RU2253936C2 - Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator - Google Patents
Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253936C2 RU2253936C2 RU2003125603/06A RU2003125603A RU2253936C2 RU 2253936 C2 RU2253936 C2 RU 2253936C2 RU 2003125603/06 A RU2003125603/06 A RU 2003125603/06A RU 2003125603 A RU2003125603 A RU 2003125603A RU 2253936 C2 RU2253936 C2 RU 2253936C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- turbine
- hydrogen
- nozzle
- ejector
- Prior art date
Links
Landscapes
- Drying Of Gases (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора.The invention relates to electrical engineering and may find application in power plants for drying hydrogen in the cooling system of an electric generator.
Для обеспечения максимального коэффициента полезного действия электрического генератора важное значение имеет минимальное содержание водяных паров в охлаждающем водороде. Содержание водяных паров в водороде отрицательно влияет на экономичность и работоспособность генератора: растут вентиляционные потери и потери на трение из-за роста плотности и влажности газовой смеси, происходит коррозия бандажных колец, а при некоторых значениях влажности может быть нарушена электроизоляция.To ensure maximum efficiency of the electric generator, the minimum content of water vapor in the cooling hydrogen is important. The content of water vapor in hydrogen negatively affects the efficiency and efficiency of the generator: ventilation losses and friction losses increase due to an increase in the density and humidity of the gas mixture, corrosion of the retaining rings occurs, and at some humidity values, electrical insulation may be impaired.
Известны установки осушки газа, в частности водорода, использующие принцип охлаждения водорода в теплообменном аппарате, хладагент последнего охлаждается в холодильной машине (а.с.1170557, 1985 г.), образовавшийся в результате конденсации водяных паров из водорода конденсат удаляется из газа, что и приводит к его осушке. Наиболее распространенным типом является фреоновая установка, описанная в книге Ю.И.Азбукина “Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов” (Атомэнергоиздат, 1983, стр.20-22).There are known installations for drying gas, in particular hydrogen, using the principle of cooling hydrogen in a heat exchanger, the refrigerant of the latter is cooled in a refrigeration machine (asp. 1170557, 1985), the condensate formed as a result of condensation of water vapor from the hydrogen is removed from the gas, which leads to its drying. The most common type is the freon unit described in the book by Yu.I. Azbukin “Increasing the efficiency of operation of turbogenerators” (Atomenergoizdat, 1983, p. 20-22).
Известен и метод осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора по патенту России №2154884 за 1999 г., по которому водород, циркулируя по вертикальным U-образным трубам, расположенным под генератором, охлаждается в основном с помощью холодильной установки, а для ускорения циркуляции используется специальный нагреватель; сконденсировавшаяся влага дренируется из U-образных труб; известны установки осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с теплообменными аппаратами различной конструкции, в которых охлаждение водорода происходит благодаря испарению воды или воздухо-водяного потока в условиях вакуума в полости испарения теплообменного аппарата. Вакуум в последних создается двумя эжекторами. В состав установок этого типа входит также влагоотделитель, регулятор уровня, водяной фильтр, несколько мановакууметров и запорно-регулирующая арматура (№2071162 и №2121747, Н 02 К 9/26).There is also a known method of drying hydrogen in the cooling system of an electric generator according to Russian patent No. 2154884 for 1999, according to which hydrogen, being circulated through vertical U-shaped pipes located under the generator, is cooled mainly with the help of a refrigeration unit, and a special one is used to accelerate circulation heater; condensed moisture is drained from U-shaped pipes; There are known installations for drying hydrogen in a cooling system of an electric generator with heat exchangers of various designs, in which the cooling of hydrogen occurs due to the evaporation of water or air-water flow under vacuum in the evaporation cavity of a heat exchanger. The vacuum in the latter is created by two ejectors. The units of this type also include a water separator, a level regulator, a water filter, several pressure gauges and shut-off and control valves (No. 2071162 and No. 2121747, N 02 K 9/26).
Наиболее близким решением является осушка водорода в установках адсорбционного типа. В них осушка газа осуществляется в адсорберах, заполненных твердым адсорбентом, например силикагелем (а.с. СССР №№603414, 603415, G 01 В 3/56 и №1011502, G 01 В 3/56). Известна также установка адсорбционного типа осушки водорода, представленная в книге “Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением” авторов: B.C.Иванова и Ф.З.Серебрянского (изд-во “Энергия”, 1965 г., стр.67-71). В этой установке силикагель регенерируется горячим воздухом с температурой (573-673)К, который продувается газодувкой через специальный электронагреватель.The closest solution is to dry hydrogen in adsorption type plants. In them, gas is dried in adsorbers filled with a solid adsorbent, for example, silica gel (AS USSR No. 603414, 603415, G 01 3/56 and No. 1011502, G 01 3/56). There is also a known installation of the adsorption type of hydrogen dehydration, presented in the book “Gas-oil economy of hydrogen-cooled generators” by B.C. Ivanov and F.Z. Serebryansky (Energia Publishing House, 1965, pp. 67-71). In this installation, silica gel is regenerated by hot air with a temperature of (573-673) K, which is blown by gas blowing through a special electric heater.
Недостатками перечисленных установок являются:The disadvantages of these settings are:
1. Громоздкость и энергоемкость, связанные с необходимостью использования газодувки и электрического нагревателя;1. The bulkiness and energy intensity associated with the need to use a gas blower and electric heater;
2. Высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильной машины или газодувки и электрического нагревателя;2. High operating costs associated with the maintenance of the refrigeration machine or gas blower and electric heater;
3. Экологическая вредность из-за использования фреона и других подобных хладагентов;3. Environmental hazards due to the use of freon and other similar refrigerants;
4. Возможность попадания водорода в полость испарения и контакт водорода с воздухом, что недопустимо по условиям эксплуатации, тонкость настройки режима тепломассообмена в полости испарения теплообменного аппарата в зависимости от вакуума в конденсаторе турбины, вращающей электрический генератор, что требует понимания процессов тепломассообмена и гидродинамики от электриков, обслуживающих генератор и все его системы, что, очевидно, затруднительно.4. The possibility of hydrogen entering the evaporation cavity and the contact of hydrogen with air, which is unacceptable under operating conditions, the fineness of setting the heat and mass transfer in the evaporation cavity of the heat exchanger depending on the vacuum in the condenser of the turbine rotating the electric generator, which requires an understanding of the processes of heat and mass transfer and hydrodynamics from electricians serving the generator and all its systems, which is obviously difficult.
Целью изобретения является создание простой, надежной, экономичной, экологически чистой установки осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором в широком диапазоне вакуума в конденсаторе турбины.The aim of the invention is the creation of a simple, reliable, economical, environmentally friendly installation for drying hydrogen in the cooling system of an electric generator driven by a steam turbine with a condenser in a wide vacuum range in the turbine condenser.
Это достигается тем, что установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и адсорбер с паровой рубашкой и патрубками входа и выхода водорода, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, в состав установки входят также два паровых эжектора, активные сопла которых соединены с отбором из турбины, пасcивное сопло второго эжектора соединено со смешивающим соплом первого эжектора и паровым объемом конденсатора турбины; адсорбер соединен с пассивным соплом первого эжектора, а активное сопло первого эжектора соединено с отбором турбины через паровую рубашку адсорбера, причем адсорбер имеет встроенный маслоотделитель, а рубашка расположена с обеих сторон адсорбента.This is achieved by the fact that the installation for drying hydrogen in the cooling system of an electric generator with a drive in the form of a steam turbine with a condenser contains a fan with suction and discharge zones and an adsorber with a steam jacket and hydrogen inlet and outlet pipes, while the discharge zone is connected to the hydrogen inlet pipe and the outlet pipe of the latter - with the suction zone with the formation of a closed circulation circuit, the installation also includes two steam ejectors, the active nozzles of which are connected to the outlet rum from the turbine, the passive nozzle of the second ejector is connected to the mixing nozzle of the first ejector and the steam volume of the turbine condenser; the adsorber is connected to the passive nozzle of the first ejector, and the active nozzle of the first ejector is connected to the turbine through the steam jacket of the adsorber, the adsorber having an integrated oil separator and the jacket is located on both sides of the adsorbent.
Все признаки влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. На чертеже схематично изображена установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором.All signs affect the technical result achieved, i.e. are in a causal relationship with the specified result. The drawing schematically shows the installation of drying hydrogen in the cooling system of an electric generator with a drive in the form of a steam turbine with a condenser.
Установка содержит электрический генератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3, вентилятор 4 с всасывающей 5 и нагнетательной 6 зонами, адсорбер 7 с паровой рубашкой 8, патрубками 9 и 10 входа и выхода водорода и патрубком 11 выхода испаряемой из адсорбента влаги; установка снабжена также эжектором 12, пассивное сопло 13 которого соединено с выходным патрубком 11 испаряемой из адсорбента влаги, а активное сопло 14 соединено с отбором пара 15 турбины 2 через паровую рубашку 8 с патрубками 16 и 17 входа и выхода пара; в установку входит второй эжектор 18, пассивное сопло 19 которого соединено со смешивающим соплом 20 эжектора 12 и паровой полостью конденсатора 3 турбины 2; активное же сопло 21 эжектора 18 соединено с отбором пара 15 турбины 2; внутри адсорбера 7 расположен маслоотделитель 22 со сливным штуцером 23 и дополнительная внутренняя часть 8-2 паровой рубашки 8.The installation comprises an electric generator 1, a steam turbine 2 with a condenser 3, a fan 4 with a suction 5 and a discharge 6 zones, an adsorber 7 with a steam jacket 8, nozzles 9 and 10 of the inlet and outlet of hydrogen and a nozzle 11 of the outlet of moisture evaporated from the adsorbent; the installation is also equipped with an ejector 12, the passive nozzle 13 of which is connected to the outlet pipe 11 of moisture evaporated from the adsorbent, and the active nozzle 14 is connected to the extraction of steam 15 of the turbine 2 through a steam jacket 8 with pipes 16 and 17 of the steam inlet and outlet; the installation includes a second ejector 18, the passive nozzle 19 of which is connected to the mixing nozzle 20 of the ejector 12 and the steam cavity of the condenser 3 of the turbine 2; the active nozzle 21 of the ejector 18 is connected to the selection of steam 15 of the turbine 2; inside the adsorber 7 is an oil separator 22 with a drain fitting 23 and an additional inner part 8-2 of the steam jacket 8.
Установка работает следующим образом. Влажный водород с температурой точки росы (20-25°С) и температурой самого газа + 60°С подается из генератора 1 вентилятором 4 из нагнетательной зоны 6 к патрубку 9 входа водорода в адсорбер 7, где, проходя сначала через маслоотделитель 22, очищается от масла, которое сливается через штуцер 23, а затем, проходя через слой адсорбента 24, например силикагеля, осушается вплоть до температуры точки росы минус 40°С. Осушенный водород через патрубок 10 поступает в генератор 1 в зону всасывания 5 вентилятора 4. После определенного промежутка времени адсорбент в адсорбере 7 насыщается, о чем судят по температуре точки росы в потоке водорода на выходе из патрубка 10 адсорбера 7.Installation works as follows. Wet hydrogen with a dew point temperature (20-25 ° C) and the temperature of the gas itself + 60 ° C is supplied from the generator 1 by a fan 4 from the discharge zone 6 to the pipe 9 of the hydrogen inlet to the adsorber 7, where, passing first through the oil separator 22, it is cleaned of oil, which drains through the nozzle 23, and then, passing through a layer of adsorbent 24, for example silica gel, is dried up to a dew point temperature of minus 40 ° C. Dried hydrogen through the pipe 10 enters the generator 1 in the suction zone 5 of the fan 4. After a certain period of time, the adsorbent in the adsorber 7 is saturated, as judged by the temperature of the dew point in the hydrogen stream at the outlet of the pipe 10 of the adsorber 7.
По достижении температуры точки росы в потоке водорода на выходе из адсорбера 7 порядка +10°С адсорбер 7 переводится из рабочего режима осушки водорода в режим регенерации адсорбента 24, проводящийся путем нагрева адсорбента 24 с одновременным вакуумированием объема адсорбера 7 для ускорения процесса регенерации и удаления из адсорбента не только влаги, но и проскочившего в адсорбер масла. С этой целью перекрываются вентили у патрубков 9 и 10 входа и выхода водорода из адсорбера 7, открывается вентиль патрубка 11, соединяющего объем адсорбера 7 с пассивным соплом 13 эжектора 12, смешивающее сопло 20 которого соединено с пассивным соплом 19 второго эжектора 18, последнее также соединено с паровым объемом конденсатора 3 турбины 2. Пар в активные сопла 14 эжектора 12 и 21 эжектора 18 поступает из отбора 15 турбины 2, но перед поступлением в активное сопло 14 эжектора 12 проходит по рубашке 8-1 и 8-2 адсорбера 7 через патрубки 16 и 17, прогревая адсорбент 24 с наружной и внутренней стороны. Таким образом, нагрев адсорбента паром через паровую рубашку ведет к испарению поглощенной им влаги и проскочившего масла, а эжекторы 12 и 18 отсасывают эти пары из адсорбера 7, создавая в нем вакуум порядка 0,1-0,05 ата. Пар, сбрасываемый из обоих эжекторов 12 и 18, утилизируется в тепловой схеме турбогенератора. В процессе осушки водорода при поглощении влаги адсорбентом выделяется тепло, которое удаляется подачей охлаждающей воды в обе части паровой рубашки 8, что увеличивает поглощающую способность адсорбента 24 и производит предварительное охлаждение осушаемого водорода, когда он проходит через маслоотделитель 22, встроенный в адсорбер 7. Расход пара, отбираемый на установку осушки водорода, соизмерим с погрешностью замера рабочего расхода пара на турбину, составляющего сотни тонн в час.Upon reaching the dew point temperature in the hydrogen stream at the outlet of the adsorber 7 of the order of + 10 ° C, the adsorber 7 is transferred from the operating mode of drying the hydrogen to the regeneration mode of the adsorbent 24, carried out by heating the adsorbent 24 while evacuating the volume of the adsorber 7 to accelerate the process of regeneration and removal from adsorbent not only moisture, but also oil slipped into the adsorber. To this end, the valves are closed at the nozzles 9 and 10 of the hydrogen inlet and outlet from the adsorber 7, the valve of the nozzle 11 is opened, connecting the volume of the adsorber 7 with the passive nozzle 13 of the ejector 12, the mixing nozzle 20 of which is connected to the passive nozzle 19 of the second ejector 18, the latter is also connected with the steam volume of the condenser 3 of the turbine 2. The steam in the active nozzle 14 of the ejector 12 and 21 of the ejector 18 comes from the selection 15 of the turbine 2, but before entering the active nozzle 14 of the ejector 12 passes through the jacket 8-1 and 8-2 of the adsorber 7 through the nozzles 16 and 17, heating the adsorbent 24 from the outside and inside. Thus, heating the adsorbent with steam through the steam jacket leads to the evaporation of the moisture absorbed by it and the oil that has escaped, and the ejectors 12 and 18 suck these vapors from the adsorber 7, creating a vacuum of about 0.1-0.05 ata in it. The steam discharged from both ejectors 12 and 18 is disposed of in the thermal circuit of the turbogenerator. During the drying of hydrogen during the absorption of moisture by the adsorbent, heat is released, which is removed by supplying cooling water to both parts of the steam jacket 8, which increases the absorption capacity of the adsorbent 24 and pre-cools the drained hydrogen when it passes through the oil separator 22, which is built into the adsorber 7. Steam consumption , selected for the installation of hydrogen dehydration, is commensurate with the error in measuring the working flow of steam to the turbine, amounting to hundreds of tons per hour.
Таким образом, отсутствие в установке хладагентов типа фреонов и аммиака делает ее экологически чистой. Использование минимального расхода пара, практически отработавшего в турбине 2 в качестве греющей среды в рубашке 8 адсорбера 7 и в качестве активной среды в эжекторе 12, вместо компрессоров и электродвигателей в одном типе установок и газодувок и электронагревателей в другом типе установок осушки водорода электрических генераторов делают эту установку высокоэкономичной.Thus, the absence of refrigerants such as freons and ammonia in the installation makes it environmentally friendly. The use of a minimum flow rate of steam, which has almost exhausted in turbine 2 as a heating medium in the jacket 8 of the adsorber 7 and as an active medium in the ejector 12, instead of compressors and electric motors in one type of installations and gas blowers and electric heaters in another type of hydrogen drying plants for electric generators, do this Installation is highly economical.
Установка проста и надежна, имеет низкие эксплуатационные расходы, т.к. не требует ни наладки, ни тонкой настройки режима работы в зависимости от работы турбогенератора, ни ремонта подвижных элементов, которые в установке отсутствуют.Installation is simple and reliable, has low operating costs, as It does not require adjustment or fine tuning of the operating mode depending on the operation of the turbogenerator, nor repair of movable elements that are absent in the installation.
Установка, разработанная по данному предлагаемому изобретению, изготовлена, прошла испытания на электростанции Мосэнерго и принята к использованию в эксплуатации.The installation developed according to this proposed invention is manufactured, has been tested at Mosenergo power plants and accepted for use in operation.
Осуществление данного предлагаемого изобретения возможно везде, где есть необходимость в осушке газа и есть активный поток газа (пара) с избыточным давлением 0,4-0,6 МПа.The implementation of this proposed invention is possible wherever there is a need for drying the gas and there is an active stream of gas (steam) with an excess pressure of 0.4-0.6 MPa.
Источники информацииSources of information
1. Авторское свидетельство СССР №1170557 от 1985 г.1. USSR Copyright Certificate No. 1170557 of 1985
2. Азбукин Ю.И. Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов. М., Атомэнергоиздат, 1983 г., стр.20-22.2. Azbukin Yu.I. Improving the efficiency of operation of turbogenerators. M., Atomenergoizdat, 1983, pp. 20-22.
3. Патент России №2154884 за 1999 г.3. Patent of Russia No. 2154884 for 1999.
4. Патенты России №2071162 и №2121747 за 1998 г.4. Patents of Russia №2071162 and №2121747 for 1998
5. Авторские свидетельства СССР №№603414, 603415, 1011502.5. Copyright certificates of the USSR No. 603414, 603415, 1011502.
6. Иванов В.С., Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. М., Энергия, 1965, стр.67-71.6. Ivanov V.S., Serebryansky F.Z. Gas-oil economy of hydrogen-cooled generators. M., Energy, 1965, pp. 67-71.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125603/06A RU2253936C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125603/06A RU2253936C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003125603A RU2003125603A (en) | 2005-02-27 |
| RU2253936C2 true RU2253936C2 (en) | 2005-06-10 |
Family
ID=35286056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003125603/06A RU2253936C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2253936C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2659574A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | UTC Power Corporation | Cooling arrangement using an electrochemical cell |
-
2003
- 2003-08-21 RU RU2003125603/06A patent/RU2253936C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2659574A1 (en) * | 2010-12-27 | 2013-11-06 | UTC Power Corporation | Cooling arrangement using an electrochemical cell |
| EP2659574A4 (en) * | 2010-12-27 | 2014-12-17 | Utc Power Corp | Cooling arrangement using an electrochemical cell |
| US10277095B2 (en) | 2010-12-27 | 2019-04-30 | Audi Ag | Cooling arrangement using an electrochemical cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003125603A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6044640A (en) | Process and installation for cooling air | |
| US6223558B1 (en) | Method of refrigeration purification and power generation of industrial waste gas and the apparatus therefor | |
| CN100458309C (en) | Air conditioner | |
| CN101363682A (en) | Energy-conserving drying system | |
| CN101175898A (en) | System and method for managing water content in a fluid | |
| CN201368542Y (en) | Heat-pipe type fresh air dehumidifier | |
| KR20140083400A (en) | drying device using heat pump | |
| KR101794730B1 (en) | Desiccant cooling system | |
| RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
| EP1213548B1 (en) | Heat pump | |
| CN215261080U (en) | Water removal device and water chilling unit | |
| RU138437U1 (en) | DRYER GAS DRYER | |
| KR101655370B1 (en) | Desiccant cooling system | |
| CN201731731U (en) | Industrial drying oven | |
| RU2253936C2 (en) | Device for drying hydrogen in cooling system of an electric generator | |
| KR101523835B1 (en) | Drying sludge apparatus | |
| JP2022513231A (en) | District heating network with heat pump equipment and heat pump equipment | |
| CN105605911A (en) | Drying machine | |
| RU2071162C1 (en) | Hydrogen drier in electric generator cooling system | |
| CN214791585U (en) | Hot water type low-temperature regeneration rotating wheel dehumidification fresh air system of high-temperature heat pump | |
| JP2010116855A (en) | Gas turbine plant and method for increasing output thereof | |
| RU39282U1 (en) | THERMOELECTRIC DRY GAS DRYER | |
| CN210718432U (en) | Drying system for water-containing coal products | |
| KR100530751B1 (en) | Composite energy generating system | |
| RU2122271C1 (en) | Hydrogen-cooled turbogenerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060822 |