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1、发电厂H2的安全技术 山西电力科学研究院 郝树宏,培训目的 进一步熟悉发电机H2冷却和实际应用中应掌握的理论和原理 学习交流事故案例，实现安全生产,主要内容 发电机冷却 H2的性质 电解制H2原理和设备 发电机H2置换和运行 H2的分析与测量 安全事项和事故案例,发电机冷却方式,发电机冷却方式,目前最常见的发电机冷却方式-水氢氢：定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯采用氢气表面冷却 氢气的冷却：在氢气冷却器中进行，和工业水发生热交换,氢气的性质,熟悉掌握和自觉应用氢气相关性质是预防事故发生的最有效的手段。,氢气的性质,氢气是无色、无味、无毒、窒息性气体 氢气密度0.0697g/L（标准状态
2、），是最轻的一种气体 在气体中氢气导热能力最好 与空气混和形成爆炸性气体 氢气微溶于水 扩散性和渗透性强 在自然界中绝大多数以化合物状态存在,氢气的性质,氢气是无色、无味、无毒、窒息性气体；氢气微溶于水，0100体积水只能溶解2体积的氢气；扩散性和渗透性强 在自然界中绝大多数以化合物状态存在,氢气的性质,氢气是最轻的一种气体,几种气体分子量和相对密度,氢气的性质,氢气是最轻的一种气体,应用： （1）转子表面摩擦损耗和能风损耗与冷却介质的密度成正比，H2冷却两项损耗比空气冷却小约10倍。 （2）充排氢过程：H2从发电机上部进入，CO2空气从下部进入。 （3）手工取样：取H2样品，出气管口向下排气
3、；取CO2样品出气管口向上排气。,氢气的性质,在气体中氢气导热能力最好,几种气体冷却介质热性能对比,氢气的性质,氢气作为发电机冷却气体的优点,（1）比热容大、热导率大 （2）黏度小、密度小 （3）介电强度高 （4）无毒、无腐蚀性、化学稳定 （5）价廉易得,氢气的性质,易燃易爆是氢气最主要的化学性质之一,H2 + O2 H2O 燃烧 爆炸,氢气的性质,氢气燃烧和爆炸性质,氢气的性质,易燃易爆是氢气最主要的化学性质之一,爆炸范围宽，空气中4.075.0%可引起爆炸。 虽然着火温度高，在500以上，但着火能只 有0.02mJ，有很小火源就能引起着火和爆炸。 氢气发生爆炸压力可猛增20倍以上，当遇到障
4、碍物时反射压力是入射压力的23倍，冲击波是超音速的。,氢气的性质,防止氢气爆炸的关键是控制浓度和杜绝明火,重点在检修过程、充排氢过程，还应注意运行过程周围环境。,发电机内冷水,发电机内冷水水质要求（DL/T801-2002）,电解制H2原理和设备,发电机用氢的要求,纯度要求高，必须保证在99.5%以上 不纯的杂质只能是氮、二氧化碳，绝对不能含有可燃性的甲烷、一氧化碳等，也不能含有腐蚀性气体如硫化物和氯化物。 湿度要求低 制备方法简单,电解制H2原理和设备,氢在自然界主要以化合物形式存在。工业制取方法不同，制取的氢气纯度也不同，工业用途也不一样。 电解制氢法利用电解液中电离出来的H+和OH-分别
5、在阴极和阳极进行电化学反应，析出H2和O2。由于副产物只是氧气，没有其它有害杂质，氢气纯度可达到99.5%以上，能满足发电机要求，所以电厂中都用电解水来制取H2。,电解制H2原理和设备,电解就是当直流电通过电解质溶液时引起的氧化还原反应。 总反应： 2H2O 2H2 + O2 阴极反应：4H3O+ + 4e 2H2 + 4H2O 阳极反应：4OH- - 4e O2 + 2H2O,电解制H2原理和设备,由于纯水电阻率很大，电流很小，产气率低，在实际应用中常采用30%左右的KOH溶液，电解温度在80左右。 离子放电顺序： AuAgHgCuHPbSnFeZnAlMgNaCaK,电解制H2原理和设备,
6、氢氧化钾（钠）的纯度,补充水的纯度,电解制H2原理和设备,电解液质量要求,电解液中常添加少量V2O5等添加剂，以便在电极表面生成一层具有缓蚀作用的保护膜，有利于防止电极板腐蚀和改变电极板表面状态。,电解制H2原理和设备,电解制H2设备流程,电解制H2原理和设备,应注意的安全事项： 检修、启动必须按规程置换并化验 合格 重视现场防火 防止碱液灼伤,发电机H2置换和运行,发电机运行检修转换时，为防止氢气与空气接触形成爆炸性气体，必须用一种中间气体使氢气与空气隔开，互不接触。常用的中间气体是二氧化碳，因二氧化碳是一种不燃烧、不助燃的惰性气体，价格便宜，密度比氢气和空气重得多，易于分离。,发电机H2置
7、换和运行,某600MW机组气体置换所需气体容积和时间,发电机H2置换和运行,密封油系统 为防止发电机氢气向外泄漏或漏入空气，发电机氢冷系统应密封，但发电机大轴要穿过机壳两端转动，所以发电机的轴承部位是唯一没有经过严格密封的地方，一般都采用油密封装置。在发电机氢气置换和运行中密封油系统必须投入正常运行，保持： 氢气压力空侧密封油压,发电机H2置换和运行,安全注意事项： 杜绝明火。 发电机风压试验必须合格。 密封油系统必须投入正常运行。 整个置换过程中，发电机内保持一定的压力（0.010.03MPa之间 ）。 置换速度不能太快 。,发电机H2置换和运行,安全注意事项： 当发电机为氢气冷却运行时，补充空气的管路必须隔断，并加严密的堵板；当发电机内为空气时，补充氢气的管路也应隔断，并加装严密堵板。,发电机H2置换和运行,安全注意事项： 置换过程中气体排出管道及气体不易流通的死区，特别是氢干燥器，密封油箱，和发电机下液位信号器等处，应勤排放。 必须进行多次分析测试，保证化验测试结果真实可靠。,谢谢！,