CN208711094U - 发电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种发电系统。该发电系统包括：液体源单元，存储有温度小于或等于38℃的液体；氢气冷凝干燥单元，与液体源单元连通，氢气冷凝干燥单元用于对氢气进行冷凝和干燥，液体源单元中的液体进入氢气冷凝干燥单元中以对氢气进行冷凝；发电机，与氢气冷凝干燥单元连通，经过冷凝和干燥后的氢气进入发电机中对发电机进行冷却。该发电系统中，液体源单元中存储有温度小于或等于38℃的液体，液体源单元与氢气冷凝干燥单元连通，向其中输送温度小于或等于38℃的液体，以冷却氢气，降低氢气的露点，使得进入发电机中的氢气的露点小于0℃，保证了发电机的正常运行，避免夏季由于环境温度过高导致的进入发电机中的氢气的露点较高的问题。
Description
技术领域
本申请涉及发电领域，具体而言，涉及一种发电系统。
背景技术
在国内，燃煤火力发电很长一段时间内仍将占据发电领域主导地位。提高发电效率、降低污染以及节约资源是火电机组的发展方向。
对电力企业而言，采用大容量高参数燃煤机组降低发电煤耗的同时，保证机组安全是第一位的，氢气是比重最小的气体之一，通风损耗低，所以采用氢气的汽轮发电机组中的发电机转子上的风扇的机械效率高，并且氢气的导热系数大，能将发电机的热量迅速导出，冷却效率高，因此，大型火力发电机组中，发电机普遍采用氢气冷却。
用氢气冷却的发电机，氢气品质的好坏直接关系到发电机的安全运行，我国发电机运行规程规定：发电机内氢气纯度保持在96％以上，低于此值时，应进行排污。氢冷发电机不但对机内氢气的纯度有规定，而且对机内氢气的温度也有规定。根据DL/T651-1998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》规定，运行中发电机内的氢气温度应在-25-0℃露点温度。
露点是指气体中的水分从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度，当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时，有极细的露珠出现，因此将此转换温度叫做露点。露点高低表示气体中含水量的多少，露点越低，表示气体中含水量越少，气体越干燥。气体中的含水量还可以用相对湿度和绝对湿度来表示。相对湿度就是指气体中实际所含水蒸汽密度和相同温度饱和水蒸气的百分比值。绝对湿度就是指单位体积气体中所含水蒸气的重量。
发电机内氢气露点升高，可造成电机定子绕组相间短路事故。具体地，发电机内氢气露点高时，在发电机定子线圈表面发生结露，造成灾难性的后果。湿度过高的环境下，还易发生表面爬电、闪络和/或拉弧放电现象，进而造成短路事故。如绝缘达不到要求，还有可能造成发电机匝间短路，严重可能造成发电机相间短路面烧坏发电机，氢气湿度大是影响发电机绝缘性能的主要因素之一。
运行中发电机内的氢气超过0℃露点，即湿度过高，一方面会降低氢气纯度，导致气体平均密度增加，使通风摩擦损耗增大，效率降低；另一方面水分在运行中蒸发为水蒸气，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高，且水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，危害发电机定子和转子绕组绝缘强度，并因此发生击穿闪络，造成发电机事故；此外，还可能使转子护环产生应力腐蚀裂纹。
运行中发电机内的氢气湿度低于-25℃露点，即氢气湿度过低，使气体过于干燥，绝缘收缩，这样还可能导致如定子端部垫块的收缩和支撑环的裂纹。这种情况一般在南方电厂不太容易出现。
在炎热的夏季，南方电厂容易出现的是运行中发电机内的氢气湿度高于0℃露点的现象，整体上来讲发电机氢气露点一年的变化呈抛物线形，1～5月及9～12月氢气露点合格，而6～ 9月，氢气露点容易超标，对发电机的安全运行带来风险。
不难发现发电机氢气露点一年的变化规律与当地的气温变化相吻合，即随着气温的升高氢气露点亦随之升高。当然，因发电机氢气露点的变化受到运行状况，如氢气排补情况的影响，而不能正确反映来氢的情况。通过对制氢站储氢露点数据的统计分析，发现其变化规律与发电机氢气露点的变化规律十分相似。可以认为：随着气温的升高，来氢露点超标，从而导致发电机氢气露点超标。
环境温度对制氢过程的影响具体反映在冷却水温上。冬天气温低，冷却水温度低，冷却效果好，氢冷凝器出口氢气的露点低，经干燥器进一步干燥后进入储气罐的氢气就能保证较低的露点。一旦气温升高，冷却水温度随之升高，冷凝效果变差。一旦冷凝器出口氢气湿度高，则氢气干燥器出口的氢气露点也将提高，进入发电机的氢气露点就较高。按厂家的要求，冷却水最高允许温度为38℃，特别是夏季时，冷却水的温度较高，从而导致来氢露点超标。
实用新型内容
本申请的主要目的在于提供一种发电系统，以解决现有技术中夏季进入发电机中的氢气的露点较高的问题。
为了实现上述目的，本申请提供了一种发电系统，该发电系统包括：液体源单元，存储有温度小于或等于38℃的液体；氢气冷凝干燥单元，与上述液体源单元连通，上述氢气冷凝干燥单元用于对氢气进行冷凝和干燥，其中，上述液体源单元中的液体进入上述氢气冷凝干燥单元中以对上述氢气进行上述冷凝；发电机，与上述氢气冷凝干燥单元连通，经过冷凝和干燥后的上述氢气进入上述发电机中对上述发电机进行冷却。
进一步地，上述液体源单元包括：冷冻液源设备，存储有冷冻液；冷却液源设备，存储有冷却液，上述冷却液的温度高于上述冷冻液的温度；冷却器，与上述冷冻液源设备、上述冷却液源设备以及氢气冷凝干燥单元分别连通，上述冷冻液进入上述冷却器中以将进入上述冷却器中的上述冷却液冷却至小于或等于38℃。
进一步地，上述发电系统还包括空调装置，上述空调装置包括配水联箱，上述冷冻液源设备为上述配水联箱，上述冷冻液为空调冷冻水。
进一步地，上述冷却器为表面式冷却器。
进一步地，上述液体源单元为冷冻液源单元，上述冷冻液源单元存储有冷冻液。
进一步地，上述发电系统还包括空调装置，上述空调装置包括配水联箱，上述冷冻液源单元为上述配水联箱，上述冷冻液为空调冷冻水。
进一步地，上述氢气冷凝干燥单元包括冷冻液进口，上述冷冻液进口与上述冷冻液源单元通过冷冻液管线连通，且上述冷冻液管线上设置有隔离阀。
进一步地，上述氢气冷凝干燥单元包括：氢气冷凝器，与上述液体源单元连通，上述液体源单元中的液体进入上述氢气冷凝器中对上述氢气进行冷凝；氢气干燥器，与上述氢气冷凝器和上述发电机分别连通，用于对经过冷凝后的上述氢气进行干燥。
进一步地，上述氢气冷凝器位于上述氢气干燥器中。
进一步地，上述发电系统还包括：控制单元，与上述液体源单元、上述氢气冷凝干燥单元和上述发电机分别电连接，用于控制上述液体源单元、上述氢气冷凝干燥单元和上述发电机的工作状态。
应用本申请的技术方案，上述的发电系统中，液体源单元中存储有温度小于或等于38℃的液体，该液体源单元与氢气冷凝干燥单元连通，向其中输送温度小于或等于38℃的液体，以冷却氢气，降低氢气的露点，使得进入发电机中的氢气的露点小于0℃，保证了发电机的正常运行，避免夏季由于环境温度过高导致的进入发电机中的氢气的露点较高的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本申请的发电系统的实施例的局部结构示意图；
图2示出了本申请的实施例1的发电系统的局部结构示意图；以及
图3示出了本申请的实施例2的发电系统的局部结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、液体源单元；20、氢气冷凝干燥单元；30、发电机；11、冷冻液源设备；12、冷却液源设备；13、冷却器；14、隔离阀；40、回水联箱；50、临时排污管。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中夏季进入发电机中的氢气的露点较高，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种发电系统。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种发电系统，如图1所示，该发电系统包括液体源单元10、氢气冷凝干燥单元20和发电机30。其中，液体源单元10存储有温度小于或等于38℃的液体；氢气冷凝干燥单元20与上述液体源单元10连通，上述氢气冷凝干燥单元20 用于对氢气进行冷凝和干燥，其中，上述液体源单元10中液体进入上述氢气冷凝干燥单元20 中以对上述氢气进行上述冷凝；发电机30与上述氢气冷凝干燥单元20连通，经过冷凝和干燥后的上述氢气进入上述发电机30中对上述发电机30进行冷却。
上述的发电系统中，液体源单元中存储有温度小于或等于38℃的液体，该液体源单元与氢气冷凝干燥单元连通，向其中输送温度小于或等于38℃的液体，以冷却氢气，降低氢气的露点，使得进入发电机中的氢气的露点小于0℃，保证了发电机的正常运行，避免夏季由于环境温度过高导致的进入发电机中的氢气的露点较高的问题。
本申请的一种实施例中，如图3所示，上述液体源单元10包括冷冻液源设备11、冷却液源设备12和冷却器13，冷冻液源设备11存储有冷冻液；冷却液源设备12存储有冷却液，上述冷却液的温度高于上述冷冻液的温度；冷却器13与上述冷冻液源设备11、上述冷却液源设备12以及上述氢气冷凝干燥单元20分别连通，上述冷冻液进入上述冷却器13中以将进入上述冷却器13中的上述冷却液冷却至小于或等于38℃，即冷冻液源单元中的冷冻液和冷却液源单元中的冷却液进入冷却器中进行换热，使得冷却液的温度降低为38℃或者以下，从而进入到氢气冷凝干燥单元20中对氢气进行降温，从而进一步保证进入发电机中的氢气的露点小于 0℃，进一步保证了发电机的正常运行。
为了降低成本，简化发电系统的结构，本申请的一种实施例中，上述发电系统还包括空调装置，上述空调装置包括配水联箱，上述冷冻液源设备11为上述配水联箱，上述冷冻液为空调冷冻水，即空调冷冻水对冷却液进行降温，降温后的冷却液进入到氢气冷凝干燥单元中对氢气进行冷凝。
本申请的一种实施例中，上述冷却器13为表面式冷却器，该冷却器的冷却效果更好，能够提高冷冻液对冷却液的冷却效率，提升整个系统的效率。
当然，本申请的冷却器并不限于上述的表面式冷却器，还可以是其他的冷却器，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适种类的冷却器进行冷却。
本申请的另一种实施例中，如图2所示，上述液体源单元10为冷冻液源单元，上述冷冻液源单元存储有冷冻液，即冷冻液源单元直接与氢气冷凝干燥单元连通，小于或等于38℃的冷冻液直接进入到氢气冷凝干燥单元中，对氢气进行冷凝，使得氢气的温度降低，从而保证进入发电机的氢气的露点较低，小于0℃。
一种具体的实施例中，上述发电系统还包括空调装置，上述空调装置包括配水联箱，上述冷冻液源单元为上述配水联箱，上述冷冻液为空调冷冻水。这样直接利用发电系统中原有的空调冷冻水对冷却液进行降温，可以降低发电系统的设备成本以及改造成本，简化发电系统的结构。
为了很好地控制冷冻液进入氢气冷凝干燥单元中的流量，本申请的一种实施例中，上述氢气冷凝干燥单元20包括冷冻液进口，上述冷冻液进口与上述冷冻液源单元通过冷冻液管线连通，如图2所示，且上述冷冻液管线上设置有隔离阀14，通过调整隔离阀14的状态可以很好地控制冷冻液是否进入氢气冷凝干燥单元20中，也可以很好地控制进入氢气冷凝干燥单元20 中的冷冻液的流量。
本申请的再一种图中未示出的实施例中，上述氢气冷凝干燥单元20包括氢气冷凝器和氢气干燥器，其中，氢气冷凝器与上述液体源单元10连通，上述液体源单元中的液体进入上述氢气冷凝器中对氢气进行冷凝；氢气干燥器与上述氢气冷凝器和上述发电机30分别连通；氢气干燥器用于对经过冷凝后的上述氢气进行干燥，并将干燥后的氢气输送至发电机30中。
为了简化结构，减小发电系统的占地面积，提升氢气的处理效率，本申请的一种实施例中，氢气冷凝器位于上述氢气干燥器中。
本申请的又一种图中未示出的实施例中，上述发电系统还包括控制单元，控制单元与液体源单元10、氢气冷凝干燥单元20和发电机30分别电连接，用于控制液体源单元10、氢气冷凝干燥单元20和发电机30的工作状态。
为了使得本领域的技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本申请的技术方案以及技术效果。
实施例1
以安徽某电厂二期扩建工程2×1000MW机组为例，本期工程厂区具有1座集中制冷站。制冷站布置在主厂房B-C列间、8～13轴间29.00m层。制冷站作为主厂房区域、二期厂前区等建筑物集中空调系统和降温通风系统的冷源。制冷站总冷负荷为2.66MW，为全厂提供供、回水温度为7℃/12℃的空调冷冻水。
制冷站内安装3台螺杆式水冷冷水机组，型号TLLS1400，3×50％配置，2台同时运行，1台备用。螺杆式水冷冷水机组单台制冷量为1400kW，冷冻水进、出口温度12/7℃，冷冻水循环水量240.8m3/h。螺杆式水冷冷水机组冷却水进、出口温度32/37℃，冷却水循环水量292.4m3/h，名义输入功率300kW。冷冻水系统采用闭式循环，来源是主机岛的凝结水，安装3台DFW200-400B/4/55型离心式循环水泵，每台冷冻水循环水泵流量为322m3/h，扬程为38m，电机功率45kW。其中2台运行，1台备用。冷冻水经制冷站内的分水器分别送至主厂房空调系统和降温通风系统。
制冷站屋顶安装3台闭式冷却塔，冷却水量320t/h，冷却塔进出水温度37/32℃，冷却风机3台，风机功率3×11kW。冷却水系统采用闭式循环，安装3台DFW200-315/4/55型离心式冷却水泵，其中2台运行，1台备用。每台冷却水循环水泵的流量为400m3/h，扬程为32.0m，电机功率37kW。
主厂房的各地方需用的冷源约1400kW，用1台螺杆式水冷冷水机组能满足，厂前区需用的冷源约667.8kW，1台水环式真空泵冷却器热负荷244.23kW，1台真空泵对应一台凝汽器，正常运行时，2台凝汽器对应2台真空泵运行，共488.46kW，加上厂前区的需用的冷源共1156.26kW，因此，现有制冷站总负荷裕量充足。
空调装置为中央空调组，中央空调组设置了回水联箱40与配水联箱，配水联箱为液体源单元10，所有冷冻水经配水联箱配水出去，再集中回到回水联箱40，因为冷冻水水源采用的是除盐水，氢气冷凝干燥单元20的冷却水采用的也是除盐水，两者水质虽然没有本体区别，但如果直接改用冷冻水后，因氢气冷凝干燥单元20的冷却水水质稍差，最好有个冲洗过程，所以设置了临时排污管50，冲洗干净后再回收冷冻水，见附图2所示。
上述氢气冷凝干燥单元20包括氢气冷凝器和氢气干燥器，氢气冷凝器与上述液体源单元 10连通，氢气干燥器与上述氢气冷凝器和上述发电机30分别连通，经过氢气冷凝器冷凝后的氢气进入干燥器中干燥，并输出至发电机中，且氢气冷凝器位于氢气干燥器内，图中未示出。
该发电系统可以保证全年氢气冷凝干燥单元的入口处的水温控制在38℃以及以下，保证了发电机内氢气露点长期在合格范围内运行，从而最终保证了发电机长期安全的运行。
实施例2
与实施例1不同的是：在氢干冷凝干燥单元的冷却水入口增加一个冷却器13，用空调冷冻水冷却，此时，配水联箱为冷冻液源设备11，回水联箱为冷却液源设备12，冷冻液源设备 11中的冷冻水进入冷却器13中，对从回收联箱进入的冷却水降温，降温后的冷却水再进氢气冷凝干燥单元20，以保证冷却效果。详见附图3。
根据氢干冷凝干燥单元的技术协议的要求：冷却水流量0.7-1.5m3/h，水温≤38℃。按夏季最炎热时闭式水(氢干冷凝干燥单元的原冷却水)温达到了41℃，冷却流量按1.5m3/h，按降至35℃考虑，冷冻水流量也按1.5m3/h计算，冷冻水供、回水温度按7℃/12℃考虑，计算需要冷却器面积如下：
Q＝cρG lqsΔtlqs
式中：Q-冷却水降温放出的热量；
c-水的比热，取4.1868kJ/kg；
ρ-水的密度，1000kg/m3；
Glqs-冷却水的流量；
△tlqs-冷却水的温降。
Q＝kFΔtm
式中：Q表示冷却水降温放出的热量；
k表示传热系数，对水与水的传热，这里按列管式换热器取1674.72kJ/℃·h·m2；
△tm表示传热平均温度差，这里按逆流考虑，△T＝31℃(△T表示冷却水进口和被冷却水出口的水的温度差)，△t＝23℃(△t表示冷却水出口和被冷却水进口的水的温度差)，两者平均是27℃；
经过计算出来需要的传热面积F＝0.83m2。
而整个系统仅需布置相应管道与阀门，该实施例的方案中新增一个面积0.83m2的冷却器，利用3台螺杆式水冷冷水机组裕度就可以实现，因此，需增加的投资总额并不多，可以以最少的成本保证全年氢气冷凝干燥单元的入口处的水温控制在38℃以及以下，保证了发电机内氢气露点长期在合格范围内运行，从而最终保证了发电机长期安全的运行。
需要说明的是，这两个实施例对应的图2与图3中，虚线表示冷却水的管线，实线表示冷冻水的管线。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请的发电系统中，液体源单元中存储有温度小于或等于38℃的液体，该液体源单元与氢气冷凝干燥单元连通，向其中输送温度小于或等于38℃的液体，以冷却氢气，降低氢气的露点，使得进入发电机中的氢气的露点小于0℃，保证了发电机的正常运行，避免夏季由于环境温度过高导致的进入发电机中的氢气的露点较高的问题。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发电系统，其特征在于，所述发电系统包括：
液体源单元(10)，存储有温度小于或等于38℃的液体；
氢气冷凝干燥单元(20)，与所述液体源单元(10)连通，所述氢气冷凝干燥单元(20)用于对氢气进行冷凝和干燥，其中，所述液体源单元(10)中的液体进入所述氢气冷凝干燥单元(20)中以对所述氢气进行所述冷凝；以及
发电机(30)，与所述氢气冷凝干燥单元(20)连通，经过冷凝和干燥后的所述氢气进入所述发电机(30)中对所述发电机(30)进行冷却。
2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述液体源单元(10)包括：
冷冻液源设备(11)，存储有冷冻液；
冷却液源设备(12)，存储有冷却液，所述冷却液的温度高于所述冷冻液的温度；以及
冷却器(13)，与所述冷冻液源设备(11)、所述冷却液源设备(12)以及所述氢气冷凝干燥单元(20)分别连通，所述冷冻液进入所述冷却器(13)中以将进入所述冷却器(13)中的所述冷却液冷却至小于或等于38℃。
3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括空调装置，所述空调装置包括配水联箱，所述冷冻液源设备(11)为所述配水联箱，所述冷冻液为空调冷冻水。
4.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述冷却器(13)为表面式冷却器。
5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述液体源单元(10)为冷冻液源单元，所述冷冻液源单元存储有冷冻液。
6.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括空调装置，所述空调装置包括配水联箱，所述冷冻液源单元为所述配水联箱，所述冷冻液为空调冷冻水。
7.根据权利要求5所述的发电系统，其特征在于，所述氢气冷凝干燥单元(20)包括冷冻液进口，所述冷冻液进口与所述冷冻液源单元通过冷冻液管线连通，且所述冷冻液管线上设置有隔离阀(14)。
8.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述氢气冷凝干燥单元(20)包括：
氢气冷凝器，与所述液体源单元(10)连通，所述液体源单元中的液体进入所述氢气冷凝器中对所述氢气进行冷凝；以及
氢气干燥器，与所述氢气冷凝器和所述发电机(30)分别连通，用于对经过冷凝后的所述氢气进行干燥。
9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于，所述氢气冷凝器位于所述氢气干燥器中。
10.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：
控制单元，与所述液体源单元(10)、所述氢气冷凝干燥单元(20)和所述发电机(30)分别电连接，用于控制所述液体源单元(10)、所述氢气冷凝干燥单元(20)和所述发电机(30)的工作状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820582254.2U CN208711094U (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 发电系统 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820582254.2U CN208711094U (zh) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | 发电系统 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN208711094U true CN208711094U (zh) | 2019-04-09 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN208711094U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112032556A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-04 | 中国神华能源股份有限公司国华电力分公司 | 一种自动补氢系统 |
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2018
- 2018-04-23 CN CN201820582254.2U patent/CN208711094U/zh active Active
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