[实用新型]一种氢冷发电机用氢气纯化系统

说明书

本实用新型涉及一种氢冷发电机用氢气纯化系统，属于气体纯化技术与装置领域。该系统包括氢纯化系统、金属氢化物储氢系统、冷热循环水系统和安全与控制系统；氢纯化系统与发电机组的排氢口通过管路连接，氢纯化系统和金属氢化物储氢系统之间通过管路连接，金属氢化物储氢系统与发电机组的进氢口通过管路连接，形成闭路循环，冷热循环水系统安装在金属氢化物储氢系统上，氢纯化系统、金属氢化物储氢系统和冷热循环水系统分别与安全与控制系统相连接。本实用新型实现了氢气的纯化、回收、存储与供气的一体化功能，可持续维持氢冷发电机氢气纯度大于98％(体积％)，极大程度的减少排补氢操作，降低氢气消耗。

技术领域

本实用新型涉及一种氢冷发电机用氢气纯化系统，属于气体纯化技术与装置领域。

背景技术

氢气由于具有良好的导热性和流动性，因此，一直以来被视为大型发电机最主要的冷却介质。目前，600MW及以上汽轮发电机基本采用水冷却定子绕组及氢气冷却定子铁芯和转子绕组，简称“水-氢-氢”。采用氢气作为冷却介质，其重要作用主要体现在以下两个方面：(1)在给定发电机输出功率和绕组温度时，用氢气代替空气进行冷却，可节省大约20％的发电机结构材料；(2)由于氢气的密度底，小于空气密度的十四分之一，在同样的压力和温度下，采用氢气可明显降低通风摩擦损耗。

机内进油是影响发电机效率的重要因素，大量发电机都存在向机内进油的问题。进油会向机内混入空气，污染机内氢气，使得发电机氢气品质难以维持在额定值(97～98％)以上。氢气品质的降低会产生诸多不利影响：首先，氢气中混入空气会增加气体密度，导致通风损耗增加，降低发电效率；其次，氢气纯度降低，机内热量排出不及时，造成机内构件局部过热，降低发电机绕组绝缘性，同时，引入的氧气和水汽会腐蚀铁芯及金属部件，影响发电机的运行安全；最后，发电机在运转过程中可能出现定、转子放电现象，氢气与氧气的混合增加了氢爆的可能，严重威胁发电机的安全。据统计，对于400MW、600MW和800MW发电机，氢气纯度每下降1％，风摩擦损耗依次增加107kW、240kW和366kW。目前，国内运行的600MW发电机组约为300台，只有极少数能够长期保持氢气纯度在额定值以上，按平均每台机年损失130万元计算，每年全国电站损失近4亿元。为了维持发电机内的氢气品质，电站普遍定期对发电机进行排补氢，这既增加了运行操作的复杂性，又大大增加了氢气的使用成本。因此，基于上述分析，急需开发出一种氢冷发电机用氢气纯化系统，维持发电机氢气品质，减少排补氢操作，降低氢气使用成本及电站发电损耗。

实用新型内容

针对氢冷发电机氢气易污染，品质难以维持在额定值的问题，本实用新型提出一种氢冷发电机用氢气纯化系统，以维持发电机氢气品质，减少排补氢操作，降低氢气使用成本及电站发电损耗。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种氢冷发电机用氢气纯化系统，该系统包括氢纯化系统、金属氢化物储氢系统、冷热循环水系统和安全与控制系统四部分；发电机组的排氢口、氢纯化系统、金属氢化物储氢系统和发电机组的进氢口之间依次通过管道连接，形成闭路循环，冷热循环水系统安装在金属氢化物储氢系统上，氢纯化系统、金属氢化物储氢系统和冷热循环水系统分别与安全与控制系统相连接。

所述的氢纯化系统包括除油干燥装置、除氧纯化装置和除水干燥装置，分别实现对低纯氢气的除油、除氧和除水功能。其中，除氧纯化装置为钯触媒除氧纯化装置，即除氧纯化装置中包括钯触媒，采用钯触媒催化氧化除氧生成水；除水干燥装置为分子筛或活性氧化铝除水干燥装置，即除水干燥装置中包括分子筛或活性氧化铝柱，采用分子筛或者活性氧化铝除水，分子筛或者活性氧化铝柱吸水饱和后进行高温再生，再生过程采用该系统回路中不纯氢气吹扫方式完成。发电机组排出的低纯氢气经过氢纯化系统提纯后，水露点低于-50℃，氧含量低于10ppm，氮含量小于3％(体积％)。