1、第13章汽輪發(fā)電機的氫冷卻和制氫系統(tǒng)，第1節(jié)汽輪發(fā)電機的冷卻方法，1。外冷式汽輪發(fā)電機也稱為表面冷卻式，其冷卻介質(zhì)是氣體(空氣或氫氣)，當氣體流過繞組線和鐵芯表面時，與發(fā)熱元件接觸，然后吸收發(fā)熱元件表面的熱量，并隨流動的氣流帶走。第二，內(nèi)冷式汽輪發(fā)電機是將定子和轉(zhuǎn)子的繞組線做成空心的，讓氫氣或水通過繞組線直接帶走熱量。在定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯內(nèi)部冷卻中，冷卻氣體通過打開孔或槽被風扇壓入每個被冷卻的部分，以提高冷卻效果。防城港電廠汽輪發(fā)電機采用“水、氫、氫”的冷卻方式，即定子繞組線采用空心水冷，轉(zhuǎn)子繞組線和鐵芯采用氫冷卻。第二節(jié)，氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)主要由氣體分配系統(tǒng)、凈化設備系統(tǒng)、測量、控制和信號系統(tǒng)

2、以及消防安全系統(tǒng)組成。1.氣體分配系統(tǒng)1。氫氣分配系統(tǒng)氫氣分配系統(tǒng)主要由制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、閥門和管道組成。氫冷發(fā)電機的氫氣來自工廠的制氫站。為了使制氫站在故障或正常維護時仍能正常供氫，必須提供足夠的儲氫罐。所有貯氫罐的有效容積應能滿足10天運行補氫和更換裝置最大一次氫消耗量的需要。2配氣系統(tǒng)中的氫冷發(fā)電機正常時，不允許用空氣作為冷卻介質(zhì)，但在氣體置換或風壓試驗時，空氣可以作為冷卻介質(zhì)。因此，應在系統(tǒng)中安裝壓縮空氣系統(tǒng)，以確保壓縮空氣的可靠來源。使用前，壓縮空氣應在進入系統(tǒng)前用空氣干燥器干燥。發(fā)電機充入空氣后，系統(tǒng)應與氫氣管道隔離，以防止氫氣泄漏到機器中，并與空氣形成爆炸性氣體，造成事故。(2

3、)氣體凈化設備(1)氫氣干燥器運行過程中，氫氣吸收到機器中的水分會造成強烈的水分現(xiàn)象。氫氣濕氣對設備有害，因此氫氣系統(tǒng)增加了氫氣干燥器。氫氣干燥器利用發(fā)電機風扇前后的壓力差作為動力來循環(huán)和去除氫氣中的水分。常用的氫氣干燥器有半導體型和吸附型。2空氣干燥器為了避免將濕氣帶入機器，壓縮空氣在進入機器前必須干燥。目前，帶吸附劑的循環(huán)干燥器主要用于除濕。第三節(jié)氫的物理化學性質(zhì)和傳熱性能：1 .氫的物理和化學性質(zhì)氫是最輕的，相對原子質(zhì)量為1.008，是相同體積空氣的1/14.5，無色、無嗅、無味、無毒、可燃。當氫氣作為發(fā)電機的冷卻介質(zhì)時，其通風損失可降至空氣冷卻時的6.96倍，從而降低溫升，提高發(fā)電效率

4、。在氣體中，氫的熱導率最好，其熱導率導數(shù)是空氣的6.69倍。氫氣的擴散速度很快，在距離泄漏點0.25米處，氫氣已經(jīng)基本完全擴散。用氫氣代替空氣作為發(fā)電機的冷卻介質(zhì)，不僅可以提高絕緣材料本身的導熱系數(shù)，還可以提高絕緣層間隙的導熱系數(shù)，從而提高發(fā)電機的冷卻效果。氫的表面散熱系數(shù)是空氣的1.5倍。表面散熱系數(shù)越大，在相同溫差下散熱越多，有利于減小表面溫差，提高冷卻效果。氫的化學性質(zhì)在室溫下不是很活躍。在高溫、光和催化劑的存在下，氫是一種很好的還原劑，它能把許多高價氧化物還原成低價氧化物甚至金屬。氫的傳熱性能氫是一種很好的冷卻介質(zhì)。主要優(yōu)點如下：(1)發(fā)電機的通風損失可以最小化(3)氫的熱導率是空氣的

5、6.69倍。當氫被用作冷卻介質(zhì)時，絕緣材料和絕緣內(nèi)部間隙的導熱性可以得到改善。(4)氫氣冷卻發(fā)電機運行噪音低，絕緣材料不易被氧化和電暈損壞。缺點氫也有很強的滲透性和擴散性。隨著溫度和壓力的增加，其滲透率增加。在一定的溫度和壓力下，它可以滲透到鋼的晶格中，與晶格之間的碳元素反應生成甲烷氣體，產(chǎn)生內(nèi)應力和裂紋，降低鋼的機械性能，在嚴重的情況下會導致“氫脆”。氫具有很強的擴散性和很高的速度。當氫氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏時，只要距離泄漏點0.25米，就很難找到準確的泄漏點。氫氣作為發(fā)電機的冷卻介質(zhì)也有一些缺點，即氫氣和空氣或氧氣容易形成爆炸性氣體。第四節(jié)氫氣監(jiān)督，1、氫氣質(zhì)量監(jiān)督1氫氣質(zhì)量(1)氫氣純度。氫氣和

6、空氣(或氧氣)按一定比例形成混合氣體，當封閉容器中的明火觸發(fā)時會爆炸。高純度氫氣中幾乎沒有燃燒氣體，一般不會燃燒，更不用說爆炸了。氫氣雜質(zhì)會增加氣體密度和通風損失。氫氣純度應根據(jù)設備的安全性和經(jīng)濟性綜合考慮。在發(fā)電機運行過程中，氫氣的純度會逐漸降低，氫氣側(cè)回油帶入發(fā)電機的空氣量是影響發(fā)電機氫氣純度的主要因素。因此，在密封和冷卻的前提下，盡量減少從氫側(cè)返回的油量。此外，氣體置換過程中殘留的氮氣和機器中的濕度是機器中氫氣純度降低的原因。(2)氫中的氧含量。氧氣是氫氣的燃燒氣體，也是氫氣中的雜質(zhì)。當混合氣體中氫和氧的含量達到一定比例時，就有爆炸的危險。同時，高氧含量和低氫純度將增加發(fā)電機的通風損失。

7、因此，氫氣中的氧含量不應太高。(3)氫氣濕度。氫氣濕度是指氫氣中的水蒸氣含量。機器中氫氣的高濕度會降低氫氣的純度，增加通風損失，降低效率，使鐵芯表面生銹，使定子和轉(zhuǎn)子繞組受潮，降低絕緣電阻，甚至造成事故。因此，在氫冷發(fā)電機的運行中，氫氣濕度的監(jiān)測至關重要。機器中氫氣濕度高的主要原因是氫氣供應系統(tǒng)將水帶入機器，氣體冷卻器漏水，定子和轉(zhuǎn)子繞組的冷卻系統(tǒng)漏水，密封油的氫氣側(cè)返回大量的油，油中的水含量高。2、氫監(jiān)督項目、標準及監(jiān)督周期許可發(fā)電機運行規(guī)程、DL/T6511998氫冷發(fā)電機氫濕度技術要求、氫質(zhì)量監(jiān)督規(guī)程2。氫氣置換和監(jiān)督當置換發(fā)電機氣體時，首先要考慮的是氫氣爆炸。為了避免氫和氧的直接接觸，

8、一般采用中間介質(zhì)間接置換或真空置換。間接替代廣泛應用于電力系統(tǒng)。它采用性能穩(wěn)定的CO2氣體或N2氣體作為中間介質(zhì)，以達到用空氣代替機器中的氫氣或用氫氣代替空氣的目的。1.發(fā)電機充氫過程中，當用氮氣排放空氣時，監(jiān)督人員應在二氧化碳母管取樣門取樣。分析認為，當?shù)獨饧兌却笥?5%，氧氣含量小于2%時，開始充氫。當氫氣純度大于96%時，充氫合格。2.發(fā)電機放氫過程中，當用氮氣置換氫氣時，監(jiān)督人員在氫氣母管取樣口取樣。當?shù)獨饧兌却笥?5%且氮氣中氫氣含量小于3%時，氫氣排放結束。由于發(fā)電機不允許氮氣長時間運行，因此需要壓縮空氣來排出發(fā)電機中的氮氣。當發(fā)電機內(nèi)空氣含量大于90%時，充氣結束。氣體替代品由于

9、它的快速擴散，它通常不太危險。由于密封系統(tǒng)平衡閥性能不佳，氫側(cè)油進入空側(cè)，由空側(cè)回油帶入主油箱，在主油箱內(nèi)形成爆炸性氣體，屬于內(nèi)部泄漏。運行中，應定期分析主油箱抽油煙機的氫含量。在水-氫-氫發(fā)電機中，定子繞組的內(nèi)部冷水壓力低于內(nèi)部氫壓力。當冷卻系統(tǒng)的密封性被破壞時，氫氣將進入定子繞組，這也是內(nèi)部泄漏。此時，這種氫氣泄漏可以通過分析發(fā)電機中冷水箱的氫氣含量來發(fā)現(xiàn)。有兩種方法可以找到發(fā)電機中的氫氣泄漏：肥皂水和儀器。用肥皂水尋找漏洞。這是一種簡單有效的方法，主要用于停車后發(fā)現(xiàn)泄漏。微量氫分析儀發(fā)現(xiàn)泄漏。微量氫分析儀常用于發(fā)現(xiàn)運行中的泄漏。根據(jù)儀表顯示的氫氣濃度，可以粗略判斷氫氣泄漏的嚴重程度。微量

10、氫檢測器主要由氣敏電阻器組成，它是一種由氧化亞錫組成的微孔物質(zhì)。當遇到還原性氣體(如氫氣)時，半導體的電導率增加，電阻降低。痕量氫探測器是電力系統(tǒng)中常用的探測器，其準確性將直接影響設備和人員的安全。因此，在使用時，應嚴格按照說明書操作，并按要求定期檢查靈敏度和準確度。4.氫氣爆炸1氫氣爆炸的概念氫氣的點火、燃燒和爆炸是氫氣的主要特征。氫氣燃燒性能好，氫氧火焰可達340萬k高溫。純氫氣火焰無色，氫氣燃燒產(chǎn)物為水，不污染環(huán)境。氫的點火溫度很高，但其點火能量很小。氫-空氣混合物中氫的純度為30%時，容易著火。甚至化纖織物產(chǎn)生的靜電能量也比氫的點火能量大幾倍。因此，在暴露于氫氣的環(huán)境中，靜電積聚應該被

11、最小化和防止。由于密封、點火和氣體成分的不同，氫氣的燃燒過程可以分為爆燃和爆燃。2氫爆炸的條件(1)含空氣(氧)的混合氣體中氫的含量達到一定比例：當空氣中氫的體積含量為4.0%或氧中氫的體積含量為4.65%時，形成爆炸性氣體。其中，4.0%和4.65%為爆炸下限，75.0%和94%為爆炸上限。(2)混合氣體在封閉的容器中。(3)由明火觸發(fā)。氫氣點燃氫氣是一種易燃氣體，可以自燃。在常溫下，氫的化學性質(zhì)不是很活躍，但它在明火點火或催化劑的作用下與氧發(fā)生反應。氫氣著火的地方都是氫氣泄漏的地方，特別是溫度較高的地方或運行中氫氣大量泄漏的地方，如出線套管銅棒、氫氣母管等。由于機器或管道中的氫氣壓力很高，

12、通常只有當氫氣著火時，火焰才會向外噴射。因此，我們應該設法切斷氫源或用二氧化碳滅火。第五節(jié)水電解制氫原理：電解是指電解液在DC電流作用下的化學反應過程。電解質(zhì)水產(chǎn)生21的H2和O2。電解反應為：陰極反應：2H2O 2H2O2陽極反應：4OH- 4e O22H2O總反應：2H2O 2H2O2由于純水電阻率高，電流小，產(chǎn)氣率低。因此，在生產(chǎn)實踐中，通常加入一些電解質(zhì)來提高水溶液的電導率，從而提高產(chǎn)氣率。同時，考慮到電解槽和電極板的防腐和積鹽，大部分情況下加入氫氧化鉀。第六節(jié)CNDQ5103.2系列制氫設備，一、CNDQ5103.2系列制氫設備概述，即一對電極浸入電解液中，電極之間為防止氣體滲透而隔

13、開的隔膜構成水電解池。當電極電解槽產(chǎn)生的氫氣還含有少量的水分等雜質(zhì)，因此需要對氫氣進行干燥和過濾，以獲得符合要求的氫氣。3.CNDQ5103.2系列制氫裝置組成該裝置由框架(制氫框架)、框架(配氣框架)、框架(水和堿罐框架)、整流裝置、控制柜、配電裝置、計算機管理系統(tǒng)和脫鹽水冷卻裝置組成。1.框架(1000)框架由電解槽、氫氧分離器、氫洗滌器、循環(huán)泵、堿液過濾器、干燥器、冷卻器、氣水分離器、氫過濾器等組成。電解槽為壓濾雙極結構，一端下部有進液管，另一端上部有氫氧液出口。中間的極板是直流的正極，兩端的極板是負極。當向電解池施加一定的DC電壓時，電解池內(nèi)將發(fā)生電解反應，產(chǎn)生氫氣和氧氣。經(jīng)過分離和洗

14、滌后，氫氣將被送往干燥塔，以吸收其中的水分。2.框架(1200)裝置，其入口與框架連接，其出口分別與儲氫罐和發(fā)電機組的氫氣供應管道連接。該框架可將框架輸出的成品氫氣送到各儲罐儲存。當發(fā)電機組需要補氫時，儲存在儲罐中的氫氣被減壓后送至補氫管道。3.框架(1600)框架包括水箱、堿罐和水泵。用于堿液的制備和儲存，原水的儲存，為制氫裝置提供原水和堿液。4.整流裝置整流裝置由整流變壓器和整流柜組成，用于為電解提供DC電源?？刂乒窈陀嬎銠C管理系統(tǒng)控制柜由可編程控制器、電磁閥、安全柵、測控儀表組成，計算機管理系統(tǒng)主要由上位機和打印機組成?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)自動控制、自動檢測、自動調(diào)節(jié)、自動加罐、顯示、故障報警、

15、聯(lián)鎖、自動啟停等功能。通過可編程控制器和相關檢測儀器。同時，可編程控制器通過通信電纜將相關數(shù)據(jù)和信息發(fā)送到上位機進行顯示和記錄。6.配電設備配電設備通常由配電柜和監(jiān)控中心柜組成，用于為制氫系統(tǒng)中的所有動力裝置供電，并接收來自控制柜的控制信號，自動啟動和停止循環(huán)泵、水泵、整流裝置和風機。7。海水淡化水冷卻裝置海水淡化水冷卻裝置由海水淡化水箱、兩臺循環(huán)泵、換熱器和控制箱組成。該裝置將用戶提供的脫鹽水儲存在脫鹽水罐中。同時，脫鹽水箱、循環(huán)泵、熱交換器和各種水設備形成一個封閉循環(huán)，為制氫系統(tǒng)提供冷卻水。脫鹽水循環(huán)帶來的熱量在換熱器中與外部工業(yè)冷卻水進行交換，保證脫鹽水溫度滿足制氫設備的要求。該裝置的控

16、制系統(tǒng)是獨立的，可以保證裝置的獨立使用，也可以接收來自控制柜或其他設備的遠程操作信號。4.制氫裝置的工藝流程從電解水制氫裝置的工藝流程圖中可以看出，電解槽電解出的氫氣經(jīng)分離器洗滌器洗滌和冷卻，然后在霧滴從洗滌器頂部去除后由調(diào)節(jié)閥送至儲罐。由電解槽電解的氧氣通過分離洗滌器，分離出的氧氣通過調(diào)節(jié)閥排出。來自氫氧分離洗滌器的堿液經(jīng)過過濾和冷卻，然后通過循環(huán)泵送回電解槽。電解槽堿液也由循環(huán)泵注入，純水由專用水泵送至氫氧分離洗滌器。1。氫氣系統(tǒng)從電解槽各小電解室陰極分解的氫氣匯聚后，與堿液循環(huán)泵輸送的堿液一起送至氫氣分離器也就是說，流程如下：電解槽中氧氣分離器的調(diào)節(jié)門被清空；3.在電解質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中從電解池的陰極和陽極室電解的氫氣或氧氣攜帶一部分堿液，該堿液分別在氫氣分離洗滌器和氧氣分離器中通過重力分離。堿液在分離器底部的連通管中匯合，機械雜質(zhì)由堿液過濾器去除，然后由堿液冷卻器冷卻，進入