CN205191200U - 采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，布置在火力发电厂的供氢站内，两个所述氢瓶集装格通过氢瓶集装格出口门、氢气减压器、不锈钢软管、供氢装置进口门连接供氢总门。将制氢装置改为供氢装置，可降低可观的基建投资,降低维修费用，能使氢气瓶内氢气基本用完,降低生产成本,能实现集控室监视。克服了其他供氢装置会产生靜电且又无法置換,切換氢瓶集装格时会有空气进入连接软管的危险性,？又能调节供氢压力始终高于机內氢压0.1～0.15？MPa，从而控制氢气流速的配置合理、可靠、安全的供氢装置。整套供氢装置的具有三重超压保护,配置置換门和取样门,既可安全地进行置換及消除缺陷，也可监督氢气质量。

Description

采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置

技术领域

本实用新型涉及一种供氢装置,尤其是一种用于火力发电的供氢装置。

背景技术

目前国内大容量汽轮发电机是电网电能的主要生产者,大型发电机组绝大部分是采用水氢冷却方式。而国内安装有氢冷发电机组的火力发电厂历来都是设置有与氢冷发电机组需氢量配套的制氢装置,制氢装置由电解槽、分离器、洗滌器、氢气干燥器和储氢罐等设备组成。制氢装置中的许多设备都是二、三类压力容器，在制氢过程中需用氢氧化钾或氢氧化钠作为电解液，介质腐蚀性强，而氢气属于易燃易爆危险化学品，为使制氢装置避免出现缺陷及发生异常情况，保证产出氢气的纯度和湿度能够达到发电机内用氢的质量要求，因此投入的制氢耗水、电成本及制氢装置维护监督费用相对较高。在制氢装置的制氢与干燥过程中，通过测试制氢与干燥氢气的耗水电量成本来比较制氢与买氢的成本，从而得出结论：“在附近有可靠氢源的火力发电厂购买瓶装氢气的成本大大低于本厂采用水电解制氢方法生产氢气的成本”。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，为能可靠提供质量合格氢源的新建火力发电厂降低可观的基建投资和投产后的生产成本；对已投产火力发电厂,如果附近有能可靠提供质量合格氢源工厂,亦可采用购买瓶装氢气的方式向发电机供氢,将制氢装置改为供氢装置，从而大大降低维修费用，提高供氢系统安全系数。

本实用新型的另一发明目的是：克服其他供氢装置采用内芯为聚四氟乙稀的软管连氢瓶集装格与供氢装置所产生的重大缺陷和隐患,当氢气在聚四氟乙稀软管内高速流动时会产生靜电,并且在切換氢瓶集装格时会有空气进入连接软管的危险性；克服进入管道內的氢气的压力最高要达到13.5MPa（属于GC1级压力管道），危险性大的不足；还克服需要拆开法兰才能对供氢装置进行置換操作的不足，提供一种配置合理、可靠、安全（进入管道內的氢气压力达到0.6MPa，属于GC2级压力管道），既能全部符合相关〈国标〉〈行标〉的各项技术要求，又能控制管道內的氢气流速低于〈国标〉允许范围内，还能使氢气瓶内氢气压力降至与发电机内氢气压力基本持平,使氢气瓶内氢气基本用完,大大降低生产成本的供氢装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案得以实现的：一种采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，布置在火力发电厂的供氢站内，所述的供氢装置包括氢瓶集装格、氢瓶集装格出口门、氢气减压器、不锈钢软管、供氢装置进口门，两个所述氢瓶集装格通过氢瓶集装格出口门、氢气减压器、不锈钢软管、供氢装置进口门连接供氢总门。

所述氢瓶集装格至供氢总门的管道上设有安全阀，安全阀连接阻火器，阻火器上面设有防雨帽。

所述氢瓶集装格至供氢总门的管道上设有设有用于人工取样或连接在线的氢气纯度及湿度仪表的取样门。

所述氢瓶集装格至供氢总门的管道通过变送器隔离门连接压力变送器，压力变送器的压力信号送至集控室。

所述氢瓶集装格至供氢总门的管道通过压力表隔离门连接压力表。

所述氢瓶集装格至供氢总门的管道上设有置換门。

所述氢气减压器与供氢装置进口门之间通过铜活接头和高压不锈钢软管连接。

所述減压器的壳体上配置有安全阀和截止阀。

所述供氢总门为手动球阀。

所述压力表隔离门设有放气闷头。

本实用新型的有益效果是：

1.整套供氢装置具有三重超压保护，提高了安全系数，其安全性能大大优于其他供氢装置，杜绝了因供氢装置超压而引发爆炸的可能性。第一道保护为：连接供氢装置与氢瓶集装格﹙1﹚的连合管上选用的减压器出口处安装有安全阀，一旦供氢压力超过整定压力，安全阀即起跳泄压。第二道保护为：供氢装置上安装的压力变送器会在供氢压力超过整定压力或供氢压力低时向控制室发出报警信号，以提醒集控室值班员立即前往供氢站检查供氢装置运行状况。第三道保护为：供氢装置上还安装有安全阀，当供氢压力超过安全阀整定压力时，安全阀起跳并通过阻火器向室外排放。

2.连接供氢装置与氢瓶集装格﹙1﹚的连合管〈选用内芯为不锈钢波纹管外包不锈钢编织护套的全不锈钢软管〉﹙4﹚和YQQ—342型系列氢气减压器〈出口处装有弹簧式安全阀及截止阀〉﹙5﹚组成一体，减压器﹙5﹚安装在氢瓶集装格出口门﹙2﹚上，减压器可根据发电机氢系统运行或置換状态进行调整，确保供氢压力始终高于发电机内氢气压力0.1～0.15MPa，从而控制供氢管道內的氢气流速小于〈国标〉允许的≤25m/s，也使进入供氢软管及供氢装置的氢气压力始终≤0.65MPa,始终属于GC2级压力管道，当减压器﹙5﹚出口压力异常升高时，减压器出口处弹簧式安全阀会立即起跳泄压。当一只氢瓶集装格内的氢气用到減压器最低进口压力，需要切換到另一只氢瓶集装格时,只要关闭减压器出口门，切换氢瓶集装格时就不会有空气进入连合管，大大增强了系统的安全性。

3.由于定制的YQQ—342型系列氢气减压器进口压力在略高于出口压力时仍能进氢，而出口压力可根据发电机氢系统的运行状况在0～0.8MPa范围内自由调节,从而可将氢气瓶内氢气压力降至与发电机内氢气压力基本持平,使氢气瓶内氢气基本用完,节约了生产成本。

4.由于在供氢装置上安装了防爆型压力变送器﹙12﹚，并将供氢压力信号送至集控室，在供氢压力高于或低于设置值时及时报警，及时提醒集控室人员立即前往调整和检查，实现了远方监视。

5.由于供氢装置配置了供氢总门﹙17﹚、置換门﹙16﹚和取样门﹙10﹚,当供氢装置的设备发生泄漏等缺陷时，关闭供氢总门﹙17﹚，从供氢装置置換阀﹙16﹚充入二氧化碳,并在取样门﹙10﹚分析二氧化碳纯度是否合格，如纯度合格即可进行处理供氢装置的缺陷；当供氢母管发生泄漏等缺陷时，只要关闭发电机侧的进氢总门,既可从发电机侧向供氢装置充入二氧化碳进行置換，在取样门﹙10﹚分析二氧化碳纯度是否合格，合格后就可处理供氢母管的缺陷；也可从供氢装置置換阀﹙16﹚充入二氧化碳,在发电机侧和供氢装置取样门﹙10﹚分别分析二氧化碳纯度是否合格，同样二氧化碳纯度合格后就可安全地处理供氢母管的缺陷，采用本实用新型发明的供氢装置对比其他供氢装置，克服了难以进行置換和消除缺陷的不足。

6.采用本实用新型发明供氢装置后，发电机就可实现单元制供氢：即一台发电机、一根供氢母管、一套供氢装置；发电机停机检修时，可将单元系统內的氢气都置換为空气，既避免了在检修期间因单元系统范围內的氢气泄漏遇到明火发生爆炸的可能性，节省了检修人员动火作业的时间，更克服了其他供氢装置难以进行定期检修和定期气宻性试验的不足。

附图说明

图1为本实用新型的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置的系统图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，包括氢瓶集装格1、氢瓶集装格出口门2、铜活接头3、不锈钢软管4、氢气减压器5、供氢装置进口门6、安全阀7、阻火器8、防雨帽9、取样门10、在线仪表11、压力变送器12、压力表隔离门13、压力表14、变送器隔离门15、置換门16、供氢总门17。

两个氢瓶集装格1通过氢瓶集装格出口门2、不锈钢软管4、氢气减压器5、供氢装置进口门6连接供氢总门17。使两个氢瓶集装格1內的氢气通过氢瓶集装格出口门2、不锈钢软管4、氢气减压器5、供氢装置进口门6至供氢总门17。

供氢装置上布置了三重超压保护，第一道保护为：选用的减压器5壳体装有安全阀。第二道保护为：供氢装置上安装的压力变送器12。第三道保护为：供氢装置上还安装有安全阀7。大大提高了供氢装置安全系数，杜绝因供氢装置超压运行而引发爆炸的可能性。

当一只氢瓶集装格1内的氢气用到減压器最低进口压力需要切換到另一只氢瓶集装格1时，选用防产生静电的全不锈钢软管4安装有铜活接头3与出口处装有截止阀的减压器5﹚的连合管，切换氢瓶集装格时不会有空气进入软管。

采用不锈钢制作，且在装置上配置了一只取样门10，在正常向氢气冷却发电机供氢时，可人工取样分析氢瓶内的氢气湿度、纯度，也可从取样门连接在线仪表11（氢气纯度和湿度仪表﹚。

装置上配置了一只置换门16,既用以置换供氢装置,也用作置换供氢母管。装置上配置了一只Y—150型，0—1MPa压力表，既用以监视供氢装置的工作压力是否正常，也用作供氢装置和供氢母管定期气密性试验时监视供氢装置和供氢母管内的氢气压力。装置上选用的減压器5技术参数与发电机氢系统相匹配，且減压器壳体上配置了安全阀和截止阀。装置出口处配置了严密性非常好的手动球阀作为供氢总门17，供氢装置发生缺陷时，只要关闭供氢总门，进行置換后就能处理。装置上选用的压力表隔离门13设置有放气闷头，使整套供氢装置置換时不会留有死角。装置上的各种活接头3都定制铜质的，严密性和导除静电的性能都非常好。

供氢装置是选用严宻性好，适合氢气环境使用的QF—30A氢气瓶阀作为供氢装置进口门6布置在不锈钢管上,这二只氢气瓶阀既可作为进氢阀,也可作为供氢装置维修前、后置换或供氢母管置换时的排除氢气死角的阀门。

供氢装置是在不锈钢管上布置了一只取样门10，这只阀门的作用为：在正常供氢时，可人工取样分析氢气瓶内的氢气湿度、纯度；也可用Ф4mm不锈钢管连接取样门10和在线仪表11，实现在线取样分析氢气瓶内的氢气湿度、纯度。在供氢装置或供氢母管维修前后置换时，也可从取样门10分析充入的二氧化碳纯度是否合格，如合格则置换结束。

供氢装置是在不锈钢管出口处布置了一只适用于氢气的三片式手动球阀作为供氢总门17，当供氢装置的设备发生泄漏等缺陷时，关闭供氢总门17从供氢装置置換阀16充入二氧化碳,在取样门10分析纯度合格，则可处理供氢装置的缺陷了。

供氢装置是在不锈钢管上布置了一只J29Y-60型压力表隔离门13，该隔离门阀体上设置有放气闷头，使整套供氢装置置換时不会留有死角。

供氢装置是在压力表隔离门13上连接了Y—150型，0—1MPa的供氢压力表14，用以监视供氢装置的供氢压力，使供氢压力始终高于发电机正常运行及发电机置換时的机内氢压0.1～0.15MPa，得以控制氢气在管道内的流速≤25m/s，在发电机正常运行时压力表监视供氢压力是否正常，一旦压力表显示供氢压力超过正常值时，即可进行调整或处理，压力表显示当供氢压力非正常下降时，就必须立即查漏消除缺陷。此压力表也用作供氢系统气密性试验时监视压力。

供氢装置是在不锈钢管上安装了一只变送器隔离门15并连接防爆型压力变送器12，当供氢压力高于或低于设置压力定值时，越限报警信号送至控制室提醒运行值班人员进行调整。

供氢装置是在不锈钢管上安装了严宻性良好的气体安全阀，将安全阀排氢放空管管口引至室外并高出屋脊1m处，并在安全阀排放管出口处装设阻火器和防雨帽，以确保安全阀动作时,排放的氢气不会发生燃烧和爆炸。

供氢装置是选用防产生静电的全不锈钢软管4，并安装有铜活接头3与出口处装有截止阀的减压器﹙5﹚的连合管来连接供氢系统与氢瓶集装格，所以在切换氢瓶集装格时，关闭减压器上的截止阀就不会有空气进入软管。

实施例1：当发电机氢系统和供氢装置完成安装，并经气宻性试验合格需要投入时，只要关闭二只供氢装置进口门6，打开供氢总门17、压力表隔离门13、变送器隔离门15、取样门10、置換门16和供氢母管发电机侧的置換取样门,将二氧化碳减压器安装在二氧化碳气瓶上，用定制的高压软管连接置換门16和二氧化碳减压器出口门调节二氧化碳减压器出口压力在0.3MPa左右，用二氧化碳置換供氢装置和供氢母管内的空气，在供氢母管发电机侧的置換取样门和供氢装置取样门10分别取样分析二氧化碳纯度，达到90﹪以上后关闭供氢母管发电机侧的置換取样门和供氢装置取样门10,打开供氢装置进口门，从高压不锈钢软管4进口处排放二氧化碳五分钟后，将高压不锈钢软管4连接到已安装氢瓶集装格1的氢气减压器5出口门上，将供氢母管和供氢装置内压力升到0.15MPa，然后关闭二氧化碳气瓶出口门和置換门16，拆除置換用的高压软管和二氧化碳减压器，旋下压力表隔离门13闷头放气一分钟。

实施例2：当用二氧化碳置換供氢装置和供氢母管內的空气合格后，应用氢气来置換二氧化碳,此时只要先后打开供氢装置进口门6、供氢总门17、氢瓶集装格出口门2﹚调节氢气减压器5出口压力在0.1～0.15MPa后，打开氢气减压器5出口门向供氢装置和供氢母管送氢，待从供氢母管发电机侧的置換取样门分析氢气纯度达到96﹪以上后打开发电机进氢总门，向发电机内送氢气，并注意要根据发电机内氢气压力的变化调节供氢压力始终高于机内氢压0.1～0.15MPa。

实施例3：正常运行时，当一只氢瓶集装格1内的氢气基本用完，需要切換到另外一只氢瓶集装格1时，只要关闭氢瓶集装格出口门2、氢气减压器5出口门，拧下氢气减压器铜活接头3，将氢气减压器5安装到另外一只氢瓶集装格1，并拧紧氢气减压器铜活接头3即可，在切換过程中就不会有空气进入软管。

实施例4：当供氢装置发生缺陷需要消除时，只要关闭氢瓶集装格出口门2、拆下氢气减压器铜活接头3，关闭供氢总门17，在二氧化碳气瓶装上装上二氧化碳减压器后，用高压软管连接到置換门16上，先后打开置換门16、取样门10、二氧化碳气瓶出口门、调节二氧化碳减压器出口在0.3MPa左右向供氢装置充二氧化碳置換氢气，待从取样门10分析二氧化碳纯度达到90﹪以上后，拧松连接氢气减压器5和高压不锈钢软管4的铜活接头3排出二氧化碳,三分钟后拧紧铜活接头3，关闭二氧化碳气瓶出口门，就可安全地处理供氢装置的缺陷了。

本实用新型在国內首创改造制氢装置为供氢装置的成功先例,打破了氢冷发电机组必须配置制氢装置的模式，为国内新建电厂提供了降低基建投资的有效途径，全套供氢装置完全符合有关〈国标〉〈行标〉的各项技术要求，以及国家规定的各项防火防爆要求，同时也避免了制氢装置中电解液的腐蚀性及有毒有害物质对水质及环境的极大污染。

本实用新型的供氢装置的在已投入运行的企业中都取得了良好的节能减排效果，大大降低生产成本，且采用本实用新型发明的供氢装置多家电厂投运多年至目前为止均未发生过仼何设备安全异常情况。本实用新型发明的供氢装置可供新建电厂及大量仍在投运制氢站的电厂所采用。

本实用新型的供氢装置投入运行后，国內也有多家发电厂采用了购买瓶装氢气向氢冷发电机供氢的供氢装置，但普遍存在着设计不合理，系统装置有诸多不符合〈国标〉〈行标〉规定，不完全符合各项防火防爆要求的缺陷；如供氢系统及供氢母管都未设置分析取样口、吹扫口，当供氢装置及供氢母管消除缺陷或维修需要进行置換操作时,需要拆开法兰才能将供氢装置及供氢母管内氢气置換为二氧化碳或将二氧化碳置換为氢气；当切换氢瓶集装格时会有空气进入氢瓶集装格和供氢装置的连接管内，产生严重的安全隐患；还例如由于供氢装置上选用的减压器技术参数与发电机氢系统不匹配,造成氢瓶集装装置内的氢气只能放掉三分之二,尚有三分之一余留在气瓶內,造成了氢气浪费。

Claims (10)

1.一种采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，布置在火力发电厂的供氢站内，其特征在于：所述的供氢装置包括氢瓶集装格﹙1﹚、氢瓶集装格出口门﹙2﹚、氢气减压器﹙5﹚、供氢装置进口门﹙6﹚，两个所述氢瓶集装格﹙1﹚分别依次通过氢瓶集装格出口门﹙2﹚、氢气减压器﹙5﹚、不锈钢软管﹙4﹚、供氢装置进口门﹙6﹚连接供氢总门﹙17﹚。

2.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢瓶集装格﹙1﹚至供氢总门﹙17﹚的管道上设有安全阀﹙7﹚，安全阀﹙7﹚连接阻火器﹙8﹚，阻火器﹙8﹚上面设有防雨帽﹙9﹚。

3.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢瓶集装格﹙1﹚连接供氢总门﹙17﹚的管道上设有用于人工取样或连接在线的氢气纯度及湿度仪表的取样门﹙10﹚。

4.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢瓶集装格﹙1﹚至供氢总门﹙17﹚的管道通过变送器隔离门﹙15﹚连接压力变送器﹙12﹚，压力变送器﹙12﹚的压力信号送至集控室。

5.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢瓶集装格﹙1﹚至供氢总门﹙17﹚的管道通过压力表隔离门﹙13﹚连接压力表（14）。

6.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢瓶集装格﹙1﹚至供氢总门﹙17﹚的管道上设有置換门﹙16﹚。

7.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述氢气减压器﹙5﹚与供氢装置进口门﹙6﹚之间通过铜活接头﹙3﹚和不锈钢软管﹙4﹚连接。

8.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述減压器﹙5﹚的壳体上配置有安全阀和截止阀。

9.根据权利要求1所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述供氢总门﹙17﹚为手动球阀。

10.根据权利要求5所述的采用瓶裝氢气向发电机供氢的供氢装置，其特征在于：所述压力表隔离门﹙13﹚设有放气闷头。