化学监督13发电机冷却与制氢.ppt

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1、第十三章　汽轮发电机的氢冷却及制氢系统第一节汽轮发电机的冷却方式一、外冷式汽轮发电机外冷式又称表面冷却式，其冷却介质为气体（空气或氢气），气体在绕组导线和铁芯的表面流过时与发热体接触，吸收发热体表面的热量后随流动的气流带走。二、内冷式汽轮发电机它是将定子和转子的绕组导线做成中空式，让氢气或水通入导线内部直接将热量带出。而定子和转子的铁芯内冷则是利用开孔或开沟槽，将冷却气体用风扇压入各个被冷却部位，以提高冷却效果。防城港电厂的汽轮发电机采取的是“水氢氢”的冷却方式，即定子绕组导线是中空水冷，转子绕组导线和铁芯是氢冷却。第二节氢冷发电机的氢气系统氢冷

2、发电机的氢气系统主要由气体分配系统，净化设备系统，测量、控制和信号系统及安全消防系统组成。一、气体分配系统1．氢气分配系统氢气分配系统主要由制氢系统、储氢系统、阀门和管路组成。氢冷发电机的氢气来自厂内制氢站。为了使制氢站在故障或正常检修时仍能正常供氢，必须备有足够储氢罐。全部储氢罐的有效容积应能满足10天运行的补氢量和置换最大机组一次用氢量的需要。2．空气分配系统氢冷发电机正常时不允许空气作为冷却介质，但在气体置换或风压试验时可用空气为冷却介质。因此，系统中应安装压缩空气系统，以保证有可靠的压缩空气来源。使用前，压缩空气应先经空气干燥器干燥后方可进

3、入系统。发电机充空气后应将系统与氢管路隔绝开，防止氢气漏入机内与空气形成爆炸性气体而发生事故。二、气体净化设备1．氢干燥器在运行过程中，氢气吸收进入机内的湿气会发生强烈的潮湿现象。氢气受潮对设备的危害较大，因此氢系统加了氢干燥器。氢干燥器利用发电机风扇前后的压差作为动力进行循环，除去氢气中的水分。常用的氢干燥器有半导体式和吸附式两种。2．空气干燥器为了避免将水分带入机内，压缩空气进入机内前须进行干燥处理。目前主要采用添加吸附剂的循环干燥器进行除湿。第三节氢气的理化性质与传热性能一、氢气的理化性质氢气最轻，相对原子质量1.008，是同体积空气1/14

4、.5，自然界中含1%，无色、无嗅、无味、无毒、可燃用氢气作发电机的冷却介质时，其通风损耗可减少到空气冷却时通风损耗的6.96％，使温升减少，发电效率提高。在气体中，氢气的导热能力最好，其导热导数是空气的6.69倍；氢气具有很大的扩散速度，在距离漏点0.25m处氢气基本上已完全扩散。用氢气代替空气作发电机的冷却介质时，既可提高绝缘材料本身的导热能力，又能提高绝缘层间隙中的导热能力，从而提高发电机的冷却效果。氢气的表面散热系数大，是空气的1.5倍。表面散热系数越大，在相同温差下所散发的热量越多，这有利于降低表面温度差，提高冷却效果。氢气常温下化学性质不

5、太活泼，在高温、光照及催化剂存在下，氢气是非常好的还原剂，它能将许多高价氧化物还原为低价氧化物甚至金属。二、氢气的传热性能氢气是一种优良的冷却介质。主要优点有：（1）可以将发电机的通风损耗降至最小程度。纯度为96%~98%的氢气可使发电机的通风损耗降至10.7%~8.9%，如果容量不变，氢冷发电机的效率可提高0.8%~1.15%。（2）纯氢的表面散热系统是空气的1.5倍，由于表面散热能力的提高，发电机的损耗所产生的热量很快被带走，从而有效地减低了发电机出入口温差。（3）氢气的热导率为空气的6.69倍，在氢气作为冷却介质时使绝缘材料及绝缘内部间隙的导

6、热能力得以改善。（4）采用氢气冷却的发电机运行噪声较小，而且绝缘材料不易受氧化和电晕的损害。缺点氢气还有很强的渗透性和扩散性。随着温度和压力升高，其渗透能力增大。在一定的温度和压力下，它可渗入钢铁晶格内部，并与晶格间的碳元素反应生成甲烷气体，产生内应力和裂纹，使钢铁的机械性能降低，严重时可引起“氢脆”。氢气的扩散性强、速度快，当氢气系统有泄漏时，只要距泄漏点0.25m以外，就难以找到准确的泄漏点。用氢气作发电机的冷却介质时，也有一定的缺点，就是氢气与空气或氧气容易形成爆炸性气体。第四节氢气的监督一、氢气质量的监督1．氢气的质量（1）氢气纯度。氢气与

7、空气（或氧气）按一定的比例形成混合气体，在密闭的容器内受明火触发，会发生爆炸。高纯度的氢气中助燃气很少，一般不会发生燃烧，更不会发生爆炸。氢气不纯，会使气体的密度增加，通风损耗也相应增加。氢气的纯度需要根据设备的安全性、经济性进行综合考虑。发电机运行中氢气纯度会逐渐下降，其中被氢侧回油带入机内的空气量是影响机内氢气纯度的主要因素。因此，在满足密封和冷却的前提下，尽量减小氢侧回油量。此外，气体置换时残存的氮气、机内湿度等都是机内氢气纯度降低的原因。(2).氢气中含氧量。氧气是氢气燃烧的助燃气，是氢气中的杂质。混合气中氢气、氧气含量达到一定比例后有发生

8、爆炸的危险。同时，含氧量高、氢气纯度低会增加发电机的通风损耗。因此，氢气中含氧量不宜太高。(3).氢气湿度。氢气湿度是指氢