京海电厂氢气系统安全技术培训

发电厂H2的安全技术京海煤矸石发电厂-景昭培训目的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冷却方式单机容量（MW)简称定子绕组转子绕组定子铁芯25501002003006001200空外空外空空外冷空外空内空空内冷氢外氢外氢氢内冷氢外氢内氢氢内冷氢内氢内氢全氢冷水内水内空双水内冷水内氢内氢水氢氢水内水内氢水水氢水内水内水内全水冷发电机冷却方式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），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，0℃100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气体空气氢气氮气二氧化碳分子量2922844相对密度10.06970.9661.52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；取CO2样品出气管口向上排气。氢气的性质气体空气氢气氮气CO2相对比热容（按质量）114.351.0460.848相对比热容（按体积）111.021.29相对热导率16.961.080.638相对传热系数11.51.031.132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爆炸氢气的性质在空气中燃烧范围（体积分数%）4.0～75.0在空气中爆轰范围（体积分数%）18.0～59.0在氧气中燃烧范围（体积分数%）4.65～94.0在氧气中爆轰范围（体积分数%）18.3～58.9在空气中着火温度℃585在氧气中着火温度℃560着火能（mJ）0.02燃烧热[kcal/(g.mol)]68火焰温度℃2045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4.0～75.0%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，当遇到障碍物时反射压力是入射压力的2～3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pH(25℃)电导率µS/cm硬度µmol/L含铜量µg/L7.0～9.0≤2.02.0≤40备注：适用于全密闭式冷却水系统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：Au→Ag→Hg→Cu→H→Pb→Sn→Fe→Zn→Al→Mg→Na→Ca→K电解制H2原理和设备项目KOH或NaOH含量KCl或NaCl含量硫酸盐含量碳酸盐含量其它金属离子含量%87～900.10.50.1无氢氧化钾（钠）的纯度补充水的纯度项目外状电阻率Ω.cm氯离子mg/L铁离子mg/L悬浮物mg/L指标清洁透明105211电解制H2原理和设备项目单位含量KOHg/L200～260全铁mg/L3Cl-mg/L800Na2CO3mg/L100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设备流程碱液电解槽氢分离器氧分离器冷却过滤冷却纯水储存排放压力调节水泵循环泵H2O2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置换和运行所需气体种类被置换气体需要气体容积估计时间CO2（纯度＞95%）空气180m36h氢气（纯度＞96%）CO2320m34h氢气（纯度＞96%）氢气压力提高到0.4MPa440m31hCO2（纯度＞95%）氢气240m36h无油压缩空气CO2180m34h330MW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（0.01～0.03MPa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。