1、SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院发电厂发电厂H2的安全技术的安全技术 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院山西电力科学研究院培训目的培训目的进进一一步步熟熟悉悉发发电电机机H2冷冷却却和和实实际应用中应掌握的际应用中应掌握的理论和原理理论和原理学学习习交交流流事事故故案案例例，实实现现安安全全生产生产SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院山西电力科学研究院主要内容主要内容发电机冷却发电机冷却H2的性质的性质电2、解制电解制H2原理和设备原理和设备发电机发电机H2置换和运行置换和运行H2的分析与测量的分析与测量安全事项和事故案例安全事项和事故案例SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机冷却方式发电机冷却方式冷却方式冷却方式单机容量（单机容量（MW)简称简称定子绕组定子绕组转子绕组转子绕组定子铁芯定子铁芯 25 50 100 200 300 600 1200空外空外空3、外空外空空空外冷空外冷空外空外空内空内空空空内冷空内冷氢外氢外氢外氢外氢氢氢内冷氢内冷氢外氢外氢内氢内氢氢氢内冷氢内冷氢内氢内氢内氢内氢氢全氢冷全氢冷水内水内水内水内空空双水内冷双水内冷水内水内氢内氢内氢氢水氢氢水氢氢水内水内水内水内氢氢水水氢水水氢水内水内水内水内水内水内全水冷全水冷SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机冷却方式发电机冷却方式目目前前最4、最常常见见的的发发电电机机冷冷却却方方式式-水水氢氢氢氢：定定子子绕绕组组水水内内冷冷，转转子子绕绕组组氢氢内内冷冷，定子铁芯采用氢气表面冷却定子铁芯采用氢气表面冷却氢氢气气的的冷冷却却：在在氢氢气气冷冷却却器器中中进进行行，和工业水发生热交换和工业水发生热交换SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质 熟熟悉悉掌掌握握和和自自觉觉应应用用氢氢5、气气相相关关性性质质是是预预防防事事故故发生的发生的最有效的手段最有效的手段。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质氢气是氢气是无色、无味、无毒、窒息性无色、无味、无毒、窒息性气体气体氢气密度氢气密度0.0697g/L（标准状态），是（标准状态），是最轻最轻的一种气体的一种气体在气体中氢气在气体中氢气导热能力最好导热能力最好与空气混和形成与6、空气混和形成爆炸爆炸性气体性气体氢气氢气微溶于水微溶于水扩散性和渗透性强扩散性和渗透性强在自然界中绝大多数在自然界中绝大多数以化合物状态存在以化合物状态存在SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质氢氢气气是是无无色色、无无味味、无无毒毒、窒窒息息性性气气体体；氢氢气气微微溶溶于于水水，0100100体体积积水水只只能能溶溶解解2 2体体积积的7、的氢氢气气；扩扩散散性性和和渗透性渗透性强强在在自自然然界界中中绝绝大大多多数数以以化化合合物物状状态态存在存在SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质气体气体空气空气氢气氢气氮气氮气二氧化碳二氧化碳分子量分子量2922844相对密度相对密度10.06970.9661.52氢气是氢气是最轻最轻的一种气体的一种气体几种气体分子量和相对密度几种气8、体分子量和相对密度SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质氢气是氢气是最轻的一种气体最轻的一种气体应用：应用：（1）转转子子表表面面摩摩擦擦损损耗耗和和能能风风损损耗耗与与冷冷却却介介质质的的密密度成正比，度成正比，H2冷却两项损耗比空气冷却小约冷却两项损耗比空气冷却小约10倍。倍。（2）充充排排氢氢过过程程：H2从从发发电电机机上上部部进进9、入入，CO2空空气气从下部进入。从下部进入。（3）手手工工取取样样：取取H2样样品品，出出气气管管口口向向下下排排气气；取取CO2样品出气管口向上排气。样品出气管口向上排气。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质气体气体空气空气氢气氢气氮气氮气CO2相对比热容（按质量）相对比热容（按质量）114.351.0460.848相对比热容（按体积）10、相对比热容（按体积）111.021.29相对热导率相对热导率16.961.080.638相对传热系数相对传热系数11.51.031.132在气体中氢气在气体中氢气导热能力最好导热能力最好几种气体冷却介质热性能对比几种气体冷却介质热性能对比SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质氢气作为发电机冷却气体的氢气作为发电机冷却气体的优点优点（1）比热11、容大、热导率大）比热容大、热导率大（2）黏度小、密度小）黏度小、密度小（3）介电强度高）介电强度高（4）无毒、无腐蚀性、化学稳定）无毒、无腐蚀性、化学稳定（5）价廉易得）价廉易得SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质易燃易爆易燃易爆是氢气是氢气最主要的化学性质之一最主要的化学性质之一H2+O2 H2Ol 燃烧燃烧l 爆炸爆炸SHANXI E12、LECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质在空气中燃烧范围（体积分数在空气中燃烧范围（体积分数%）4.075.0在空气中爆轰范围（体积分数在空气中爆轰范围（体积分数%）18.059.0在氧气中燃烧范围（体积分数在氧气中燃烧范围（体积分数%）4.6594.0在氧气中爆轰范围（体积分数在氧气中爆轰范围（体积分数%）18.358.9在空气中着火温度在空气中着火温度513、85在氧气中着火温度在氧气中着火温度560着火能（着火能（mJ）0.02燃烧热燃烧热kcal/(g.mol)68火焰温度火焰温度2045氢气燃烧和爆炸性质氢气燃烧和爆炸性质SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质易燃易爆易燃易爆是氢气是氢气最主要的化学性质之一最主要的化学性质之一l爆炸范围宽爆炸范围宽，空气中，空气中4.075.0%可引起爆炸14、。可引起爆炸。l虽虽然然着着火火温温度度高高，在在500以以上上，但但着着火火能能只只 有有0.02mJ0.02mJ，有，有很小火源就能引起着火和爆炸。很小火源就能引起着火和爆炸。l氢氢气气发发生生爆爆炸炸压压力力可可猛猛增增2020倍倍以以上上，当当遇遇到到障障碍碍物物时时反反射射压压力力是是入入射射压压力力的的2 23 3倍倍，冲冲击击波波是是超超音速的。音速的。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC P15、OWER RESEARCH INSTITUTE氢气的性质氢气的性质防止氢气爆炸的防止氢气爆炸的关键关键是是控制浓度控制浓度和和杜绝明火杜绝明火重重点点在在检检修修过过程程、充充排排氢氢过过程程，还还应注意运行过程周围环境。应注意运行过程周围环境。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机内冷水发电机内冷水pH(25)电导率电导率 S/cmS/cm硬度硬度 m16、ol/Lmol/L含铜量含铜量 g/Lg/L7.09.02.087900.10.5105211SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE电解制电解制H2原理和设备原理和设备电解液质量要求电解液质量要求项目项目单位单位含量含量KOHg/L200260全铁全铁mg/L3Cl-mg/L800Na2CO3mg/L100 电解液中常添加少量电解液中常添加少量V2O5等添加剂17、，以便在电等添加剂，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。止电极板腐蚀和改变电极板表面状态。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE电解制电解制H2原理和设备原理和设备电解制电解制H H2 2设备流程设备流程碱液碱液电解槽电解槽氢分离器氢分离器氧分离器氧分离器冷却冷却过滤18、过滤冷却冷却纯水纯水储存储存排放排放压压力力调调节节水泵水泵循环泵循环泵H H2 2O O2 2SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE电解制电解制H2原理和设备原理和设备 应注意的应注意的安全事项安全事项：l 检检修修、启启动动必必须须按按规规程程置置换换并并化化验验 合格合格l 重视重视现场防火现场防火l 防止防止碱液灼伤碱液灼伤SHANXI ELECTRI19、C POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行 发发电电机机运运行行检检修修转转换换时时，为为防防止止氢氢气气与与空空气气接接触触形形成成爆爆炸炸性性气气体体，必必须须用用一一种种中中间间气气体体使使氢氢气气与与空空气气隔隔开开，互互不不接接触触。常常用用的的中中间间气气体体是是二二氧氧化化碳碳，因因二二氧氧化化碳碳是是一一种种不不燃燃烧烧、不不助助燃燃的的惰20、惰性性气气体体，价价格格便便宜宜，密密度度比比氢氢气气和和空空气气重重得多，易于分离得多，易于分离。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行所需气体种类所需气体种类 被置换气体被置换气体 需要气体容积需要气体容积 估计时间估计时间 CO2（纯度（纯度95%）空气空气 180m3 6h 氢气氢气（纯度（纯度96%）CO2 32021、 m3 4h 氢气氢气（纯度（纯度96%）氢气压力提高到氢气压力提高到0.4 MPa 440 m3 1h CO2（纯度（纯度95%）氢气氢气 240 m3 6h 无油压缩空气无油压缩空气 CO2180m3 4h某某600MW机组气体置换所需气体容积和时间机组气体置换所需气体容积和时间 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行密22、封油系统密封油系统 为为防防止止发发电电机机氢氢气气向向外外泄泄漏漏或或漏漏入入空空气气，发发电电机机氢氢冷冷系系统统应应密密封封，但但发发电电机机大大轴轴要要穿穿过过机机壳壳两两端端转转动动，所所以以发发电电机机的的轴轴承承部部位位是是唯唯一一没没有有经经过过严严格格密密封封的的地地方方，一一般般都都采采用用油油密密封封装装置置。在在发发电电机机氢氢气气置置换换和和运运行行中中密密封油系统必须投入正常运行封油系统必须投入正常运行，保持：，保持：氢气压力氢气压力 空侧密封油压空侧密封油压 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHAN23、XI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行安全注意事项：安全注意事项：l杜绝明火杜绝明火。l发电机发电机风压风压试验必须试验必须合格合格。l密封油密封油系统必须投入系统必须投入正常运行正常运行。l整整个个置置换换过过程程中中，发发电电机机内内保保持持一一定定的的压压力力（0.010.03MPa之间之间）。）。l置换置换速度不能太快速度不能太快。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科24、学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行安全注意事项：安全注意事项：l当当发发电电机机为为氢氢气气冷冷却却运运行行时时，补补充充空空气气的的管管路路必必须须隔隔断断，并并加加严严密密的的堵堵板板；当当发发电电机机内内为为空空气气时时，补补充充氢氢气气的的管管路路也也应应隔隔断断，并加装严密堵板并加装严密堵板。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANX25、I ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE发电机发电机H2置换和运行置换和运行安全注意事项：安全注意事项：l置置换换过过程程中中气气体体排排出出管管道道及及气气体体不不易易流流通通的的死死区区，特特别别是是氢氢干干燥燥器器，密密封封油油箱箱，和和发电机下液位信号器等处，发电机下液位信号器等处，应勤排放应勤排放。l必必须须进进行行多多次次分分析析测测试试，保保证证化化验验测测试试结结果果真实可靠真实可靠。SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE山西电力科学研究院山西电力科学研究院