新建燃氣電廠化學供氫系統的調試

摘 要：化學供氫系統是燃氣電廠中的重要組成部分，可以起到冷卻發電機組的作用，對維護電廠發電系統的穩定具有重要作用。同時因為氫氣的特殊化學性質，存在易燃易爆性，所以必須加強監管。因此電廠化學供氫系統運行穩定、安全與否不僅關系到電廠的正常生產運行效率，還會對電廠運行的安全性產生影響，因此必須重視化學供氫系統調試工作的開展，保證其運行的穩定性和安全性。鑒于此，本文對燃氣電廠化學供氫系統的調試工作進行研究。首先對新建燃氣電廠項目進行了概述，然后介紹了該電廠化學供氫系統的基本特點，最后對整個調試過程進行簡單介紹，旨在通過研究介紹，幫助提升化學供氫系統調試效果。

關鍵詞：燃氣電廠;化學供氫系統;調試

化學供氫系統是新建燃氣電廠中承擔著提供生產所需“氫”的重任，因為氫氣易燃的特性，存在很多的安全風險，因此更增加了相關人員對該系統運行設計、調試的重視。作為管理人員不僅要重視化學供氫系統運行時的維護管理，還要做好新建系統的設計調試工作，保證氫氣制備和儲存等環節處于一個穩定、安全的狀態[1]。因此本文以上海某新建燃氣電廠為例，對該電廠的化學供氫系統調試工作進行全面分析研究。

1 項目概述

上海某新建燃氣電廠工程裝機容量是4套400MW級蒸汽--燃氣聯合循環機組，而化學供氫系統規劃分一期、二期兩條線共計8臺機組組建而成。其中一期、二期系統實際設備生產容量均是4臺機組。該電廠內發電機采用的冷卻方式是水--氫--氫，設計額定氫表壓0.5MP。而匯流排單元的實際設計是一期、二期每期2套匯流排，將閥門、管道安裝分布在同一個不銹鋼材質的框架上。而單元匯流排實際應用中可以支持2臺機組運行，同時設置了2套單元匯流排互為備用來防止突發事件的發生。當然，單元匯流排也可以實現同時支持4臺機組同時作業，4臺機組中包含1臺啟動充氫機組。實際運行中使用減壓裝置或通過手動調節將集裝格鋼瓶組內的氫氣壓力由原來的15MPa減到的0.5-0.8MPa。一旦氫瓶組架單元中的氣體使用完畢后，設備管理運行人員便可組架。實際電廠中使用的氣體品質分析系統組成則主要包括取樣系統、在線氫氣純度儀、在線氫氣濕度儀、便攜式氫氣濕度測量儀、便攜式氫氣純度測量儀等。給所有匯流排配備了專門的氫氣質量流量計[2]。同時系統內部還設計安裝了漏氫報警和強制排風系統，以便在所處工作環境匯總氫氣濃度達到設定臨界值以后使用，達到降低氫氣濃度的目的。與此同時，這一設置還可以實現報警信號向化水PLC的輸送。實際工作中，如有必要則可以人工按動按鈕來啟動排風系統。該燃氣電廠供氫系統已經完成調試工作，調試周期大概1周。

2 系統基本特點

2.1 系統流程

電廠化學供氫系統的實際運行流程為：電廠采購的氫氣通過專用汽車運輸到電廠的供氫站。再由供氫站工作人員使用專業性較強的電動單梁起重機將氫瓶組架吊運到電廠內部的氫氣存儲點。并對入庫的氫氣進行取樣檢測，檢測合格后方可正常使用。然后氫瓶組架氫氣經過減壓后輸入到匯流排，再輸入到需要氫氣的發電機組中對發電機組進行冷卻[3]。整個流程中，壓力變送器可以將匯流排壓力輸送到化水PLC，且一旦匯流排壓力臨近設定值，對應的運行管理人員就可以進行組架更換工作。但是要特別注意的是為了提升氫氣匯流排的檢修工作的安全系數，需要在檢修前后分別用惰性氣體進行氫氣置換，減少管道中氫氣的殘留[4]。

2.2 系統出力、運行壓力

第一，外購來的氫氣瓶壓力是15MPa;第二，操作中使用的補氫壓力保持在0.5-0.8MPa之間;第三，無特殊情況的情況下，正常補氫量是18Nm3/天/臺（標準狀態）。同時發電機組電機內充氫水容積大概是105m3;第四，控制啟動最大補氫量在840Nm3/天/臺;最后，一般而言每4臺機組配置2套氫氣匯流排，且確保匯流排系統使用雙母管管徑約為Φ38×3.5的管道供氣，同時每一套匯流排都需單獨接一根氫氣母管。

3 調試過程實際操作

3.1 調試前準備工作

第一，按照規范對供氫系統內部及相關設備的設計及安裝工作進行檢查。具體檢查記錄包括安裝記錄、設計記錄等，對照的檢查驗收文本是《施工驗收技術規范》;第二，檢查土建施工質量和完成度，保證土建工程質量及完好性的同時，確保施工過后現場溝道蓋板等覆蓋完善;第三，檢查供氫系統安全閥是否校驗并合格，要看到具體的合格證;第四，檢查供氫站中應用的燈具及開關等電器設備是否具有防爆性，保證所有電氣設備具有防火防爆的效用;第五，檢查供氫室周圍禁火禁煙告知牌是否齊全;第六，檢查壓力表等測量儀表是否能夠正常使用。第七，通訊工具是否安全可靠，供氫系統設備、管道、閥門等是否安裝齊全;第八，檢查系統設備命名編號是否完成，是否掛牌;第九，檢查現場是否配備氮氣，供氫站等場所是否配備可移動的滅火器等消防器材[5]。

3.2 調試過程要點

調試過程一般分為六步：

第一步，氫氣管道置換吹掃同時除油，這一步驟完成的標準是潔白紙張擦拭管道無污點。第二步，在兩套氫氣匯流排的末端組架上接入純度高于98%的氮氣鋼瓶。關閉供氫管道到主廠房位置的總閥門，將其他供氫閥門打開并使用氮氣進行各組的供氫管道空氣置換。這一操作可在出口排氮氣純度達到98%以上時結束。結束后即可進行系統氣密性檢驗，氣密性檢驗的具體步驟和要點是：往氣口充氮氣，注意充氣過程要緩慢，并同時做好就地壓力表及氮氣氣瓶上的壓力表數值觀測，待系統壓力達到1.5MPa時，用肥皂水檢測各接頭、法蘭處的嚴密性。若有肥皂泡出現則說明漏氣，需要進一步處理。然后在重復試壓，直到不漏氣為止。這時可以將壓力設置到0.8MPa并進行壓力觀察，24h內壓力未下降即為合格，否則需要重新檢驗，直到合格[6]。第三步，做好減壓閥的校驗工作，保證減壓閥減壓效果。第四步，根據實際情況進行壓力變送器、在線分析儀表和報警遠控信號正確性的校對。第五步，用氫瓶集裝格中的氫氣來置換氮氣，并保證每小時進行一次取樣檢測，保證氫氣純度。直到系統氫氣濃度達到97%以上時再進行1-2min的吹掃置換，確保死角置換到位即可結束。這個過程中需要做好供氫系統化學監督。第六步，做好系統氫補充工作。在補充氫匯流排減壓閥后保持氣動門處于打開的狀態。對充氫匯流排減壓閥進行檢查，保證其處于旋松狀態且減壓閥后壓力正常。再將其中一個氫氣鋼瓶的初始壓力進行詳細記錄，保證儲罐壓力大于等于1MPa。然后慢慢地依照規定順序手動開啟氫氣鋼瓶上的出氫手動門、將氫通過匯流排輸入到氫氣動門中，再向機組減壓閥前氣動門補氫。按照順時針的方向來轉動減壓閥旋柄直到減壓閥壓力達到0.8MPa上下，然后觀察系統的穩定性。穩定以后即為補氫結束。補氫結束后則又需要按照順序來關閉充氫通道上的匯流排進氫氣動門、減壓閥前氣動門等，再關閉氫氣鋼瓶出氫手動門，并將氫氣鋼瓶壓力進行記錄，進行補氫量計算并登記備案。

4 結語

電廠化學供氫系統承擔著冷卻電廠內部發電機的作用，對維持電廠的穩定運行具有重要意義。作為管理人員必須認識到該系統在電廠中起到的重要作用，并認識到氫氣的特殊物化性質，加強供氫系統的安全管理，提升系統本身的運行安全穩定性，保證電廠發電工作的正常進行。

參考文獻：

[1]瞿麗莉，郭俊文，史亞麗，韋宣.質子交換膜電解水制氫技術在電廠的應用[J].熱能動力工程，2019，34（02）：150-156.

[2]蔣鈺文.新建燃氣電廠化學供氫系統的調試[J].技術與市場，2016，23（10）：68+71.

[3]竇剛玉，劉志通.發電廠氫氣站設計中美標準比較[J].吉林電力，2016，44（01）：33-35.

[4]丁業，李玉磊.火電廠擴建工程供氫系統的優化設計[J].廣州化工，2014，42（23）：171-173.

[5]黃偉.660 MW超超臨界機組供氫方案的比較與選擇[J].廣東化工，2012，39（13）：112+121.

[6]劉萬兵.2×1000MW電廠氫冷發電機供氫系統選擇[J].企業技術開發，2010，29（07）：28-29+46.

作者簡介：

陳加龍（1988- ），漢族，男，湖北洪湖人，本科，中級工程師，研究方向：火力發電廠化學、環保調試及性能檢測。