CN112973195A

CN112973195A - 对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统及方法

Info

Publication number: CN112973195A
Application number: CN202110207517.8A
Authority: CN
Inventors: 王笑微; 刘永洛; 王娟; 常治军; 唐金伟; 高鹏; 张晋玮; 姜琳; 李天奇; 安慧伟
Original assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2021-06-18

Abstract

本发明公开了对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统及方法，所述氢气纯度提高系统为并联在氢侧密封油补油管路上的脱气系统，该脱气系统包括进油阀、进油压力表、真空脱气罐、高液位浮球报警开关、真空表、隔膜式液位控制浮球阀、喷淋分散器、液位计、真空电磁阀、真空泵、排油泵、安全阀、出油压力表、精滤器和出油阀；该方法采用所述的脱气系统对补入氢侧密封油箱的空侧密封油进行脱气处理，避免含有大量气体的空侧密封油通过污染氢侧密封油来污染发电机内氢气。

Description

对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统及方法

技术领域

本发明属于氢冷发电机提高氢气纯度技术领域，具体涉及一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统及方法。

背景技术

目前，我国大容量高参数的发电机组在运行过程中均使用氢气进行冷却，在氢冷发电机中，氢气的纯度直接影响发电机的运行。DL/T 1164《汽轮发电机运行导则》要求控制发电机氢气纯度≥96％，除保证安全外，还在于提高发电效率。从经济角度考虑，当氢气中混入空气或纯度下降时，混合气体的密度随氢气纯度的下降而增大，发电机的通风摩擦损耗上升。因此600MW以上的水-氢-氢型汽轮发电机，一般要求机内的氢气纯度不低于97％或98％。

现有技术简介

当发电机氢气纯度下降后，提高氢气纯度的现有技术包括以下几种。

第一种是调整密封油系统运行参数，避免空侧密封油向氢侧窜油。即适当调低密封油温，以降低氢侧密封油中气体向氢气释放的速度，同时整定密封油与氢气的差压、整定氢侧和空侧密封油的差压、整定密封瓦的间隙，尽可能减小空、氢侧密封油的压差，避免因窜油而引起氢侧密封油中空气含量的增加。然而，该方法只能从量上控制氢气纯度下降的速度，不能从根本上解决机内氢气纯度下降的实质问题。

第二种是通过置换补氢保持氢气纯度。在通过调整密封油系统运行参数无效的情况下，多个发电企业不得不采取排掉发电机内部分低纯度的氢气之后，再补入部分高纯度的新氢气，该过程叫置换补氢。通过置换补氢可使发电机中的氢气纯度提高至96％以上。然而，大量排放氢气会有燃爆的潜在危险，另外，制氢站的制氢能力有限，若同一电厂几台机组的日补氢量都很大时，会超出其制氢能力，且当制氢设备长期满负荷或超负荷运行时，一旦出现故障，就会导致发电机组停运的危险。

第三种是对密封油系统的油源——即对空侧密封油箱的密封油进行脱气处理。该技术是在发电机密封油系统空侧密封油箱至空侧密封油泵入口间的管路上接入旁路滤油机，来自空侧密封油箱的所有密封油经过该旁路滤油机进行脱气处理后再供至空侧密封油泵，进而再供至整个密封油系统。因该技术处理的为密封油的油源，处理油量大，为提高脱气效率，旁路滤油机的流量往往大于12m³/h，这种大流量旁路滤油机不但造价贵，使用维护成本也较高，且因设备体积大，一般需要50～60m³的安装空间，现场大多难以满足要求。

发明内容

研究表明，影响发电机氢气纯度的根本原因在于氢侧密封油中含有气体，这些气体在发电机密封瓦处扩散至机内氢气中，导致氢气受到污染、纯度下降。密封油系统一般包括两路分支系统，一路为空侧密封油系统，该系统用于提供整个密封油系统的油源，由空侧密封油泵将空侧密封油箱的密封油供至密封瓦的空气侧(即密封瓦与空气接触的一侧)后回到原空侧密封油箱形成循环回路；另一路为氢侧密封油系统，该系统油源来自于空侧密封油系统，由氢侧密封油泵将氢侧密封油箱的密封油供至密封瓦的氢气侧(即密封瓦与氢气接触的一侧)后回到原氢侧密封油箱形成循环回路。空侧密封油箱为敞开式系统，接触大气，氢侧密封油箱为密闭式系统，不接触空气。两个系统相对独立，正常运行时尽量保持油压相同以避免相互窜油。当氢侧密封油箱油位低时，由空侧密封油箱通过补油管路进行补油。然而在补油的过程中，含有大量气体的空侧密封油补入氢侧密封油箱中，再供至氢侧密封瓦，在密封瓦间隙处氢侧密封油中含有的其他气体会扩散至发电机内氢气中，导致这些气体污染机内氢气、氢气纯度下降。

结合以上研究成果，为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统及方法，解决发电机氢气纯度下降问题。

为了达到该目的，本发明采用如下技术方案：

一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统，所述氢气纯度提高系统为并联在氢侧密封油补油管路A上的脱气系统，该脱气系统包括连接在氢侧密封油补油管路A和氢侧密封油箱B间的进油管路，进油管路终端连通设置在真空脱气罐3内的喷淋分散器7，进油管路上设置进油阀1和进油压力表2，真空脱气罐3内还设置有高液位浮球报警开关4和隔膜式液位控制浮球阀6，真空脱气罐3上设置有真空表5和液位计8，真空脱气罐3通过真空电磁阀9连接真空泵10，真空脱气罐3底部连通出油管路，出油管路终端连接在氢侧密封油补油管路A和氢侧密封油箱B间，出油管路上依次设置有排油泵11、安全阀12、出油压力表13、精滤器14和出油阀15。

一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高方法，该方法是采用所述的脱气系统对补入氢侧密封油箱的空侧密封油进行脱气处理，避免含有大量气体的空侧密封油通过污染氢侧密封油来污染发电机内氢气；具体方法如下：

所述脱气系统接入点位置在氢侧密封油补油管路A上。正常运行时，启动真空泵10，真空电磁阀9随真空泵10自动开启，真空脱气罐3建立真空环境，通过真空表5进行真空度观测；打开进油阀1，氢侧密封油补油管路A的部分油流在真空作用下被吸入真空脱气罐3，经过隔膜式液位控制浮球阀6后再经喷淋分散器7上的小孔喷洒雾化，如此，真空环境下油中的杂质气体释放出来，被真空泵10抽走；脱气后的密封油被排油泵11抽走，经过精滤器14过滤后通过出油阀15进入氢侧密封油补油管路A，最后补入氢侧密封油箱B；氢侧密封油箱B中经脱气后的密封油进入氢侧密封瓦后，极大程度降低了油中杂质气体对发电机内氢气的污染。液位计8用于观测液位，安全阀12用于保护排油泵11，出油压力表13用于观测出油压力；

当隔膜式液位控制浮球阀6发生故障，则真空脱气罐3内的液位升高并触发高位浮球报警开关4，此时，受联锁的真空泵10及真空电磁阀9同时关闭，确保整套脱气系统运行安全可靠。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、与“现有技术中第一种——调整密封油系统运行参数”相比，本发明提供的方法在机组运行时对氢侧密封油补油进行脱气，无需停机后进行密封油系统各参数的调整。

2、与“现有技术中第二种——通过置换补氢保持氢气纯度”相比，本发明通过处理氢侧密封油补油来提高发电机内氢气纯度而非对低纯度氢气进行置换，具有显著的安全效益并大幅降低各发电企业制氢成本。

3、与“现有技术中第三种——对密封油系统的油源进行脱气处理”相比，本发明为一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高方法，处理的介质为氢侧密封油补油，经脱气处理后的空侧密封油补入氢侧密封油箱，再通过氢侧密封油泵供至密封瓦的氢气侧。因此，本方法可确保与氢气直接接触的氢侧密封油不含气体，处理的针对性较现有技术极大程度地提高，可快速降低氢侧密封油中气体的含量，以减少对发电机内氢气纯度的影响。

4、同时，本发明提供的方法为对氢侧密封油补油进行处理，其接入点位于氢侧密封油补油管路A上，而氢侧密封油补油管路A中的密封油流量远低于空侧密封油泵流量，一般约1m³/h左右，因此本发明方法中排油泵11的流量只需在1m³/h或略大的范围内选取。如此，排油泵及真空泵的功率降低，真空罐的体积缩小，整套脱气系统的体积及占地面积也降低，其占地面积约4㎡左右，对现场空间的需求随之降低，设备的造价及维护成本也一并降低，适于各生产现场的使用。

附图说明

图1为一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统，所述氢气纯度提高系统为并联在氢侧密封油补油管路A上的脱气系统，该脱气系统包括连接在氢侧密封油补油管路A和氢侧密封油箱B间的进油管路，进油管路终端连通设置在真空脱气罐3内的喷淋分散器7，进油管路上设置进油阀1和进油压力表2，真空脱气罐3内还设置有高液位浮球报警开关4和隔膜式液位控制浮球阀6，真空脱气罐3上设置有真空表5和液位计8，真空脱气罐3通过真空电磁阀9连接真空泵10，真空脱气罐3底部连通出油管路，出油管路终端连接在氢侧密封油补油管路A和氢侧密封油箱B间，出油管路上依次设置有排油泵11、安全阀12、出油压力表13、精滤器14和出油阀15。

如图1所示，本发明一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高方法，该方法是采用所述的脱气系统对补入氢侧密封油箱的空侧密封油进行脱气处理，避免含有大量气体的空侧密封油通过污染氢侧密封油来污染发电机内氢气；具体方法如下：

正常运行时，启动真空泵10，真空电磁阀9随真空泵10自动开启，真空脱气罐3建立真空环境，通过真空表5进行真空度观测；打开进油阀1，氢侧密封油补油管路A的部分油流在真空作用下被吸入真空脱气罐3，经过隔膜式液位控制浮球阀6后再经喷淋分散器7上的小孔喷洒雾化，如此，真空环境下油中的杂质气体释放出来，被真空泵10抽走；脱气后的密封油被排油泵11抽走，经过精滤器14过滤后通过出油阀15进入氢侧密封油补油管路A，最后补入氢侧密封油箱B；氢侧密封油箱B中经脱气后的密封油进入氢侧密封瓦后，极大程度降低了油中杂质气体对发电机内氢气的污染。液位计8用于观测液位，安全阀12用于保护排油泵11，出油压力表13用于观测出油压力；

具体实施例

某330MW氢冷发电机要求保持氢气纯度在96％以上，但因密封油运行油温偏高、且平衡阀存在一定故障，导致氢气纯度下降快、无法稳定保持。统计数据显示：2020年5月1日～5月18日，该发电机排补氢共计5次，耗氢总量360.7m³，日均耗氢量约20m³/d，氢气纯度勉强处于95.9％～96.2％的水平。

将本发明系统及方法用于该330MW氢冷发电机密封油系统，将脱气系统接入氢侧密封油补油管路上，选用流量为1.8m³/h的排油泵。依次开启进油阀、出油阀、排油泵、真空泵，观察真空表、出油压力表及真空脱气罐内油位是否稳定。试运行后，真空表读数稳定保持在-92kPa，真空泵与排油泵运行稳定。随后跟踪氢气纯度，监测数据显示：2020年5月22日～5月25日，该发电机氢气纯度为98.58％，5月25日～5月27日，氢气纯度为98.57％，5月27日～5月31日，氢气纯度为98.42％，期间再未置换补氢。由此可以看出，该发明提供的对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高方法见效快，使用便捷，避免了置换补氢等操作，提高了发电机运行的安全性与经济性。

Claims

1.一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高系统，其特征在于：所述氢气纯度提高系统为并联在氢侧密封油补油管路(A)上的脱气系统，该脱气系统包括连接在氢侧密封油补油管路(A)和氢侧密封油箱(B)间的进油管路，进油管路终端连通设置在真空脱气罐(3)内的喷淋分散器(7)，进油管路上设置进油阀(1)和进油压力表(2)，真空脱气罐(3)内还设置有高液位浮球报警开关(4)和隔膜式液位控制浮球阀(6)，真空脱气罐(3)上设置有真空表(5)和液位计(8)，真空脱气罐(3)通过真空电磁阀(9)连接真空泵(10)，真空脱气罐(3)底部连通出油管路，出油管路终端连接在氢侧密封油补油管路(A)和氢侧密封油箱(B)间，出油管路上依次设置有排油泵(11)、安全阀(12)、出油压力表(13)、精滤器(14)和出油阀(15)。

2.一种对氢侧密封油补油进行脱气的氢气纯度提高方法，该方法是采用权利要求1所述的脱气系统对补入氢侧密封油箱的空侧密封油进行脱气处理，避免含有大量气体的空侧密封油通过污染氢侧密封油来污染发电机内氢气；具体方法如下：

正常运行时，启动真空泵(10)，真空电磁阀(9)随真空泵(10)自动开启，真空脱气罐(3建立真空环境，通过真空表(5)进行真空度观测；打开进油阀(1)，氢侧密封油补油管路(A)的部分油流在真空作用下被吸入真空脱气罐(3)，经过隔膜式液位控制浮球阀(6)后再经喷淋分散器(7)上的小孔喷洒雾化，如此，真空环境下油中的杂质气体释放出来，被真空泵(10)抽走；脱气后的密封油被排油泵(11)抽走，经过精滤器(14)过滤后通过出油阀(15)进入氢侧密封油补油管路(A)，最后补入氢侧密封油箱(B)；氢侧密封油箱(B)中经脱气后的密封油进入氢侧密封瓦后，极大程度降低了油中杂质气体对发电机内氢气的污染；液位计(8)用于观测液位，安全阀(12)用于保护排油泵(11)，出油压力表(13)用于观测出油压力；

当隔膜式液位控制浮球阀(6)发生故障，则真空脱气罐(3)内的液位升高并触发高位浮球报警开关(4)，此时，受联锁的真空泵(10)及真空电磁阀(9)同时关闭，确保整套脱气系统运行安全可靠。