發(fā)電機(jī)H2安全技術(shù)培訓(xùn)

發(fā)電廠H2的平安技術(shù)山西電力科學(xué)研究院郝樹宏

整理課件培訓(xùn)目的進(jìn)一步熟悉發(fā)電機(jī)H2冷卻和實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)掌握的理論和原理學(xué)習(xí)交流事故案例，實(shí)現(xiàn)平安生產(chǎn)整理課件主要內(nèi)容發(fā)電機(jī)冷卻H2的性質(zhì)電解制H2原理和設(shè)備發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行H2的分析與測(cè)量平安事項(xiàng)和事故案例整理課件發(fā)電機(jī)冷卻方式冷卻方式單機(jī)容量（MW)簡(jiǎn)稱定子繞組轉(zhuǎn)子繞組定子鐵芯25501002003006001200空外空外空空外冷空外空內(nèi)空空內(nèi)冷氫外氫外氫氫內(nèi)冷氫外氫內(nèi)氫氫內(nèi)冷氫內(nèi)氫內(nèi)氫全氫冷水內(nèi)水內(nèi)空雙水內(nèi)冷水內(nèi)氫內(nèi)氫水氫氫水內(nèi)水內(nèi)氫水水氫水內(nèi)水內(nèi)水內(nèi)全水冷整理課件發(fā)電機(jī)冷卻方式目前最常見的發(fā)電機(jī)冷卻方式--水氫氫：定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，定子鐵芯采用氫氣外表冷卻氫氣的冷卻：在氫氣冷卻器中進(jìn)行，和工業(yè)水發(fā)生熱交換整理課件氫氣的性質(zhì)

熟悉掌握和自覺應(yīng)用氫氣相關(guān)性質(zhì)是預(yù)防事故發(fā)生的最有效的手段。整理課件氫氣的性質(zhì)氫氣是無色、無味、無毒、窒息性氣體氫氣密度0.0697g/L〔標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〕，是最輕的一種氣體在氣體中氫氣導(dǎo)熱能力最好與空氣混和形成爆炸性氣體氫氣微溶于水?dāng)U散性和滲透性強(qiáng)在自然界中絕大多數(shù)以化合物狀態(tài)存在整理課件氫氣的性質(zhì)氫氣是無色、無味、無毒、窒息性氣體；氫氣微溶于水，0℃100體積水只能溶解2體積的氫氣；擴(kuò)散性和滲透性強(qiáng)在自然界中絕大多數(shù)以化合物狀態(tài)存在整理課件氫氣的性質(zhì)氣體空氣氫氣氮?dú)舛趸挤肿恿?922844相對(duì)密度10.06970.9661.52氫氣是最輕的一種氣體幾種氣體分子量和相對(duì)密度整理課件氫氣的性質(zhì)氫氣是最輕的一種氣體應(yīng)用：〔1〕轉(zhuǎn)子外表摩擦損耗和能風(fēng)損耗與冷卻介質(zhì)的密度成正比，H2冷卻兩項(xiàng)損耗比空氣冷卻小約10倍?！?〕充排氫過程：H2從發(fā)電機(jī)上部進(jìn)入，CO2空氣從下部進(jìn)入?！?〕手工取樣：取H2樣品，出氣管口向下排氣；取CO2樣品出氣管口向上排氣。整理課件氫氣的性質(zhì)氣體空氣氫氣氮?dú)釩O2相對(duì)比熱容（按質(zhì)量）114.351.0460.848相對(duì)比熱容（按體積）111.021.29相對(duì)熱導(dǎo)率16.961.080.638相對(duì)傳熱系數(shù)11.51.031.132在氣體中氫氣導(dǎo)熱能力最好幾種氣體冷卻介質(zhì)熱性能比照整理課件氫氣的性質(zhì)氫氣作為發(fā)電機(jī)冷卻氣體的優(yōu)點(diǎn)〔1〕比熱容大、熱導(dǎo)率大〔2〕黏度小、密度小〔3〕介電強(qiáng)度高〔4〕無毒、無腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定〔5〕價(jià)廉易得整理課件氫氣的性質(zhì)易燃易爆是氫氣最主要的化學(xué)性質(zhì)之一H2+O2→H2O

燃燒爆炸整理課件氫氣的性質(zhì)在空氣中燃燒范圍（體積分?jǐn)?shù)%）4.0～75.0在空氣中爆轟范圍（體積分?jǐn)?shù)%）18.0～59.0在氧氣中燃燒范圍（體積分?jǐn)?shù)%）4.65～94.0在氧氣中爆轟范圍（體積分?jǐn)?shù)%）18.3～58.9在空氣中著火溫度℃585在氧氣中著火溫度℃560著火能（mJ）0.02燃燒熱[kcal/(g.mol)]68火焰溫度℃2045氫氣燃燒和爆炸性質(zhì)整理課件氫氣的性質(zhì)易燃易爆是氫氣最主要的化學(xué)性質(zhì)之一爆炸范圍寬，空氣中4.0～75.0%可引起爆炸。雖然著火溫度高，在500℃以上，但著火能只有0.02mJ，有很小火源就能引起著火和爆炸。氫氣發(fā)生爆炸壓力可猛增20倍以上，當(dāng)遇到障礙物時(shí)反射壓力是入射壓力的2～3倍，沖擊波是超音速的。整理課件氫氣的性質(zhì)防止氫氣爆炸的關(guān)鍵是控制濃度和杜絕明火重點(diǎn)在檢修過程、充排氫過程，還應(yīng)注意運(yùn)行過程周圍環(huán)境。整理課件發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水pH(25℃)電導(dǎo)率μS/cm硬度μmol/L含銅量μg/L7.0～9.0≤2.0<2.0≤40備注：適用于全密閉式冷卻水系統(tǒng)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)要求〔DL/T801-2002〕整理課件電解制H2原理和設(shè)備發(fā)電機(jī)用氫的要求純度要求高，必須保證在99.5%以上不純的雜質(zhì)只能是氮、二氧化碳，絕對(duì)不能含有可燃性的甲烷、一氧化碳等，也不能含有腐蝕性氣體如硫化物和氯化物。濕度要求低制備方法簡(jiǎn)單整理課件電解制H2原理和設(shè)備氫在自然界主要以化合物形式存在。工業(yè)制取方法不同，制取的氫氣純度也不同，工業(yè)用途也不一樣。電解制氫法利用電解液中電離出來的H+和OH-分別在陰極和陽極進(jìn)行電化學(xué)反響，析出H2和O2。由于副產(chǎn)物只是氧氣，沒有其它有害雜質(zhì)，氫氣純度可到達(dá)99.5%以上，能滿足發(fā)電機(jī)要求，所以電廠中都用電解水來制取H2。整理課件電解制H2原理和設(shè)備電解就是當(dāng)直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)引起的氧化復(fù)原反響?？偡错懀?H2O→2H2+O2陰極反響：4H3O++4e→2H2+4H2O陽極反響：4OH--4e→O2+2H2O整理課件電解制H2原理和設(shè)備由于純水電阻率很大，電流很小，產(chǎn)氣率低，在實(shí)際應(yīng)用中常采用30%左右的KOH溶液，電解溫度在80℃左右。離子放電順序：Au→Ag→Hg→Cu→H→Pb→Sn→Fe→Zn→Al→Mg→Na→Ca→K整理課件電解制H2原理和設(shè)備項(xiàng)目KOH或NaOH含量KCl或NaCl含量硫酸鹽含量碳酸鹽含量其它金屬離子含量%>87～90<0.1<0.5<0.1無氫氧化鉀〔鈉〕的純度補(bǔ)充水的純度項(xiàng)目外狀電阻率Ω.cm氯離子mg/L鐵離子mg/L懸浮物mg/L指標(biāo)清潔透明>105<2<1<1整理課件電解制H2原理和設(shè)備電解液質(zhì)量要求項(xiàng)目單位含量KOHg/L200～260全鐵mg/L<3Cl-mg/L<800Na2CO3mg/L<100電解液中常添加少量V2O5等添加劑，以便在電極外表生成一層具有緩蝕作用的保護(hù)膜，有利于防止電極板腐蝕和改變電極板外表狀態(tài)。整理課件電解制H2原理和設(shè)備電解制H2設(shè)備流程堿液電解槽氫分離器氧分離器冷卻過濾冷卻純水儲(chǔ)存排放壓力調(diào)節(jié)水泵循環(huán)泵H2O2整理課件電解制H2原理和設(shè)備應(yīng)注意的平安事項(xiàng)：檢修、啟動(dòng)必須按規(guī)程置換并化驗(yàn)合格重視現(xiàn)場(chǎng)防火防止堿液灼傷整理課件發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行發(fā)電機(jī)運(yùn)行檢修轉(zhuǎn)換時(shí)，為防止氫氣與空氣接觸形成爆炸性氣體，必須用一種中間氣體使氫氣與空氣隔開，互不接觸。常用的中間氣體是二氧化碳，因二氧化碳是一種不燃燒、不助燃的惰性氣體，價(jià)格廉價(jià)，密度比氫氣和空氣重得多，易于別離。整理課件發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行所需氣體種類被置換氣體需要?dú)怏w容積估計(jì)時(shí)間CO2（純度＞95%）空氣180m36h氫氣（純度＞96%）CO2

320m3

4h氫氣（純度＞96%）氫氣壓力提高到0.4MPa440m3

1hCO2（純度＞95%）氫氣240m3

6h無油壓縮空氣

CO2180m34h某600MW機(jī)組氣體置換所需氣體容積和時(shí)間

整理課件發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行密封油系統(tǒng)為防止發(fā)電機(jī)氫氣向外泄漏或漏入空氣，發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)應(yīng)密封，但發(fā)電機(jī)大軸要穿過機(jī)殼兩端轉(zhuǎn)動(dòng)，所以發(fā)電機(jī)的軸承部位是唯一沒有經(jīng)過嚴(yán)格密封的地方，一般都采用油密封裝置。在發(fā)電機(jī)氫氣置換和運(yùn)行中密封油系統(tǒng)必須投入正常運(yùn)行，保持：

氫氣壓力<氫側(cè)密封油壓>空側(cè)密封油壓

整理課件發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行平安本卷須知：杜絕明火。發(fā)電機(jī)風(fēng)壓試驗(yàn)必須合格。密封油系統(tǒng)必須投入正常運(yùn)行。整個(gè)置換過程中，發(fā)電機(jī)內(nèi)保持一定的壓力〔0.01～0.03MPa之間〕。置換速度不能太快。整理課件發(fā)電機(jī)H2置換和運(yùn)行平安