某660MW燃煤機組發電機氫氣干燥器運行分析及優化

摘要：以華南地區某660 MW主力燃煤機型為例，對其發電機在運行中出現過的氫氣濕度（露點）不達標問題進行了詳細分析，并針對這一問題重點對氫氣干燥器的運行提出了優化方法，最終提高了機組的運行可靠性，同時為同類型機組氫氣干燥器的運行提供了有價值的參考。

關鍵詞：氫氣干燥器;氫氣濕度（露點）;優化;可靠性

0? ? 引言

當前，我國的電力體制改革成效顯著，大電網的燃煤機組已成功轉型，與改革前的帶基礎負荷相比，當下的燃煤機組要想在競爭激烈的電力市場中生存，就必須能夠全面參與調峰調頻，而這要求燃煤機組的運行必須穩定、可靠。本文重點對某燃煤機組的重要附屬設備——氫氣干燥器的運行情況進行了詳細介紹，并對其運行中出現過的問題提出了相應的優化方法。

1? ? 氫氣干燥器的運行情況分析

某660 MW燃煤機組的發電機采用水-氫-氫冷卻方式，定子繞組為水冷，轉子繞組為氫氣內冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。氫氣作為發電機主要的冷卻介質之一，其品質的穩定性尤為關鍵，為了維持氫氣品質的穩定，對氫氣干燥器的運行要求尤為苛刻。

該機組的氫氣干燥器為雙塔吸附式干燥器，其對氫氣進行干燥處理的原理是利用塔內干燥劑（活性氧化鋁）的強吸水性來清除發電機氫氣中的水蒸氣，當活性氧化鋁吸收水分達到飽和后，通過再生加熱來清除其自身束縛的水分，從而恢復它的吸濕能力，并且活性氧化鋁的性能和效率并不受重復再生的影響。在處于再生狀態的干燥塔中，通過電加熱器加熱干燥劑使其束縛的水分汽化析出;與此同時，一股封裝的氫氣（其流量可通過再生流量調節閥進行控制）流過吸附層帶走釋放出的水蒸氣，干燥劑最初的特性得以恢復，然后進入冷卻器的氫氣（含有水蒸汽）被冷卻，析出冷凝水，冷凝水最終通過汽水分離后排出。

當一個干燥塔處于吸濕狀態時，另外一個干燥塔處于再生狀態，可實現對氫氣的持續干燥;該氫氣干燥器的吸附塔每8 h自動切換一次，其中處于再生狀態的塔會先后自動進行4 h加熱、4 h冷卻，其冷卻器用水取自開式循環水（NTU<10），冷凝析出來的水通過自動疏水器排出。

機組投產之初，發電機內濕度（露點）長時間、間斷性地偏離正常范圍（-5～-25 ℃），為此機組技術人員需經常對氫氣干燥器進行一系列的檢查處理：調節再生溫度（正常范圍163 ℃±28 ℃，經常性地降低至163 ℃以下，使得干燥劑再生效果不足）、更換吸附劑（原本能夠使用3年的干燥劑，沒到更換時間便已失效）、拆檢電加熱器（發現電加熱器無異常）、清理油水分離器（發電機設置有密封油系統，用來防止發電機內氫氣泄漏，因此氫氣中會攜帶一定量的油）、清理冷卻器、清理排水器等，可是每次處理過后僅能短時期維持氫氣濕度（露點）正常，顯然“治標不治本”。

2? ? 氫氣干燥器運行優化的必要性

氫氣濕度（露點）對于氫冷發電機的安全可靠運行尤為重要，露點越高（水分越多），則發電機內的絕緣材料越容易受潮、腐蝕，當絕緣損壞到一定程度后，嚴重的會引起發電機接地、短路等故障，降低電網運行可靠性，甚至對社會經濟的穩定發展造成一定的負面影響。

2018年，廣東某電廠汽輪機廠房潤滑油系統區域的消防水噴淋裝置誤動作，造成發電機非計劃停運事件，在事故分析中描述了其氫氣干燥器長時間工作效率低下，發電機內部長期處于高濕度（露點）的氫氣環境下（露點最高甚至達到10 ℃），以至于油系統進水后大量水分通過密封油進入氫氣系統，導致發電機內大量結露，引發接地故障。綜上所述，結合本機組氫氣濕度（露點）長時間不達標的現象，從發電機運行技術監督及事故預防的角度出發，對氫氣干燥器系統進行優化勢在必行。

3? ? 氫氣干燥器運行優化

3.1? ? 氫氣干燥器運行優化的內容

通過將近兩年的摸索，機組技術人員發現：每次對氫氣干燥器的冷卻器進行清洗，對其油氣分離器進行排污過后，發電機氫氣濕度（露點）下降最為明顯，且再生溫度需要調節的頻率也大為下降。于是決定對氫氣干燥器冷卻器的冷卻水源進行改造，取消原先由開式循環水（NTU<10）供應的模式，改為由閉式循環水（NTU<1.0）供應;適當調高密封油排油煙風機的入口負壓，提高真空度，盡量避免油煙溶于發電機密封油中，大大降低氫氣中的含油量，并定期對氫氣干燥器的油水分離器進行排污操作，防止干燥劑被污染或失效;定時檢查并記錄氫氣干燥器的排水量，確保排水順暢，保證干燥劑的再生效果。

3.2? ? 氫氣干燥器運行優化的效果

這一系列優化措施的實施，大大提高了氫氣干燥器的工作效率，使得發電機氫氣濕度（露點）能夠長期保持在正常范圍內，提高了發電機運行的可靠性，保證了發電機的使用壽命，如表1、表2所示。

4? ? 結語

綜上所述，透過發電機氫氣濕度（露點）對氫氣干燥器的運行工作情況進行全方位的分析、比對和總結，提出了解決氫氣干燥器工作效率低下問題的優化方法，且通過實施，切實提高了氫氣干燥器的工作效率，消除了安全隱患，進而提高了發電機組的運行可靠性及其在電力市場中的核心競爭力。

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收稿日期：2020-03-23

作者簡介：杜榮勝（1976—），男，廣東平遠人，電力運行工程師，研究方向：火電廠集控運行。