化學(xué)監(jiān)督13發(fā)電機(jī)冷卻與制氫.ppt

1、第13章汽輪發(fā)電機(jī)的氫冷卻和制氫系統(tǒng)，第1節(jié)汽輪發(fā)電機(jī)的冷卻方法，1。外冷式汽輪發(fā)電機(jī)也稱為表面冷卻式，其冷卻介質(zhì)是氣體(空氣或氫氣)，當(dāng)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(jī)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(fēng)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(jī)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(jī)氫氣系統(tǒng)主要由氣體分配系統(tǒng)、凈化設(shè)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(jī)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(hù)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(yīng)能滿足10天運(yùn)行補(bǔ)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(jī)正常時，不允許用空氣作為冷卻介質(zhì)，但在氣體置換或風(fēng)壓試驗時，空氣可以作為冷卻介質(zhì)。因此，應(yīng)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(yīng)在進(jìn)入系統(tǒng)前用空氣干燥器干燥。發(fā)電機(jī)充入空氣后，系統(tǒng)應(yīng)與氫氣管道隔離，以防止氫氣泄漏到機(jī)器中，并與空氣形成爆炸性氣體，造成事故。(2

3、)氣體凈化設(shè)備(1)氫氣干燥器運(yùn)行過程中，氫氣吸收到機(jī)器中的水分會造成強(qiáng)烈的水分現(xiàn)象。氫氣濕氣對設(shè)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(jī)風(fēng)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(dǎo)體型和吸附型。2空氣干燥器為了避免將濕氣帶入機(jī)器，壓縮空氣在進(jìn)入機(jī)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(xué)性質(zhì)和傳熱性能：1 .氫的物理和化學(xué)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(dāng)氫氣作為發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)時，其通風(fēng)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(dǎo)率最好，其熱導(dǎo)率導(dǎo)數(shù)是空氣的6.69倍。氫氣的擴(kuò)散速度很快，在距離泄漏點(diǎn)0.25米處，氫氣已經(jīng)基本完全擴(kuò)散。用氫氣代替空氣作為發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)，不僅可以提高絕緣材料本身的導(dǎo)熱系數(shù)，還可以提高絕緣層間隙的導(dǎo)熱系數(shù)，從而提高發(fā)電機(jī)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(xué)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(diǎn)如下：(1)發(fā)電機(jī)的通風(fēng)損失可以最小化(3)氫的熱導(dǎo)率是空氣的

5、6.69倍。當(dāng)氫被用作冷卻介質(zhì)時，絕緣材料和絕緣內(nèi)部間隙的導(dǎo)熱性可以得到改善。(4)氫氣冷卻發(fā)電機(jī)運(yùn)行噪音低，絕緣材料不易被氧化和電暈損壞。缺點(diǎn)氫也有很強(qiáng)的滲透性和擴(kuò)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(yīng)生成甲烷氣體，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋，降低鋼的機(jī)械性能，在嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致“氫脆”。氫具有很強(qiáng)的擴(kuò)散性和很高的速度。當(dāng)氫氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏時，只要距離泄漏點(diǎn)0.25米，就很難找到準(zhǔn)確的泄漏點(diǎn)。氫氣作為發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)也有一些缺點(diǎn)，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(dāng)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(fēng)損失。氫氣純度應(yīng)根據(jù)設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮。在發(fā)電機(jī)運(yùn)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(jī)的空氣量是影響發(fā)電機(jī)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?dú)夂蜋C(jī)器中的濕度是機(jī)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(dāng)混合氣體中氫和氧的含量達(dá)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(jī)的通風(fēng)損失。

7、因此，氫氣中的氧含量不應(yīng)太高。(3)氫氣濕度。氫氣濕度是指氫氣中的水蒸氣含量。機(jī)器中氫氣的高濕度會降低氫氣的純度，增加通風(fēng)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(jī)的運(yùn)行中，氫氣濕度的監(jiān)測至關(guān)重要。機(jī)器中氫氣濕度高的主要原因是氫氣供應(yīng)系統(tǒng)將水帶入機(jī)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(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)督周期許可發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程、DL/T6511998氫冷發(fā)電機(jī)氫濕度技術(shù)要求、氫質(zhì)量監(jiān)督規(guī)程2。氫氣置換和監(jiān)督當(dāng)置換發(fā)電機(jī)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(yīng)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(dá)到用空氣代替機(jī)器中的氫氣或用氫氣代替空氣的目的。1.發(fā)電機(jī)充氫過程中，當(dāng)用氮?dú)馀欧趴諝鈺r，監(jiān)督人員應(yīng)在二氧化碳母管取樣門取樣。分析認(rèn)為，當(dāng)?shù)獨(dú)饧兌却笥?5%，氧氣含量小于2%時，開始充氫。當(dāng)氫氣純度大于96%時，充氫合格。2.發(fā)電機(jī)放氫過程中，當(dāng)用氮?dú)庵脫Q氫氣時，監(jiān)督人員在氫氣母管取樣口取樣。當(dāng)?shù)獨(dú)饧兌却笥?5%且氮?dú)庵袣錃夂啃∮?%時，氫氣排放結(jié)束。由于發(fā)電機(jī)不允許氮?dú)忾L時間運(yùn)行，因此需要壓縮空氣來排出發(fā)電機(jī)中的氮?dú)?。?dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)空氣含量大于90%時，充氣結(jié)束。氣體替代品由于

9、它的快速擴(kuò)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(jìn)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(yùn)行中，應(yīng)定期分析主油箱抽油煙機(jī)的氫含量。在水-氫-氫發(fā)電機(jī)中，定子繞組的內(nèi)部冷水壓力低于內(nèi)部氫壓力。當(dāng)冷卻系統(tǒng)的密封性被破壞時，氫氣將進(jìn)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(jī)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(jī)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(yùn)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(yán)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(dāng)遇到還原性氣體(如氫氣)時，半導(dǎo)體的電導(dǎo)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(zhǔn)確性將直接影響設(shè)備和人員的安全。因此，在使用時，應(yīng)嚴(yán)格按照說明書操作，并按要求定期檢查靈敏度和準(zhǔn)確度。4.氫氣爆炸1氫氣爆炸的概念氫氣的點(diǎn)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(dá)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(diǎn)火溫度很高，但其點(diǎn)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(diǎn)火能量大幾倍。因此，在暴露于氫氣的環(huán)境中，靜電積聚應(yīng)該被

11、最小化和防止。由于密封、點(diǎn)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(dá)到一定比例：當(dāng)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(diǎn)燃?xì)錃馐且环N易燃?xì)怏w，可以自燃。在常溫下，氫的化學(xué)性質(zhì)不是很活躍，但它在明火點(diǎn)火或催化劑的作用下與氧發(fā)生反應(yīng)。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(yùn)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(jī)器或管道中的氫氣壓力很高，

12、通常只有當(dāng)氫氣著火時，火焰才會向外噴射。因此，我們應(yīng)該設(shè)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(xué)反應(yīng)過程。電解質(zhì)水產(chǎn)生21的H2和O2。電解反應(yīng)為：陰極反應(yīng)：2H2O 2H2O2陽極反應(yīng)：4OH- 4e O22H2O總反應(yīng)：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(dǎo)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(shè)備，一、CNDQ5103.2系列制氫設(shè)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(gòu)成水電解池。當(dāng)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(jìn)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(jī)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(jié)構(gòu)，一端下部有進(jìn)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(fù)極。當(dāng)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(yīng)，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(jī)組的氫氣供應(yīng)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(dāng)發(fā)電機(jī)組需要補(bǔ)氫時，儲存在儲罐中的氫氣被減壓后送至補(bǔ)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。控制柜和計算機(jī)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(jī)管理系統(tǒng)主要由上位機(jī)和打印機(jī)組成。控制系統(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(guān)檢測儀器。同時，可編程控制器通過通信電纜將相關(guān)數(shù)據(jù)和信息發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行顯示和記錄。6.配電設(shè)備配電設(shè)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(fēng)機(jī)。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(shè)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(jìn)行交換，保證脫鹽水溫度滿足制氫設(shè)備的要求。該裝置的控

16、制系統(tǒng)是獨(dú)立的，可以保證裝置的獨(dú)立使用，也可以接收來自控制柜或其他設(shè)備的遠(yuǎn)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(jī)械雜質(zhì)由堿液過濾器去除，然后由堿液冷卻器冷卻，進(jìn)入