周晓明　刘晓艳

摘要：文章介绍了某发电厂2台进口640MW氢冷发电机组运行中氢气湿度偏大、露点超标的情况，找出了氢气湿度偏大的原因，分析了市场现有氢气干燥设备的技术特点，提出了解决对策，改造了氢气除湿系统，并对改造后的运行效果进行了分析，最终解决了湿度偏大问题。

关键词：发电机；氢气湿度；露点超标；氢气干燥设备；氢气除湿系统 文献标识码：A

中图分类号：TM311 文章编号：1009-2374（2016）30-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.012

1 概述

某电厂为2台进口640MW燃煤机组，每台发电机有一台硅胶吸附式氢气干燥装置（进口设备），机组投产3年以后，氢气露点值开始变大和超标，调整系统运行方式、延长再生时间和更换吸附硅胶（国产硅胶），露点数值均不能改善。

发电机氢气湿度偏大，发电机长时间在此工况下运行，会降低发电机绝缘水平，使发电机的定子绝缘在薄弱处发生相间短路；会降低发电机转子绝缘水平，严重时会导致转子匝间短路，匝间短路可导致轴振和机组磁化；可以使发电机转子护环产生应力腐蚀裂纹，缩短发电机寿命等。

本文针对发电机氢气湿度偏大问题进行分析，并进行了两台机组氢气干燥装置的技术改造，有效地解决了发电机氢气露点超标问题。

2 氢气湿度特点及原因分析

2.1 发电机氢气露点标准

按照发电机氢气系统国标及规程要求：氢气进入发电机前和在运行中必须干燥，干燥装置要保证在额定氢压下机内氢气露点不大于0℃，同时又不低于-25℃；当发电机内氢气露点超过此值时，显示报警并应采取措施；发电机置换用氢气、补充用氢气，其露点应不大于-25℃。

2.2 原发电机氢气干燥状况

某电厂发电机原氢气干燥装置为硅胶吸附式干燥方式，按照氢气干燥装置运行及维护要求，氢气干燥装置在使用一段时间后，变色硅胶会变色，硅胶变色后需要对其进行再生；当再生无效果时，即硅胶失效，需要对硅胶进行更换，并设有氢气湿度在线监测装置。按照设备使用说明，发电机干燥设备的干燥剂寿命为3年，干燥剂在受油气污染，再生解析后无法恢复性能时，需更换硅胶，但进口硅胶价格极高。

2.3 原因分析

发电机氢气湿度偏大，对影响氢气湿度偏大的原因进行多次检查，对其可能影响的各系统进行排查，均未发现异常，如：（1）发电机的定冷水系统；（2）氢冷水系统；（3）密封油系统；（4）补氢、排污等各系统。这些系统均正常，最后将影响氢气露点的焦点落在氢气干燥装置上，通过对运行中在线监测的氢气露点值和人工检测值进行分析，发现两种数据相当，这证明了在线测定值是准确的。

综上所述，发电机氢气干燥装置实际上未达到预期的干燥效果，发电机内部氢气含水排不出来，最终导致氢气露点偏大。

3 对策及技术改造

3.1 市场现有设备技术分析

目前，市场现有已成熟使用的氢气干燥装置都是基于吸附式和冷凝式两种原理。

吸附式干燥剂是一种具有丰富微孔结构、巨大微孔表面的固体材料，捕获气体中的水分，并将其吸附到微孔表面上，从而达到降低气体湿度。当达到吸附平衡时，必须再生才能使其重新具有吸附作用。目前，干燥吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛三种，活性氧化铝吸附式效果显著。

冷凝式干燥技术是利用水蒸汽遇冷凝结原理，按制冷方式不同，冷凝式干燥器可分为半导体制冷式干燥和机械压缩制冷式干燥两大类。机械压缩式制冷干燥技术成熟，制冷量大，但制冷深度有限，而半导体制冷干燥装置受半导体制冷技术限制，制冷深度有限，且半导体器件数量较大，使用寿命有限，后期维护成本较高。

经过调研及技术分析，综合比较国内各电厂发电机氢气干燥方式及效果，决定选取干燥效果较好的活性氧化铝吸附式的干燥装置。

3.2 系统原理及结构

干燥装置采用活性氧化铝吸附的双塔模式，并在氢气干燥装置进气前和出气后设有专门除油装置，作为滤除氢气中的油水、油蒸汽、灰尘及杂质等，保护其后的氢气干燥装置不受灰尘及油污染。系统运行时，一塔吸湿，一塔再生，双塔自动切换，能连续对氢气干燥，控制方式为就地控制，整个装置由PLC控制。

设备改造后，从发电机来氢经过滤罐后进入吸收塔，氢气吸湿后经沉降罐回到发电机内部，吸收塔内设增压风机，以保证干燥系统氢气的流量，活性氧化铝吸附饱和后且达到设定的切换时间自动进行切换。再生是对再生塔内的活性氧化铝进行加热，使吸附的水蒸发，系统另接一路冷却水，水蒸气遇外接冷却水冷凝成水排除，完成再生。

4 效果分析

两台机组在2014年技术改造完成后，氢气露点值从改造前的不合格降到当前的-16℃，规程和标准要求露点值在-25℃～0℃之间，改造后的设备满足发电机对氢气露点品质的要求，符合国标及进口机组厂家标准，设备运行安全可靠。图3为#1机组改造后一周内氢气露点曲线：

图3是发电机等级检修，氢气置换完后一周内氢气温度和露点曲线，因等级检修打开发电机人孔门，大气中的水汽进入发电机内部，检修后发电机内部氢气露点在22℃。曲线1是发电机内部冷氢温度，机组运行期间，基本在41℃左右；曲线2是发电机内部氢气露点曲线，从检修后的22℃，经过5天的除湿，发电机内部水分逐步排除，露点降到0℃以下；曲线3是氢气干燥装置出口露点曲线，干燥装置A/B塔切换周期设置为8小时，切换初期，活性氧化铝吸附能力最强，干燥装置出口露点能降低25℃左右，大约经过1.5小时，活性氧化铝的吸附逐步达到饱和，干燥装置出口露点值逐步接近发电机内部露点值，每个切换周期，发电机内部露点能降低1℃～2℃，进过5天共计15个周期，露点值从22℃降低到0℃以下，已经达到机组对露点的要求。

图4是发电机正常运行时内部氢气温度和露点曲线，曲线1是发电机内部冷氢温度，机组运行期间，基本在40℃左右；曲线2是发电机内部氢气露点曲线，露点温度在-16℃～-14℃之间；曲线3是氢气干燥装置出口露点曲线，露点从双塔切换时-32℃升到-16℃时饱和。发电机露点值在-25℃～0℃之间，符合机组运行要求。

技术改造达到了预期效果，改造后设备运行安全可靠，消除了氢气湿度大可能导致的潜在隐患，有效保障了发电机组对氢气露点品质的要求。

5 结语

在发电机氢气品质管理中，需提高氢气湿度大对发电机危害的认识，了解氢气露点的标准，确保氢气湿度在国标的要求范围内。本文对设备进行技术改造后，经过1年的运行观察，其氢气露点值基本维持在-16℃，符合标准规定，解决了现场实际问题。

参考文献

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