发电站辅机中氢气置换设备的现代化新工艺.pdfVIP

发电站辅机中氢气置换设备的现代化新工艺 略尔滨电机厂有限责任公司冯晓辉 摘要：氢气具有良好的传热性能、较高的热传导率、较低的通风损耗和较高的电位系数成为发电站大型电机的一 种理想的冷却剂。然而，氢气又是一种非常危险的、容易燃烧爆炸的气体。历来应用的置换氢气的惰性气体为二 氧化碳，由于它是以液体彤式提供和保存的，一旦要用，越须采用辅助设备——蒸发器将它气化。此过程既耗 费时间又增加投资，在紧急情况下，不能确保发电机的安全可靠。现场实验证明：在排除了氮气的选用可能性以 后，只有氩气是取代二氧化碳的理想的惰性气体。 关键词：发电站辅机；氢气置换设备：现代化 在发电站的辅机设备中，采用氢气取代空气来冷却发 具有较高压力和纯度的氢气，只有在发电机运行过 电机的首台商业应用，最早是美国于20世纪30年代末投入程中存在于机内，其它时间必须从机内清除干净以确保 运行的机组。与空气相比，氢气的热容量和冷却能力要高许 安全。这种净化工艺，根据国际电工委员会的标准IEC 多倍。所以大型汽轮发电机在不断实现大容量化的发展过程 60034--3的规定．必须采用惰性气体来置换机内的氢气， 中，不再采用空气冷却而采用氢气冷却。由于氢气具有良好 其浓度(可以通过纯度测量装置测量得到)必须满足国际 的传热性能、较高的热传导率、较低的通风损耗和较高的电 该标准的要求。 位系数，而成为大中型汽轮发电机的一种理想的冷却剂。根 历来用于置换氢气的惰性气体为二氧化碳，由于它是以 据国际电工委员会的标准IEC60034--3的规定，不允许直接液体形式提供和保存的一旦耍用，必须采用辅机设备(蒸发 向采用氢气冷却的发电机内充人氢气来置换其中的空气，也 器)将它气化。这个过程既耗费时间又增加投资，在紧急情况 不允许采用空气直接充人进去，来置换机内的氢气，必须采 下不能确保发电机的安全可靠。近年来，人类不断探索一种惰 用隋性气体来置换机内的氢气． 性气体的替代方案。在排除了氮气的选用可能性以后，现场实 验证明氩气是取代二氧化碳的理想的惰性气体。 1氯气的危险性 氢气是一种非常危险的、容易燃烧爆炸的气体，任何一 2氢气量换过程 种氢气与空气的混合，都是极为严重的燃烧爆炸风险根源。 发电机中冷却氢气的置换循环过程如下：在停机状态下 空气中的氢气含量达到4％及以上时就会燃烧；超过18％ (机内是空气)一充入惰性气体(清除空气)一充入氢气。 时就可能爆炸。汽轮发电机的氢气燃烧、爆炸事件。国内 在运行状态下(机内是氢气)一首先停止运行一充人惰性气体 外、境内外均有发生。某电站百万千瓦发电机曾经发生大 (清除氢气)一充人空气嚣换惰性气体—进人停机状态。 量氢气泄漏事件，导致停机、抢修。所幸未能引起灾难性的 “氢气燃爆”事故发生。最近，震惊世界的日本福岛核电站 氢气置换的具体实施步囊如下： 的核泄漏事件．就是氢气燃烧爆炸引起的，而氢气则来自于 2．1起动时的步骤——充氢前，先用惰性气体置换机内空 台风、导致海浪涌人发电站而被电解。因此。氢冷发电机的 气。当该惰性气体的浓度(采用浓度测量装置测量)在达到 安全保护是非常重要的。 IEC 2011．09D口oY51 置换惰性气体)。当该氢气的纯度(采用纯度测量装置测量) 供，应用肘需要一个非常复杂的气化过程。配备一套蒸发(气 达到要求和氢气压力升高到正常运行时要求的限值时，发电 化)设备，费用很高。在出现紧急停机等情况下．为了保障安 机准备投入运行。 全，必须迅速充人二氧化碳、排除氢气，这就要求蒸发(气 2 2停机时的步骤——与起动时的顺序相反，先将机内 化)设备随时待命．必须配备常设的应急电源，比如一台数十 氢气压力解除，再充人惰性气体(来置换氢气)。如果机内 kW的柴油发电机组。 氢气浓度(由监测装置显示)降低到最f氐(即满足安全条件) 3．2氩气 时，才能充人空气将隋性气体置换出来。 它的临界温度非常低，这使它在很低的环境温度下仍然