一種氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氫冷發(fā)電機(jī)組氫冷系統(tǒng)中氫氣的排污、干燥、凈化循環(huán)利用領(lǐng)域，尤其涉及一種氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力是一種已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用的二次能源。目前，我國大部分發(fā)電機(jī)組多采用“水一氫一氫”冷卻系統(tǒng)，即定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷。發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)分別采用氫氣和二氧化碳作為冷卻介質(zhì)和置換介質(zhì)，用于冷卻發(fā)電機(jī)的定子鐵芯和轉(zhuǎn)子。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)通風(fēng)損耗的大小取決于冷卻介質(zhì)的質(zhì)量，質(zhì)量越輕，損耗越小。氫氣作為冷卻介質(zhì)，在氣體中的密度最小，有利于降低損耗；同時，氫氣的傳熱系數(shù)是空氣的5倍，換熱能力好；另外，氫氣還具有絕緣性能好、控制技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)。但氫氣作為冷卻介質(zhì)，最大的缺點(diǎn)是氫氣一旦與空氣混合并達(dá)到一定濃度比例(4%-74%)，就具有強(qiáng)烈的爆炸特性。因此，必須要提高并控制好氫氣的質(zhì)量。
[0003]氫氣的質(zhì)量主要體現(xiàn)在氫氣純度、濕度、壓力等指標(biāo)，氫氣濕度高易造成氫冷發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)等高應(yīng)力部件和定子線圈、轉(zhuǎn)子線圈等絕緣的損壞。而氫氣純度低將直接影響發(fā)電機(jī)的效率和安全運(yùn)行。因此，對發(fā)電機(jī)氫氣純度、濕度進(jìn)行有效監(jiān)控，是提高發(fā)電效率、確保氫冷發(fā)電機(jī)組可靠運(yùn)行、避免發(fā)生惡性及災(zāi)難性事故的重要保證，對氫氣的質(zhì)量從補(bǔ)給、置換、運(yùn)行、排空全過程進(jìn)行監(jiān)測和控制具有重要意義。
[0004]目前，電廠均通過大量補(bǔ)氫排氫來提高發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣純度，即通過制氫站制氫或供氫站購買成品瓶裝氫氣進(jìn)行補(bǔ)氫，同時將發(fā)電機(jī)內(nèi)純度低的氫氣排空，這種提高氫氣純度的方法不但增加運(yùn)營成本，同時還增大了安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化系統(tǒng)，能夠在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下，對從發(fā)電機(jī)高壓區(qū)引出的氫氣進(jìn)行油污過濾、干燥和凈化處理，然后再重新輸入發(fā)電機(jī)低壓區(qū)，能夠保證發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正常補(bǔ)氫且無需排氫，極大地降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)營成本，杜絕了安全隱患。
[0006]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化系統(tǒng)，包括氫氣輸入管路、氫氣輸出管路、第一油污過濾器、氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置，氫氣輸入管路的氣體輸入端連接發(fā)電機(jī)高壓區(qū)的氫氣輸出端口，氫氣輸入管路的出氣端通過第一油污過濾器和氫氣干燥裝置連接氫氣凈化裝置的進(jìn)氣口，氫氣凈化裝置的出氣口通過氫氣輸出管路連接發(fā)電機(jī)低壓區(qū)的氫氣輸入端
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[0007]所述的氫氣干燥裝置入氣口和氫氣干燥裝置出氣口所連接的氫氣輸入管路上分別設(shè)置有第一入氣檢修閥和第一出氣檢修閥。
[0008]所述的第一入氣檢修閥與氫氣干燥裝置入氣口之間的管路上設(shè)置有入氣排空閥，第一出氣檢修閥與氫氣干燥裝置出氣口之間的管路上設(shè)置有出氣排空閥。
[0009]所述的氫氣凈化裝置入氣口所連接的氫氣輸入管路上設(shè)置有第二入氣檢修閥，氫氣凈化裝置出氣口所連接的氫氣輸出管路上設(shè)置有第二出氣檢修閥；氫氣凈化裝置的兩端通過管路并聯(lián)有手動閥。
[0010]所述的氫氣干燥裝置包括第一干燥塔、第二干燥塔、水氣分離器和冷凝器，第一油污過濾器通過氫氣輸入管道經(jīng)并聯(lián)的第一干燥塔和第二干燥塔連接氫氣凈化裝置的進(jìn)氣口，第一干燥塔和第二干燥塔兩端還與設(shè)置有經(jīng)水氣分離器和冷凝器的管路并聯(lián)；第一干燥塔和第二干燥塔均由循環(huán)風(fēng)機(jī)和加熱器組成。
[0011]所述的第一入氣手動檢修閥與第一油污過濾器之間的氫氣輸入管路上還設(shè)置有氫氣干燥裝置置換出口閥，氣水分離器上連接有氫氣干燥裝置置換進(jìn)口閥。
[0012]所述的第一油污過濾器與氫氣干燥裝置之間的管路上設(shè)置有第一氫氣露點(diǎn)檢測器和氫氣純度檢測器，第一干燥塔中加熱器的出口分別設(shè)置有第一溫度檢測器和第一壓力檢測器，第二干燥塔中加熱器的出口分別設(shè)置有第二溫度檢測器和第二壓力檢測器，冷凝器前后兩端連接的管路上分別設(shè)置有第三溫度檢測器和第四溫度檢測器。
[0013]所述的氫氣凈化裝置包括依次設(shè)置于管道上的儲氫罐、壓縮機(jī)、加熱器、換熱器、緩存罐、過濾器和氫氣凈化器。
[0014]所述的緩存罐和過濾器之間的管路上設(shè)置有第五溫度檢測器和第三壓力檢測器。
[0015]所述的氫氣輸出管路上還設(shè)置有第二油污過濾器，第一油污過濾器與第二油污過濾器之間還通過設(shè)置有控制閥的直接油污過濾管路連接。
[0016]本發(fā)明利用第一油污過濾器、氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置，在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下對發(fā)電機(jī)高壓區(qū)引出的氫氣進(jìn)行油污過濾、干燥和凈化處理，然后再重新輸入發(fā)電機(jī)低壓區(qū)，能夠直接將氫氣提純到99%，保證發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)正常補(bǔ)氫且無需排氫。本發(fā)明在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)下能夠保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行氫氣純度始終保持在98%以上，有效降低發(fā)電機(jī)的風(fēng)磨耗，提高發(fā)電效率。相對于現(xiàn)有電廠所采用補(bǔ)氫排氫方法，本發(fā)明極大地降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)營成本，杜絕了安全隱患。本發(fā)明既能夠獨(dú)立運(yùn)行，也可以和氫氣控制系統(tǒng)或裝置共同作用，對發(fā)電機(jī)組氫氣從發(fā)生、傳輸?shù)窖a(bǔ)給、置換、運(yùn)行、排空全過程中的氫氣質(zhì)量進(jìn)行有效地監(jiān)測和控制。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的原理框圖；
圖2為氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作以詳細(xì)的描述:
如圖1所示，本發(fā)明所述的氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化系統(tǒng)，包括氫氣輸入管路G1、氫氣輸出管路G2、第一油污過濾器、氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置，氫氣輸入管路G1的氣體輸入端連接發(fā)電機(jī)高壓區(qū)的氫氣輸出端口，氫氣輸入管路G1的出氣端通過第一油污過濾器和氫氣干燥裝置連接氫氣凈化裝置的進(jìn)氣口，氫氣凈化裝置的出氣口通過氫氣輸出管路G2連接發(fā)電機(jī)低壓區(qū)的氫氣輸入端口。發(fā)電機(jī)高壓區(qū)的氫氣通過氫氣輸出端口被引入氫氣輸入管路G1中，并依次流經(jīng)第一油污過濾器、氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置分別進(jìn)行油污過濾、干燥和凈化處理，最后通過氫氣輸出管路G2經(jīng)氫氣輸入端口重新輸入發(fā)電機(jī)的低壓區(qū)。
[0019]第一油污過濾器能夠在氫氣干燥前先將氫氣中的油蒸汽去除，既保證了后期的干燥(去濕)效果，又可延長吸附劑的使用壽命。氫氣干燥裝置能夠?qū)錃鉂穸冗M(jìn)行監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)高壓區(qū)輸出的氫氣進(jìn)行連續(xù)不斷地干燥，使得重新輸入到發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度降低到標(biāo)準(zhǔn)允許范圍，確保發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行。氫氣凈化裝置，能夠?qū)l(fā)電機(jī)高壓區(qū)輸出的氫氣中含有的少量空氣或氮?dú)夥蛛x排出，以提高氫氣純度，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行氫氣純度始終保持在98%以上，降低發(fā)電機(jī)的風(fēng)磨耗，提高發(fā)電效率。
[0020]為了便于對氫氣干燥裝置進(jìn)行檢修或更換，本發(fā)明還在氫氣干燥裝置入氣口和氫氣干燥裝置出氣口所連接的氫氣輸入管路G1上分別設(shè)置第一入氣檢修閥V2和第一出氣檢修閥V13。并在第一入氣檢修閥V2與氫氣干燥裝置入氣口之間的管路上設(shè)置入氣排空閥V21，在第一出氣檢修閥V13與氫氣干燥裝置出氣口之間的管路上設(shè)置出氣排空閥V22。當(dāng)氫氣干燥裝置需要檢修或更換時，工作人員可將氫氣干燥裝置出入口處設(shè)置的第一入氣檢修閥V2和第一出氣檢修閥V13關(guān)閉，再進(jìn)行維修更換工作。當(dāng)待檢修或更換的氫氣干燥裝置及氫氣輸入管路G1中殘留有高濃度氫氣時，可開啟入氣排空閥V21和出氣排空閥V22，將高濃度氫氣置換出來并進(jìn)行排空處理。
[0021]為了便于對氫氣凈化裝置進(jìn)行檢修或更換，本發(fā)明還在氫氣凈化裝置入氣口所連接的氫氣輸入管路G1上設(shè)置第二入氣檢修閥V16，在氫氣凈化裝置出氣口所連接的氫氣輸出管路G2上設(shè)置第二出氣檢修閥V19;并在氫氣凈化裝置的兩端通過管路并聯(lián)設(shè)置手動閥V15。
[0022]當(dāng)氫氣凈化裝置需要工作時，即當(dāng)檢測到的氫氣純度小于98%導(dǎo)致不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，工作人員可關(guān)閉手動閥V15，使得氫氣輸入管路G1中的氫氣流經(jīng)氫氣凈化裝置，利用氫氣凈化裝置將發(fā)電機(jī)氫氣中含有的少量空氣或氮?dú)夥蛛x并排出，以提高氫氣純度。當(dāng)氫氣凈化裝置需要檢修或更換時，工作人員可關(guān)閉氫氣凈化裝置出入口處設(shè)置的第二入氣檢修閥V16和第二出氣檢修閥V19，并打開氫氣凈化裝置并聯(lián)的手動閥V15，隨后對氫氣凈化裝置進(jìn)行檢修或更換。
[0023]本實(shí)施例中，入氣檢修閥和出氣檢修閥可采用手動閥或自動閥。
[0024]為了進(jìn)一步增強(qiáng)氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣干燥凈化，如圖2所示，本發(fā)明中還采用了特殊設(shè)計(jì)的氫氣干燥裝置和氫氣凈化裝置。
[0025]氫氣干燥裝置采用雙干燥塔交替吸附再生形式，即一塔進(jìn)行干燥時，另一塔進(jìn)行再生，可連續(xù)不間斷地對氣體干燥去濕。
[0026]氫氣干燥裝置由第一干燥塔、第二干燥塔、水