氢冷发电机吸附式去湿装置故障分析

胡 帅

邹县电厂 山东 邹城 273522

华电国际邹县发电厂1000 MW发电机组氢气系统使用的XQS－DA系列吸附式氢气去湿装置，专门用来除去氢冷发电机内氢气中的水蒸汽。氢气的湿度是影响发电机运行效率和使用寿命的重要因素之一。由于油氢之间的直接接触，运行中的发电机氢气纯度不可能总是维持在100%。若运行、维护或控制不当，极易造成发电机进油以及氢气纯度、湿度不合格，带来一系列影响发电机安全运行的隐患。

1 氢气去湿装置的系统功能

潮湿的气体通过填有“活性氧化铝”的吸附层除去水分。“活性氧化铝”具有比表面积大、吸附能力强的特点。在化学性质上它对大部分气体和蒸汽不发生反应，而且无毒。在正常情况下，“活性氧化铝”吸收水分饱和后可以通过加热驱除潮气，使其再生。经过反复再生，它的性能和效果不会受到影响。

XQS系列吸附式氢气去湿装置采用双塔交替吸附再生，可连续不间断地对气体干燥去湿。干燥剂的再生采用压力下再生，不消耗再生气，既节约再生气体又安全简便。该“去湿装置”具有吸附容量大、性能稳定、环保、节能等优点。

2 氢气去湿装置的系统流程

去湿装置由2只干燥塔、2只内置式循环风机、2只加热器、油过滤器、气水分离器、排水系统、四通阀操作系统、气体置换系统和电气控制箱等组成。

去湿装置有两个干燥塔可以连续进行干燥工作。当一个干燥塔处于吸附去湿状态时，另一个干燥塔的吸附层则进行脱附再生以备重新利用。

去湿装置的运行模式是：8小时吸附，8小时再生(再生由4小时加热，4小时冷却组成)。当达到设定时间时，可编程程序控制器PLC将控制四通阀操作系统使二只四通阀AA007、AA008同时切换，改变氢气流向，从已经饱和的干燥塔中转到刚再生的干燥塔中。这种自动切换的同时，使吸附层饱和的干燥塔处于再生循环中再生，以备重新使用。

3 氢气去湿装置故障分析

3.1 氢气湿度大的原因及处理

3.1.1 供氢湿度大。如果制氢站来氢湿度大，导致每次补氢后发电机内氢气湿度超标。特点是：一般在每次补氢结束后发电机内氢气的露点温度升高，氢气去湿装置排水量增加。由于制氢站为原600 MW机组扩建，具有完善氢气干燥装置，并且在扩建时对氢气干燥装置更换吸附剂，运行人员补氢时对补氢的湿度进行严密监视，补充氢气湿度不合格出现的可能性很小。

3.1.2 在中间介质置换过程中，因置换介质温度低造成水汽凝结在发电机线棒上，补充入氢气后因温度升高汽化而造成氢气湿度大。特点是：每次发电机内部经过气体置换后，发电机启动后氢气湿度大。目前作为发电机氢气系统中间置换直接一般是二氧化碳，在置换时一般是将二氧化碳液体汽化并加热后充入发电机内进行气体置换，如果置换速度过快或者加热效果不好，进入发电机内的二氧化碳温度过低，此时，空气中的水分就凝结在发电机线棒上，导致水份无法排除发电机，使发电机启动后氢气湿度过大。为了避免出现因中间介质温度低导致氢气湿度过大的情况，在二氧化碳置换的管道上设置加热器并且控制置换速度。

3.1.3 发电机密封油真空箱真空偏低。特点是：在伴随着氢气湿度大的情况下往往出现氢气纯度不合格。发电机采用单流环式密封瓦结构，发电机密封油要经过密封油真空箱除去杂质气体和水份，如果密封油真空箱真空偏低，密封油中含有水份，就可能造成杂质气体和水份不容易分离出来，导致氢气和密封油接触导致氢气内混入水分，氢气湿度大。一般对于单流环式密封油真空箱真空要求运行在－90k Pa以下，杂质气体和水汽分离良好，不会造成氢气湿度大。如果真空箱真空偏低，应检查密封油真空系统，提高密封油真空箱真空，增加杂质气体和水分的析出能力。

3.2 氢气去湿装置去湿效果不好原因和处理。

3.2.1 氢气去湿装置排水口堵塞。吸附式氢气去湿装置正常在再生阶段的最初4小时加热阶段，由于不断有潮气被氢气带出并在冷凝器中凝结，氢气去湿装置会不断有水排除，如果巡检中检查氢气去湿装置控制画面中显示吸附塔处于再生的最初加热4个小时内，应有水排出，排水量视氢气湿度而定。如果巡回检查发现去湿装置一直无水排除，则应首先对氢气去湿装置自动排水阀进行检查，疏通排水阀后排水即正常，氢气露点温度逐渐降低，氢气纯度合格。

3.2.2 氢气去湿装置再生氢气流量阀堵塞或流量过大或过小。在再生阶段，需要有部分再生氢气不断流经再生的吸附塔带走吸附层中的潮气，如果再生氢气流量不足、偏大或者氢气再生流量阀堵塞将导致吸附塔再生不彻底，进入吸附过程时造成吸附效果差或者反而增加氢气湿度。

如果存在氢气再生流量偏大或偏小的情况，也会出现相似的情况，应对发电器氢气去湿装置的再生流量进行调整。

3.2.3 氢气去湿装置冷凝器冷凝效果差。吸附式氢气去湿装置的再生氢气中的水分需要用冷凝器进行冷却以除去其中的水份，如果冷凝器效果差，则再生氢气中的水份无法析出，造成吸附塔再生不彻底导致去湿效果差。

3.2.4 氢气去湿装置鼓风机故障。氢气干燥器切换过程中出口湿度变化不大，应怀疑鼓风机故障。

4 结语

对于水－氢－氢冷却系统的发电机组，氢气系统的安全运行对机组的安全、可靠、稳定运行非常重要，氢气湿度不合格，将可能造成不堪设想的后果。因此，每一个电力工作者都必须加强工作责任心、认真细致，避免因一个小的疏忽，给设备埋下安全隐患，导致严重事故的发生。