电厂制氢设备更换电解液槽后液位假信号原因分析

贺志荣（山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800）

电厂制氢设备更换电解液槽后液位假信号原因分析

贺志荣
（山西平朔煤矸石发电有限责任公司，山西 朔州 036800）

300MW及以上发电机组多采用氢气冷却，制氢站成为电厂辅助系统中氢系统的核心部分。制氢设备的故障直接影响着电厂的安全经济运行。近年来，同行业的许多制氢设备，特别是运行5年以上的设备，出现液位波动差大于设计参数及液位假信号的现象，严重影响着制氢设备的稳定性。本文主要对电厂制氢设备，尤其是在更换电解液槽后出现液位假信号的原因进行探究和分析。

制氢设备；液位假信号；分析

本文主要研究的制氢设备为DQ-10/3.2型制氢装置，其坐落于安泰堡工业园区西北侧，平朔煤矸石发电有限责任公司扩建端制氢站内，于2009年12月投入生产至今安全生产2015d。本装置自动设计原则是根据工艺的操作条件设置检测、调节、报警、联锁及电气控制系统，以保证制氢装置可靠、安全、高质量地运行。

DQ-10/3.2型制氢装置在机组A级检修期间，更换了电解液槽，但在之后的运行过程中，发现其液位波动差大于设计参数，并且出现了氢氧液位假信号的现象。为了确保机组正常稳定运行，对上述现象进行研究，对可能的原因进行了分析，并且找到了解决方法。

1　原因分析

1.1液位调节

从分离器取液位信号送给液位变送器，变送器输出4～20mA信号经安全栅隔离送给PLC，PLC对氢、氧液位进行比较，输出4～20mA电信号转换成0.01～4.0MPa的压力信号送给调节阀，调节阀根据气压信号的大小调整开度，使氢、氧分离器的液位维持在设定液位范围。

1.2压力变送器

罗斯蒙特3051智能型压力变送器具有运行稳定、安全、可靠等特点。

电解槽注入新配置的碱液后，就地零位与操作盘面有出入，重新校正后发现当设备运行1～2h后，氢侧突然在几秒内会出现一个或几个差压特别大的信号，瞬时跳机。重新启动后依然会出现此现象，对此更换新的压力变送器，对压力变送器水侧、汽侧取样管清洗。发现设备运行时间较跳机前可以运行4h左右。

1.3碱液浓度分析

阴极：4H2O+4e→2H2↑+4OH

阳极：4OH--4e→2H2O+O2↑

电解水制氢，负极带负电所以吸引H+生成H2，正极生产O2，如式所示。

2H+2O=2H2↑+O2↑

所以在相同条件下氢气的产量是氧气的2倍。

氢氧化钾是一种强碱，性质与氢氧化钠相似。将一药匙KOH投入80℃热水中，热水立即沸腾起来，而且气泡较大。也就是说电解水制氢时，同等条件下氢气分离器内产生大量的气泡，有可能会造成压力变送器水端测点受到不均匀的波动。

KOH溶液在15℃时，KOH溶液浓度为30％、比重为1.282。KOH溶液浓度为35％、比重为1.345。

多次配制KOH电解液使用后，从上述运行差压实时曲线发现，KOH溶液比重为1.345时，氢气分离器液位波动较KOH溶液比重为1.292时实时曲线平稳，但是在这种状态下只能维持1～2d。我们推断可能是35％KOH电解液比重较大，刚好可以平衡氢气分离器中产生的大量气泡。与厂家沟通后得知，新的电解槽在制造过程中电极板上带有很多绒毛及其他残存的机械杂质，而且新电解槽耗碱较多，以至于碱液在运行1～2d后浓度会有所下降。通过现场试验，验证了上述解释是合理、正确的。

1.4碱液流量控制、氢氧槽液位调节比例

把氢氧分离器的液位相对提高10cm，即控制在氢氧分离器玻璃液位计的第二个螺丝上部左右，氢气氧气的分离效果有所下降，设备安全系数提高，可以抑制大气泡的产生，在压力变送器水侧取样点处获得较平稳的信号源。

电解水制氢设备设计碱液流速为750～900L/h，从2009年12月——2015年4月30日，碱液流速一直控制在780L/h左右，且氢氧分离器温差不超5℃，正常运行氢侧温度夏季最高在78℃～81℃，更换电解槽后发现当流速控制在880L/h时，氢侧温度不超78℃。根据KOH溶液温度比重对照表得知，此情况下，KOH浓度为33％，比重为1.324，工作曲线平稳。也就是说在此状态下，KOH溶液的比重可以平衡氢气分离器中产生的气泡，使得压力变送器取样点获得较平稳的信号源。

1.5氢氧槽玻璃液位计的清洗

在更换电解槽前制氢设备一直运行平稳，在更换新的电解槽后发现有堵塞的现象，推断是刚配制的KOH溶液溶解了附着在分离器内壁上的污物。所以新电解槽必须用10％KOH溶液试机48h，进一步清洗制氢机，特别是清洗掉电解槽中石棉隔膜上的绒毛及其他残存的机械杂质。特别是运行5a以上的制氢设备，里边有许多细小的杂质可能堵塞管路，我们就发现氢氧分离器以及氢氧玻璃液位计底部有不同程度的堵塞，清洗后效果明显。

2　结语

针对具有运行5a以上的制氢设备，在更换新的电解槽后，特别要注意用10％KOH溶液清洗，特别是氢氧分离器、玻璃液位计以及压力变送器取样点由于运行时间较长，可能在某一处发生堵塞现象，造成氢氧调节阀反馈与实际液位不符合的现象，产生假液位信号现象。

［1］ 郑书娟.论制氢装置锅炉水设备管理工作的重点［J］.科技与企业，2015，（03）：199.

［2］成回中.基于数据融和的制氢设备故障诊断和监控系统［J］.实验室研究与探索，2014，（12）：31-34.

Analysi s of the Causes of False Signal Level Hydrogen Power Plant Equipment After Replacement Electrolyzer

HE Zhi-rong
（Shanxi Pingshuo Gangue Power Generation Co.Ltd.，Shuo zhou 036800，China）

300MW and more power generation units use hydrogen cooling，hydrogen production station become the core part of the hydrogen system in the power plant auxiliary system.The failure of hydrogen production equipment directly affects the safety and economic operation of power plant.In recent years，many hydrogen production equipments，especially in operation 5 years or above，which have the phenomenon of the level fluctuation is greater than the design parameters and the false signal level，it's seriously affect the stability of hydrogen production equipment. This paper mainly on hydrogen production equipment of power plants，especially in replacement of the electrolytic bath appear false liquid level signal ofthe reasons for research and analysis.

Hydrogen production equipment；Level false signal；Analysis

TM621.9

A

1674-8646（2015）08-0025-01

2015-05-25