马岩昕
(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司,黑龙江 齐齐哈尔 161000)
浅谈如何缩短发电机气体置换时间
马岩昕
(黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司,黑龙江 齐齐哈尔 161000)
针对发电机气体置换时间过长的问题,开展了数据分析和试验研究工作,分析了症结所在,提出了系统设计改造和发电机气体置换工艺改进。改造方案实施后,将发电机气体置换时间由30—35 h缩短为7—7.5 h,CO2消耗量由40—50瓶/次下降到15—18瓶/次。
发电机;气体置换;缩短时间
某电厂在如何缩短发电机气体置换时间及节约CO2上开展了深入细致的工作,通过试验分析找出了问题所在,并改进了发电机气体置换工艺,缩短了气体置换时间,解决了发电机气体置换时间过长、CO2进气管容易结冻及CO2消耗量过大的问题,保证了发电机组的安全,节约了置换的时间。
氢气属于可燃性气体,与空气混合后形成爆炸性气体。当氢气含量在3 %—76 %时,该混合气体具有爆炸危险性。一旦发生爆炸,就可能造成人身伤亡或设备损坏等恶性事故。因此,氢冷发电机在由运行转为检修或检修后投入运行的过程中,必须使用中间气体进行置换,严禁空气和氢气直接接触。
CO2气体是惰性气体,与氢气或空气混合后不会形成爆炸性气体。所以,氢冷发电机冷却介质的置换应首先向发电机内充CO2,驱走空气。
CO2制取方便,成本低,其传热系数是空气的1.132倍,且置换效果比氮气好。另外,用CO2作为中间介质还有利于防火。
目前,氢冷发电机气体置换主要采用中间气体置换法,具体步骤:先从发电机壳下部管路引入中间气体CO2,以排出机壳及气体管道内的空气;当机壳内的CO2含量达到规定要求时,即可充入氢气排出CO2;最后完成氢气置换。排氢过程与充氢过程相似。在使用中间介质时,气体采样点要合理,化验分析结果要准确,气体的充入、排出顺序及使用管路要正确。
(1) 当由于事故或氢气管路破裂造成发电机氢压降到0时,如果故障点不能及时排除,发电机负荷减到0时,应立即进行气体置换。
(2) 当发电机轴承室及主油箱内,或发电机轴承回油中的氢气含量超过1 %时,必须尽快停机,进行发电机气体置换。
(3) 当发电机内冷却水中氢气含量超过3 %时,应每隔1 h取样化验1次,同时注意定子绕组各线棒的温度及机内是否有水排出。此时,必须保证氢压高于内冷水压0.05 MPa,运行时间最多不应超过72 h。如果每小时取样测量时发现捕集器中氢含量超过20 %时,应立即解列发电机进行气体置换,消除漏氢根源。
(4) 当发电机内氢气爆炸,发电机内发出声响和喷出油、烟等物质时,打闸解列发电机停机,用CO2灭火,并进行气体置换。
(1) 为了尽早开工检修,缩短检修工期,要尽快缩短发电机气体置换时间。
(2) CO2不能作为冷却介质长期留存在发电机内,以免和发电机绝缘材料发生化学反应,产生绿垢,降低绝缘性,因此必须尽量缩短气体置换时间。
(3) CO2还会和水产生碳酸造成腐蚀,形成绿垢并附着在发电机绝缘和结构件上,降低冷却效果,造成机件脏污。因此,需尽量缩短空气置换时间,避免被CO2腐蚀污染。
氢气置换时间长的主要原因是原氢气系统设计的CO2瓶接口少(只有4个)以及现行空气置换操作方式不佳。
6.1 原氢气系统设计状况
(1) 该电厂发电机氢系统原设计置换工作只有4个CO2瓶接口,因此最多只能同时用4个CO2瓶进行气体置换。
(2) 在发电机气体置换时,为了使CO2气体不结冻,在CO2进气总管上装有加热器,以保证距离发电机3 m内CO2进气管不结冰。
6.2 现行气体置换操作方式
(1) 关闭氢站来的供氢总阀。
(2) 关闭压力调节器进、出口阀。
(3) 确认氢气冷却器已停止供水。
(4) 开启氢气排放阀,降低机内氢压,当机内氢压降至0.02 MPa时,关闭氢气排放阀。
(5) 确认CO2排放阀关闭。
(6) 开启CO2供气总阀、4个分阀及CO2瓶阀,将CO2充入发电机内。
(7) 开启氢气排放阀,保持机内压力0.05 MPa。
(8) 充CO2时,要保证CO2供气管路在距发电机3 m以内无结霜现象。
(9) 当CO2纯度达90 %以上时,将纯度测量改为顶部取样。
(10) 连续向机内充CO2,直到纯度达96 %以上(化学化验)。
(11) 关闭所有的CO2瓶阀、CO2供给阀及氢气排放阀。
(12) 用压缩空气置换CO2,完成整个气体置换工作。
用4个CO2瓶向发电机充CO2,且用现行操作方式进行气体置换,时间长达30—35 h,发电机气体置换才能合格。
7.1 氢系统设计改造
(1) 在保证CO2进汽管道及发电机氢系统管道外形、接口尺寸不变的情况下,将CO2进气管道的CO2接口由4个改为10个。
(2) 取消在氢系统总管上的CO2加热器,改为在每个CO2瓶出口上加装气瓶减压器和加热器。
气瓶减压器(原系统无此减压器)能将钢瓶内的高压气体降压后供置换工作使用,在输入压力和输出流量发生变化时,均能保持稳定的出口压力(最高输入压力15 MPa,输出压力调节范围在0.05—0.35 MPa)。
由于气瓶自带加热器,在向发电机充CO2的过程中,只要接通电源,就能保证CO2瓶出口的CO2气体不结冻,从而缩短向发电机充CO2的时间。
7.2 气体置换操作方式改进
(1) 关闭氢站来的供氢总阀。
(2) 关闭压力调节器进、出口阀。
(3) 确认氢气冷却器已停止供水。
(4) 开启氢气排放阀,降低机内氢压,当机内氢压降至0.001 MPa时,关闭氢气排放阀。
(5) 确认CO2排放阀关闭。
(6) 开启CO2供气总阀、10个分阀及CO2瓶阀,将CO2充入发电机内。
(7) 当发电机内CO2压力达0.1 MPa时,保持发电机内压力0.1 MPa 5 min后,开CO2排放阀。当发电机内压力降至0.01 MPa后停止排CO2,继续向发电机内充CO2直至合格。
操作(1)—(7)要求有专人监视密封油箱油位及氢油压差,以防氢油压差过大造成大量密封油进入到消泡箱,因氢侧回油管道无法及时将油排出,最终导致消泡箱满油进入发电机。所以,在补排CO2的过程中,应加强氢油差压的调节,保持氢油差压在0.05—0.055 MPa,防止氢油差压过高,密封油进入发电机。
同样,当CO2排放阀开度过大,造成CO2压力下降过快时,会导致差压阀跟踪不灵敏,氢油压差变大,也会使密封油进入发电机。因此,在排CO2的过程中,也要防止氢油差压过高,密封油进入发电机。
(8) 充CO2时,要保证CO2供气管路在距发电机3 m以内无结霜现象。
(9) 当CO2纯度达90 %以上时,将纯度测量改为顶部取样。
(10) 连续向机内充CO2,直到纯度达96 %以上(化学化验)。
(11) 关闭所有CO2瓶阀、CO2供给阀及氢气排放阀,CO2气体置换氢气结束。
(12) 用压缩空气置换CO2,完成整个气体置换工作。
用10个CO2瓶向发电机充CO2,且用上述改进方法进行气体置换,置换时间可缩短为5—5.5 h (不包括空气置换CO2时间),发电机气体置换合格。
(1) 原工艺气体转换时,保持发电机内压力为0.05 MPa排至0.02 MPa;改进后为0.1 MPa排至0.001 MPa。
(2) 对氢系统的改造后,结合2012—2016年数次发电机气体置换情况,发电机空气置换时间可缩短至5—5.5 h,发电机气体置换时间缩短至7—7.5 h(包括空气置换CO2时间)。
设备系统及运行操作改进前、后的发电机气体置换对比,如表1所示。
表1 改进前、后的发电机气体置换对比
通过认真分析发电机氢系统的组成及发电机气体置换的操作方法,深入现场进行调查和研究,提出了将CO2瓶接口由4个增加至10个的改造方法,同时改进了发电机气体置换操作方法,将发电机气体置换时间由30—35 h缩短为7—7.5 h,CO2消耗量由40—50瓶/次下降到15—18瓶/次,实现了缩短发电机气体置换时间的目标,达到了尽早开工检修、缩短检修工期的目的。
1 华中电网有限公司培训中心.300 MW火电机组集控运行[M].北京:中国电力出版社,2005.
2 朱卫兵,卢晟堂,高慧芳,等.300 MW氢冷发电机氢气置换耗时计算[J].山东电力技术,2013,15(6):70-73.
2016-11-12;
2017-01-28。
马岩昕(1968—),男,工程师,主要从事电厂节能改造工作,email:hdmayanxin@126.com。