淺析發電機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 設備概況

某燃煤電廠發電機氫氣系統配備一臺XFG-1F吸附式氫氣干燥器。通過氫氣干燥器的運行，可以連續排出發電機機內氫氣所含有的水分，從而達到降低氫氣濕度的作用。干燥器由2個干燥塔組成，塔內裝填有高性能干燥劑和加熱元件，一個工作時，另一個加熱再生。每個塔內都裝有1臺循環風機，連續工作。工作塔內的風機用以加大氣體循環量并使氣體在干燥劑內分布均勻；再生塔內的風機用以循環再生氣體，迫使再生氣體經過冷凝器、氣水分離器等，使干燥劑內吸附的水分分離出來。氫氣濕度高，既不安全也不經濟，一方面，由于氫氣中濕度大、水分大，使氣體密度增大，增加了發電機通風損耗，降低了發電機的運行效率。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，容易發生閃絡和絕緣擊穿事故，氫氣濕度高也會造成發電機轉子護環產生應力腐蝕。發電機說明書中要求發電機氫氣濕度應在-25 ℃～-5 ℃。

2 故障分析

某廠#2發電機氫氣濕度高于-5 ℃，查閱曲線發現發電機氫氣濕度為緩慢上升。發電機氫氣濕度高主要有以下幾個原因：制氫站來氫濕度大，且超過氫氣干燥器的正常處理能力。由于該廠2臺機組補氫來源都是一樣的，而#1發電機氫氣濕度正常，可排除氫站來氫濕度大的原因。由于氫氣與密封油系統直接接觸，如果密封油帶水過大，也會導致氫氣濕度高，近段時間密封油系統運行正常，并沒有密封油帶水的情況出現。另外一種可能，是氫氣干燥器不能正常除濕，水份一直存在于發電機氫氣中。

為確認氫氣干燥器故障原因，進行了如下工作：確認吸附塔內的氫氣干燥劑是新更換，遠未達到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正常切換，且再生塔加熱溫度在正常范圍之內，排除加熱器故障。考慮干燥器再生流量過大，氫氣中的水分冷凝效果會變差，無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度，觀察1個循環周期，發現氫氣濕度無明顯變化。氫氣干燥器自動疏水閥檢查，就地檢查自動疏水閥底部沒有水流痕跡，檢查發現自動疏水閥浮球有輕微銹蝕卡澀現場。清理后灌入自來水試驗，確認疏水閥可自動疏水，將自動疏水閥回裝后，檢查發電機氫氣濕度無明顯好轉。檢查氫氣干燥器冷卻器，開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處的水流是由開式水母管回流而來，而不是氫氣干燥器冷卻器出口來的水。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，判斷冷卻器內部的冷卻水是不流動的死水，在氫氣的持續加熱下溫度升高，冷卻器前后水管沒有氫氣加熱，溫度會低一些。而冷卻器冷卻水不流動的原因，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，拆開入口門W1后法蘭，開啟出口門W2對冷卻器進行反沖洗，水較渾濁且有鐵銹等雜質，但水流暢通，說明冷卻器內部沒有堵塞，清理完畢關閉出口門W2。

2)開啟冷卻器入口門W1，檢查法蘭拆開處無水流出，用銅扳手敲擊入口門W1前管道，法蘭處仍沒有水流。在入口門W1后安裝臨時管道，連接氮氣瓶，用氮氣反吹冷卻水入口管道，逐步提高氮氣壓力至1.8 MPa，檢查冷卻水管依然堵塞。由于冷卻水管與氫冷器開式水回水管連接，無法隔離，需等待停機處理。

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

圖1 臨時措施示意圖

(1)關閉氫氣干燥器冷卻器開式水入口門W1。

(2)拆開氫氣干燥器冷卻器開式水入口門W1后法蘭，將冷卻器側法蘭通過臨時管接至排水槽。

(3)通過開啟氫氣干燥器冷卻器開式水出口門W2，冷卻水倒流至冷卻器后，進入臨時管排水至排水槽。

(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)機組停機檢修時，割開氫氣干燥器冷卻器開式水入口管，發現管子堵塞嚴重，無法疏通，更換管子。

4 分析及總結

經觀察，采取臨時措施后，經過1個再生周期后，#2發電機氫氣濕度明顯下降，氫氣濕度穩定在-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。

對換下來的堵塞管子分段割開，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口，見圖1所示。管子尺寸為25 mm×3 mm的碳鋼管，管子內徑較小，而焊口位置錯口量較大，進一步減小了管道的流通面積，如果由于系統運行狀態改變導致水流速度變慢，開式水中雜質容易在焊縫錯口處沉積，再加上管道為碳鋼材質，管道內壁已吸附有一定程度的雜質，日積月累下整個管子就被完全堵塞，冷卻水無法通流。

針對本次故障，提出以下改進措施：一是保證循環水旋轉濾網正常投運，確保開式水水質干凈；二是加強管道焊接質量驗收，確保管道焊口無錯口，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，雜質容易在U型底部位置沉積，通過定期清理雜質，保證水流速度，降低管道堵塞的風險。