淺析發(fā)電機(jī)氫氣濕度高的處理措施

(深能合和電力(河源)有限公司，廣東 河源 517000)

1 設(shè)備概況

某燃煤電廠發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)配備一臺(tái)XFG-1F吸附式氫氣干燥器。通過(guò)氫氣干燥器的運(yùn)行，可以連續(xù)排出發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣所含有的水分，從而達(dá)到降低氫氣濕度的作用。干燥器由2個(gè)干燥塔組成，塔內(nèi)裝填有高性能干燥劑和加熱元件，一個(gè)工作時(shí)，另一個(gè)加熱再生。每個(gè)塔內(nèi)都裝有1臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)，連續(xù)工作。工作塔內(nèi)的風(fēng)機(jī)用以加大氣體循環(huán)量并使氣體在干燥劑內(nèi)分布均勻；再生塔內(nèi)的風(fēng)機(jī)用以循環(huán)再生氣體，迫使再生氣體經(jīng)過(guò)冷凝器、氣水分離器等，使干燥劑內(nèi)吸附的水分分離出來(lái)。氫氣濕度高，既不安全也不經(jīng)濟(jì)，一方面，由于氫氣中濕度大、水分大，使氣體密度增大，增加了發(fā)電機(jī)通風(fēng)損耗，降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。另一方面，氫氣濕度越大，氫氣中水分越大，氣體的介電強(qiáng)度越低，定子繞組受潮，降低絕緣電阻，從而降低了絕緣表面放電電壓，容易發(fā)生閃絡(luò)和絕緣擊穿事故，氫氣濕度高也會(huì)造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。發(fā)電機(jī)說(shuō)明書中要求發(fā)電機(jī)氫氣濕度應(yīng)在-25 ℃～-5 ℃。

2 故障分析

某廠#2發(fā)電機(jī)氫氣濕度高于-5 ℃，查閱曲線發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)氫氣濕度為緩慢上升。發(fā)電機(jī)氫氣濕度高主要有以下幾個(gè)原因：制氫站來(lái)氫濕度大，且超過(guò)氫氣干燥器的正常處理能力。由于該廠2臺(tái)機(jī)組補(bǔ)氫來(lái)源都是一樣的，而#1發(fā)電機(jī)氫氣濕度正常，可排除氫站來(lái)氫濕度大的原因。由于氫氣與密封油系統(tǒng)直接接觸，如果密封油帶水過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致氫氣濕度高，近段時(shí)間密封油系統(tǒng)運(yùn)行正常，并沒(méi)有密封油帶水的情況出現(xiàn)。另外一種可能，是氫氣干燥器不能正常除濕，水份一直存在于發(fā)電機(jī)氫氣中。

為確認(rèn)氫氣干燥器故障原因，進(jìn)行了如下工作：確認(rèn)吸附塔內(nèi)的氫氣干燥劑是新更換，遠(yuǎn)未達(dá)到3年的使用壽命，氫氣干燥劑失效的可能性不大。檢查氫氣干燥器吸濕塔和再生塔自動(dòng)正常切換，且再生塔加熱溫度在正常范圍之內(nèi)，排除加熱器故障。考慮干燥器再生流量過(guò)大，氫氣中的水分冷凝效果會(huì)變差，無(wú)法排出干燥劑中的水分，減小氫氣干燥器再生流量控制閥開(kāi)度，觀察1個(gè)循環(huán)周期，發(fā)現(xiàn)氫氣濕度無(wú)明顯變化。氫氣干燥器自動(dòng)疏水閥檢查，就地檢查自動(dòng)疏水閥底部沒(méi)有水流痕跡，檢查發(fā)現(xiàn)自動(dòng)疏水閥浮球有輕微銹蝕卡澀現(xiàn)場(chǎng)。清理后灌入自來(lái)水試驗(yàn)，確認(rèn)疏水閥可自動(dòng)疏水，將自動(dòng)疏水閥回裝后，檢查發(fā)電機(jī)氫氣濕度無(wú)明顯好轉(zhuǎn)。檢查氫氣干燥器冷卻器，開(kāi)啟冷卻器冷卻水回水管路疏水門W3，水流較大，但水溫較高，明顯高于冷卻器出口門W2后水管溫度，可判斷W3處的水流是由開(kāi)式水母管回流而來(lái)，而不是氫氣干燥器冷卻器出口來(lái)的水。檢查冷卻器入口門W1與出口門W2之間溫度較高，比入口門W1前管道和出口門W2后管道都高，判斷冷卻器內(nèi)部的冷卻水是不流動(dòng)的死水，在氫氣的持續(xù)加熱下溫度升高，冷卻器前后水管沒(méi)有氫氣加熱，溫度會(huì)低一些。而冷卻器冷卻水不流動(dòng)的原因，一定是冷卻水管或者冷卻器堵塞。

3 故障處理

1)清理干燥器冷卻器，拆開(kāi)入口門W1后法蘭，開(kāi)啟出口門W2對(duì)冷卻器進(jìn)行反沖洗，水較渾濁且有鐵銹等雜質(zhì)，但水流暢通，說(shuō)明冷卻器內(nèi)部沒(méi)有堵塞，清理完畢關(guān)閉出口門W2。

2)開(kāi)啟冷卻器入口門W1，檢查法蘭拆開(kāi)處無(wú)水流出，用銅扳手敲擊入口門W1前管道，法蘭處仍沒(méi)有水流。在入口門W1后安裝臨時(shí)管道，連接氮?dú)馄浚玫獨(dú)夥创道鋮s水入口管道，逐步提高氮?dú)鈮毫χ?.8 MPa，檢查冷卻水管依然堵塞。由于冷卻水管與氫冷器開(kāi)式水回水管連接，無(wú)法隔離，需等待停機(jī)處理。

3)由于堵塞水管暫無(wú)法處理，為保證氫氣濕度，需使用臨時(shí)措施保證干燥劑再生效果(見(jiàn)圖1)。

圖1 臨時(shí)措施示意圖

(1)關(guān)閉氫氣干燥器冷卻器開(kāi)式水入口門W1。

(2)拆開(kāi)氫氣干燥器冷卻器開(kāi)式水入口門W1后法蘭，將冷卻器側(cè)法蘭通過(guò)臨時(shí)管接至排水槽。

(3)通過(guò)開(kāi)啟氫氣干燥器冷卻器開(kāi)式水出口門W2，冷卻水倒流至冷卻器后，進(jìn)入臨時(shí)管排水至排水槽。

(4)由于所用的冷卻水為氫冷器回水管上的開(kāi)式水，有一定的水溫，如果氫氣濕度仍不滿足要求，需更換其他合適的水源。

4)機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，割開(kāi)氫氣干燥器冷卻器開(kāi)式水入口管，發(fā)現(xiàn)管子堵塞嚴(yán)重，無(wú)法疏通，更換管子。

4 分析及總結(jié)

經(jīng)觀察，采取臨時(shí)措施后，經(jīng)過(guò)1個(gè)再生周期后，#2發(fā)電機(jī)氫氣濕度明顯下降，氫氣濕度穩(wěn)定在-10 ℃附近，使用氫冷器回水管上的冷卻水也能滿足氫氣干燥器的再生要求。

對(duì)換下來(lái)的堵塞管子分段割開(kāi)，確定堵塞位置在管路本身的焊口處，管子焊口外表面處能看到焊口后有較大位置的錯(cuò)口，見(jiàn)圖1所示。管子尺寸為25 mm×3 mm的碳鋼管，管子內(nèi)徑較小，而焊口位置錯(cuò)口量較大，進(jìn)一步減小了管道的流通面積，如果由于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變導(dǎo)致水流速度變慢，開(kāi)式水中雜質(zhì)容易在焊縫錯(cuò)口處沉積，再加上管道為碳鋼材質(zhì)，管道內(nèi)壁已吸附有一定程度的雜質(zhì)，日積月累下整個(gè)管子就被完全堵塞，冷卻水無(wú)法通流。

針對(duì)本次故障，提出以下改進(jìn)措施：一是保證循環(huán)水旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)正常投運(yùn)，確保開(kāi)式水水質(zhì)干凈；二是加強(qiáng)管道焊接質(zhì)量驗(yàn)收，確保管道焊口無(wú)錯(cuò)口，也可考慮將冷卻水管更換為不銹鋼管；三是增加氫氣干燥器冷卻器每半年清理一次的定維工作，由于氫氣干燥器冷卻器冷卻水走向呈U型布置，雜質(zhì)容易在U型底部位置沉積，通過(guò)定期清理雜質(zhì)，保證水流速度，降低管道堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。