[发明专利]一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置

说明书

本发明公开了属于气体纯化领域的一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置，包括氢气纯化系统和自动补氢系统，具有纯化发电机氢冷气和对发电机自动补氢的功能。所述氢气纯化系统与发电机的排氢口和回氢口连通，所述氢气纯化系统包括物理吸附纯化系统和抽真空再生系统，物理吸附纯化系统用于吸附氢气中的杂质，所述抽真空再生系统用于为所述物理吸附纯化系统进行抽真空再生。本发明的一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置，可将发电机中的氢冷气纯度提升到98％以上，减少氢气损耗，同时有效降低氢爆和人工排补氢引入的安全隐患，提高发电效率和运行安全性。

技术领域

本发明属于气体纯化技术领域，具体为一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置。

背景技术

目前，600MW及以上的火力发电机基本采用“水-氢-氢”方式冷却发电机转子。用于冷却的氢气纯度直接影响转子冷却效果进而影响发电机效率和运行安全。据统计，国内现有火力发电机组超过1000台，发电机冷却氢气纯度维持在98％以上才能保证良好的冷却效果，但现有的冷却氢气纯度普遍维持在96％-97％。

密封瓦结构、氢-油压差以及平衡阀调节不当等因素会导致发电机冷却氢气中混入空气，使得发电机冷却氢气的纯度降低。氢气纯度的降低通常会产生诸多不利影响，如增加通风损耗、降低发电效率、降低发电机绕组绝缘性、腐蚀铁芯及金属部件、增加氢爆安全隐患(氢中氧含量大于3％时遇火即可爆炸)等。据统计，对于400MW、600MW和800MW发电机，氢气纯度每下降1％，风摩擦损耗依次增加107kW、240kW和366kW。为了维持发电机内的氢气纯度并保证发电机的安全运行，电站需要对发电机进行定期排补氢，排氢的目的在于排出低纯的氢气，降低安全隐患，补氢的目的在于维持发电机氢气纯度和氢压，保证冷却效果。排补氢操作一方面会增加氢气的使用成本和运行操作的复杂性，更为重要的是，排补氢通常在夜间操作，操作人员的疲劳以及操作复杂性会引入不安全因素，产生附加的安全隐患。

现有的氢气纯化装置中，常用的物理吸附材料通常采用常压下纯氢吹扫的方式实现物理吸附材料的再生。对于火力发电机，其正常工作必须要维持一定的氢压水平，纯氢吹扫会消耗发电机的氢气导致氢压降低，进而增加发电机的补氢频次。

基于上述原因，急需开发出一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置，在降低耗氢量的同时提高发电机氢气纯度，同时有效降低氢爆和人工排补氢引入的安全隐患，提高发电效率和运行安全性。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种带有自动补氢系统的发电机用氢气纯化装置，其特征在于，包括：用于吸附杂质的氢气纯化系统，氢气纯化系统的进出口分别与发电机的排氢口和回氢口连通；氢气纯化系统包括相连的物理吸附纯化系统和抽真空再生系统，其中氢气纯化系统的入口、物理吸附纯化系统和氢气纯化系统的出口顺序相连；物理吸附纯化系统中包括至少两个纯化模块。

所述氢气纯化装置还包括：自动补氢系统，所述的自动补氢系统的出口与发电机的补氢口相连，自动补氢系统的进口与电厂氢站相连；所述自动补氢系统包括顺序相连的补氢压力传感器、补氢纯度监测仪、补氢质量流量控制器和控制截止阀组。

所述物理吸附纯化系统中的纯化模块相同。

所述物理吸附纯化系统中包含分子筛。

所述纯化模块处于工作状态、再生状态或待机状态；且至少有一个纯化模块处于工作状态，其他的纯化模块处于再生状态或待机状态；所述抽真空再生系统对处于再生状态的纯化模块进行抽真空。

所述再生状态的高度再生以压力为判据，当压力达到10^-1Pa量级时，再生完成并进入待机状态。

所述抽真空再生系统包括机械泵。

所述氢气纯化系统还包括依次设置于氢气纯化系统的入口与物理吸附纯化系统之间的排氢压力传感器、排氢纯度监测仪、排氢质量流量控制器和除油系统。