加熱器和冷卻器能夠正常運行，如果電加熱器加熱溫度不夠或者冷卻器的冷卻能力不夠都有可能導(dǎo)致氫氣濕度增加，氫氣露點升高[3-4]。根據(jù)以上分析，對氫氣干燥器的加熱溫度和冷卻水冷凝溫度進行檢查。對比A、B 塔發(fā)現(xiàn)，氫氣干燥器的B 塔加熱溫度150 ℃而A 塔加熱溫度160 ℃，由于A、B 塔的電加熱器功率無法調(diào)節(jié)，為了保證氫氣干燥器的流量，暫不改變干燥流量。氫氣干燥器的冷卻器冷卻水溫度上漲5 ℃，這一情況是由于海水溫度上升導(dǎo)致的，降低冷卻水溫度最直接的方法是增大海水流量。由于海南夏天溫度較高，海水溫度達到35℃，海水流量增大雖然可以緩解溫度上升，但并不能從根本上解決這個問題。

為了進一步增加氫氣冷卻器的冷卻能力，海南核電投入了汽輪機廠房通風(fēng)系統(tǒng)的水幕冷卻裝置。通過這一改變，發(fā)電機露點溫度明顯下降，從-10 ℃下降到-15 ℃。所以，由于海水溫度上升造成氫氣冷卻器冷卻能力下降，是發(fā)電機氫氣露點上升的根本原因。

4 結(jié)論

海南核電發(fā)電機氫氣露點上升的根本原因是海水溫度上升導(dǎo)致氫氣冷卻器冷卻能力下降，從而導(dǎo)致部分水蒸汽無法冷凝重新進入發(fā)電機。通過以下方法重新降低了氫氣露點：①通過增加海水流量；②降低其他系統(tǒng)備用冷卻器的冷卻水流量；③投入常規(guī)島廠房空調(diào)系統(tǒng)的水幕冷卻器降低廠房溫度。通過分析海南核電發(fā)電機氫氣露點升高的原因，給出了系統(tǒng)的解決方案，這一結(jié)論不僅適用于海南核電，也適用于其他壓水堆核電廠。