新建燃气电厂化学供氢系统的调试

摘 要：化学供氢系统是燃气电厂中的重要组成部分，可以起到冷却发电机组的作用，对维护电厂发电系统的稳定具有重要作用。同时因为氢气的特殊化学性质，存在易燃易爆性，所以必须加强监管。因此电厂化学供氢系统运行稳定、安全与否不仅关系到电厂的正常生产运行效率，还会对电厂运行的安全性产生影响，因此必须重视化学供氢系统调试工作的开展，保证其运行的稳定性和安全性。鉴于此，本文对燃气电厂化学供氢系统的调试工作进行研究。首先对新建燃气电厂项目进行了概述，然后介绍了该电厂化学供氢系统的基本特点，最后对整个调试过程进行简单介绍，旨在通过研究介绍，帮助提升化学供氢系统调试效果。

关键词：燃气电厂;化学供氢系统;调试

化学供氢系统是新建燃气电厂中承担着提供生产所需“氢”的重任，因为氢气易燃的特性，存在很多的安全风险，因此更增加了相关人员对该系统运行设计、调试的重视。作为管理人员不仅要重视化学供氢系统运行时的维护管理，还要做好新建系统的设计调试工作，保证氢气制备和储存等环节处于一个稳定、安全的状态[1]。因此本文以上海某新建燃气电厂为例，对该电厂的化学供氢系统调试工作进行全面分析研究。

1 项目概述

上海某新建燃气电厂工程装机容量是4套400MW级蒸汽--燃气联合循环机组，而化学供氢系统规划分一期、二期两条线共计8台机组组建而成。其中一期、二期系统实际设备生产容量均是4台机组。该电厂内发电机采用的冷却方式是水--氢--氢，设计额定氢表压0.5MP。而汇流排单元的实际设计是一期、二期每期2套汇流排，将阀门、管道安装分布在同一个不锈钢材质的框架上。而单元汇流排实际应用中可以支持2台机组运行，同时设置了2套单元汇流排互为备用来防止突发事件的发生。当然，单元汇流排也可以实现同时支持4台机组同时作业，4台机组中包含1台启动充氢机组。实际运行中使用减压装置或通过手动调节将集装格钢瓶组内的氢气压力由原来的15MPa减到的0.5-0.8MPa。一旦氢瓶组架单元中的气体使用完毕后，设备管理运行人员便可组架。实际电厂中使用的气体品质分析系统组成则主要包括取样系统、在线氢气纯度仪、在线氢气湿度仪、便携式氢气湿度测量仪、便携式氢气纯度测量仪等。给所有汇流排配备了专门的氢气质量流量计[2]。同时系统内部还设计安装了漏氢报警和强制排风系统，以便在所处工作环境汇总氢气浓度达到设定临界值以后使用，达到降低氢气浓度的目的。与此同时，这一设置还可以实现报警信号向化水PLC的输送。实际工作中，如有必要则可以人工按动按钮来启动排风系统。该燃气电厂供氢系统已经完成调试工作，调试周期大概1周。

2 系统基本特点

2.1 系统流程

电厂化学供氢系统的实际运行流程为：电厂采购的氢气通过专用汽车运输到电厂的供氢站。再由供氢站工作人员使用专业性较强的电动单梁起重机将氢瓶组架吊运到电厂内部的氢气存储点。并对入库的氢气进行取样检测，检测合格后方可正常使用。然后氢瓶组架氢气经过减压后输入到汇流排，再输入到需要氢气的发电机组中对发电机组进行冷却[3]。整个流程中，压力变送器可以将汇流排压力输送到化水PLC，且一旦汇流排压力临近设定值，对应的运行管理人员就可以进行组架更换工作。但是要特别注意的是为了提升氢气汇流排的检修工作的安全系数，需要在检修前后分别用惰性气体进行氢气置换，减少管道中氢气的残留[4]。

2.2 系统出力、运行压力

第一，外购来的氢气瓶压力是15MPa;第二，操作中使用的补氢压力保持在0.5-0.8MPa之间;第三，无特殊情况的情况下，正常补氢量是18Nm3/天/台（标准状态）。同时发电机组电机内充氢水容积大概是105m3;第四，控制启动最大补氢量在840Nm3/天/台;最后，一般而言每4台机组配置2套氫气汇流排，且确保汇流排系统使用双母管管径约为Φ38×3.5的管道供气，同时每一套汇流排都需单独接一根氢气母管。

3 调试过程实际操作

3.1 调试前准备工作

第一，按照规范对供氢系统内部及相关设备的设计及安装工作进行检查。具体检查记录包括安装记录、设计记录等，对照的检查验收文本是《施工验收技术规范》;第二，检查土建施工质量和完成度，保证土建工程质量及完好性的同时，确保施工过后现场沟道盖板等覆盖完善;第三，检查供氢系统安全阀是否校验并合格，要看到具体的合格证;第四，检查供氢站中应用的灯具及开关等电器设备是否具有防爆性，保证所有电气设备具有防火防爆的效用;第五，检查供氢室周围禁火禁烟告知牌是否齐全;第六，检查压力表等测量仪表是否能够正常使用。第七，通讯工具是否安全可靠，供氢系统设备、管道、阀门等是否安装齐全;第八，检查系统设备命名编号是否完成，是否挂牌;第九，检查现场是否配备氮气，供氢站等场所是否配备可移动的灭火器等消防器材[5]。

3.2 调试过程要点

调试过程一般分为六步：

第一步，氢气管道置换吹扫同时除油，这一步骤完成的标准是洁白纸张擦拭管道无污点。第二步，在两套氢气汇流排的末端组架上接入纯度高于98%的氮气钢瓶。关闭供氢管道到主厂房位置的总阀门，将其他供氢阀门打开并使用氮气进行各组的供氢管道空气置换。这一操作可在出口排氮气纯度达到98%以上时结束。结束后即可进行系统气密性检验，气密性检验的具体步骤和要点是：往气口充氮气，注意充气过程要缓慢，并同时做好就地压力表及氮气气瓶上的压力表数值观测，待系统压力达到1.5MPa时，用肥皂水检测各接头、法兰处的严密性。若有肥皂泡出现则说明漏气，需要进一步处理。然后在重复试压，直到不漏气为止。这时可以将压力设置到0.8MPa并进行压力观察，24h内压力未下降即为合格，否则需要重新检验，直到合格[6]。第三步，做好减压阀的校验工作，保证减压阀减压效果。第四步，根据实际情况进行压力变送器、在线分析仪表和报警远控信号正确性的校对。第五步，用氢瓶集装格中的氢气来置换氮气，并保证每小时进行一次取样检测，保证氢气纯度。直到系统氢气浓度达到97%以上时再进行1-2min的吹扫置换，确保死角置换到位即可结束。这个过程中需要做好供氢系统化学监督。第六步，做好系统氢补充工作。在补充氢汇流排减压阀后保持气动门处于打开的状态。对充氢汇流排减压阀进行检查，保证其处于旋松状态且减压阀后压力正常。再将其中一个氢气钢瓶的初始压力进行详细记录，保证储罐压力大于等于1MPa。然后慢慢地依照规定顺序手动开启氢气钢瓶上的出氢手动门、将氢通过汇流排输入到氢气动门中，再向机组减压阀前气动门补氢。按照顺时针的方向来转动减压阀旋柄直到减压阀压力达到0.8MPa上下，然后观察系统的稳定性。稳定以后即为补氢结束。补氢结束后则又需要按照顺序来关闭充氢通道上的汇流排进氢气动门、减压阀前气动门等，再关闭氢气钢瓶出氢手动门，并将氢气钢瓶压力进行记录，进行补氢量计算并登记备案。

4 结语

电厂化学供氢系统承担着冷却电厂内部发电机的作用，对维持电厂的稳定运行具有重要意义。作为管理人员必须认识到该系统在电厂中起到的重要作用，并认识到氢气的特殊物化性质，加强供氢系统的安全管理，提升系统本身的运行安全稳定性，保证电厂发电工作的正常进行。

参考文献：

[1]瞿丽莉，郭俊文，史亚丽，韦宣.质子交换膜电解水制氢技术在电厂的应用[J].热能动力工程，2019，34（02）：150-156.

[2]蒋钰文.新建燃气电厂化学供氢系统的调试[J].技术与市场，2016，23（10）：68+71.

[3]窦刚玉，刘志通.发电厂氢气站设计中美标准比较[J].吉林电力，2016，44（01）：33-35.

[4]丁业，李玉磊.火电厂扩建工程供氢系统的优化设计[J].广州化工，2014，42（23）：171-173.

[5]黄伟.660 MW超超临界机组供氢方案的比较与选择[J].广东化工，2012，39（13）：112+121.

[6]刘万兵.2×1000MW电厂氢冷发电机供氢系统选择[J].企业技术开发，2010，29（07）：28-29+46.

作者简介：

陈加龙（1988- ），汉族，男，湖北洪湖人，本科，中级工程师，研究方向：火力发电厂化学、环保调试及性能检测。