浅析发电机氢气湿度高的处理措施

(深能合和电力(河源)有限公司，广东 河源 517000)

1 设备概况

某燃煤电厂发电机氢气系统配备一台XFG-1F吸附式氢气干燥器。通过氢气干燥器的运行，可以连续排出发电机机内氢气所含有的水分，从而达到降低氢气湿度的作用。干燥器由2个干燥塔组成，塔内装填有高性能干燥剂和加热元件，一个工作时，另一个加热再生。每个塔内都装有1台循环风机，连续工作。工作塔内的风机用以加大气体循环量并使气体在干燥剂内分布均匀；再生塔内的风机用以循环再生气体，迫使再生气体经过冷凝器、气水分离器等，使干燥剂内吸附的水分分离出来。氢气湿度高，既不安全也不经济，一方面，由于氢气中湿度大、水分大，使气体密度增大，增加了发电机通风损耗，降低了发电机的运行效率。另一方面，氢气湿度越大，氢气中水分越大，气体的介电强度越低，定子绕组受潮，降低绝缘电阻，从而降低了绝缘表面放电电压，容易发生闪络和绝缘击穿事故，氢气湿度高也会造成发电机转子护环产生应力腐蚀。发电机说明书中要求发电机氢气湿度应在-25 ℃～-5 ℃。

2 故障分析

某厂#2发电机氢气湿度高于-5 ℃，查阅曲线发现发电机氢气湿度为缓慢上升。发电机氢气湿度高主要有以下几个原因：制氢站来氢湿度大，且超过氢气干燥器的正常处理能力。由于该厂2台机组补氢来源都是一样的，而#1发电机氢气湿度正常，可排除氢站来氢湿度大的原因。由于氢气与密封油系统直接接触，如果密封油带水过大，也会导致氢气湿度高，近段时间密封油系统运行正常，并没有密封油带水的情况出现。另外一种可能，是氢气干燥器不能正常除湿，水份一直存在于发电机氢气中。

为确认氢气干燥器故障原因，进行了如下工作：确认吸附塔内的氢气干燥剂是新更换，远未达到3年的使用寿命，氢气干燥剂失效的可能性不大。检查氢气干燥器吸湿塔和再生塔自动正常切换，且再生塔加热温度在正常范围之内，排除加热器故障。考虑干燥器再生流量过大，氢气中的水分冷凝效果会变差，无法排出干燥剂中的水分，减小氢气干燥器再生流量控制阀开度，观察1个循环周期，发现氢气湿度无明显变化。氢气干燥器自动疏水阀检查，就地检查自动疏水阀底部没有水流痕迹，检查发现自动疏水阀浮球有轻微锈蚀卡涩现场。清理后灌入自来水试验，确认疏水阀可自动疏水，将自动疏水阀回装后，检查发电机氢气湿度无明显好转。检查氢气干燥器冷却器，开启冷却器冷却水回水管路疏水门W3，水流较大，但水温较高，明显高于冷却器出口门W2后水管温度，可判断W3处的水流是由开式水母管回流而来，而不是氢气干燥器冷却器出口来的水。检查冷却器入口门W1与出口门W2之间温度较高，比入口门W1前管道和出口门W2后管道都高，判断冷却器内部的冷却水是不流动的死水，在氢气的持续加热下温度升高，冷却器前后水管没有氢气加热，温度会低一些。而冷却器冷却水不流动的原因，一定是冷却水管或者冷却器堵塞。

3 故障处理

1)清理干燥器冷却器，拆开入口门W1后法兰，开启出口门W2对冷却器进行反冲洗，水较浑浊且有铁锈等杂质，但水流畅通，说明冷却器内部没有堵塞，清理完毕关闭出口门W2。

2)开启冷却器入口门W1，检查法兰拆开处无水流出，用铜扳手敲击入口门W1前管道，法兰处仍没有水流。在入口门W1后安装临时管道，连接氮气瓶，用氮气反吹冷却水入口管道，逐步提高氮气压力至1.8 MPa，检查冷却水管依然堵塞。由于冷却水管与氢冷器开式水回水管连接，无法隔离，需等待停机处理。

3)由于堵塞水管暂无法处理，为保证氢气湿度，需使用临时措施保证干燥剂再生效果(见图1)。

图1 临时措施示意图

(1)关闭氢气干燥器冷却器开式水入口门W1。

(2)拆开氢气干燥器冷却器开式水入口门W1后法兰，将冷却器侧法兰通过临时管接至排水槽。

(3)通过开启氢气干燥器冷却器开式水出口门W2，冷却水倒流至冷却器后，进入临时管排水至排水槽。

(4)由于所用的冷却水为氢冷器回水管上的开式水，有一定的水温，如果氢气湿度仍不满足要求，需更换其他合适的水源。

4)机组停机检修时，割开氢气干燥器冷却器开式水入口管，发现管子堵塞严重，无法疏通，更换管子。

4 分析及总结

经观察，采取临时措施后，经过1个再生周期后，#2发电机氢气湿度明显下降，氢气湿度稳定在-10 ℃附近，使用氢冷器回水管上的冷却水也能满足氢气干燥器的再生要求。

对换下来的堵塞管子分段割开，确定堵塞位置在管路本身的焊口处，管子焊口外表面处能看到焊口后有较大位置的错口，见图1所示。管子尺寸为25 mm×3 mm的碳钢管，管子内径较小，而焊口位置错口量较大，进一步减小了管道的流通面积，如果由于系统运行状态改变导致水流速度变慢，开式水中杂质容易在焊缝错口处沉积，再加上管道为碳钢材质，管道内壁已吸附有一定程度的杂质，日积月累下整个管子就被完全堵塞，冷却水无法通流。

针对本次故障，提出以下改进措施：一是保证循环水旋转滤网正常投运，确保开式水水质干净；二是加强管道焊接质量验收，确保管道焊口无错口，也可考虑将冷却水管更换为不锈钢管；三是增加氢气干燥器冷却器每半年清理一次的定维工作，由于氢气干燥器冷却器冷却水走向呈U型布置，杂质容易在U型底部位置沉积，通过定期清理杂质，保证水流速度，降低管道堵塞的风险。