氫氣發(fā)電機

氫氣只在發(fā)電機的腔室中循環(huán)，一般有四個冷風室 ，五個熱風室（四進五出，進是冷風，出是熱風，以200MW為例子），發(fā)電機轉(zhuǎn)子的端部通常有熱套的風扇，運行中是隨著轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的，依靠這兩個風扇將發(fā)電機四角氫氣冷卻器冷卻后的冷風（氫氣）吹入發(fā)電機定轉(zhuǎn)子之間的腔室，然后穿出去，依次穿越冷熱風室，到中間熱風室后，從定子腔室外邊出來，后又經(jīng)四角冷卻器冷卻進行新的循環(huán)。 氫氣是由氫站用電解槽通過電解水制出來的。如果發(fā)電機漏氫氣，或者其他因素造成氫氣壓力低，則可從氫站來的氫氣母管補氣。 如果氫氣純度不合格，則將氫氣從發(fā)電機排出至大氣。

氫冷卻方式的汽輪發(fā)電機要求建立專用的供氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：給發(fā)電機充以氫氣和空氣；進行這兩種氣體的置換，補漏氣；自動監(jiān)視和保持氫的額定壓力和純度。具體地說，氫冷發(fā)電機的氫氣系統(tǒng)主要由氣體分配系統(tǒng)，氣體凈化系統(tǒng)，測量、控制和信號系統(tǒng)及安全消防系統(tǒng)組成，如圖1所示。

氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)氣體分配系統(tǒng)

（1）氫氣分配系統(tǒng)。氫氣分配系統(tǒng)主要由制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、閥門和管路組成。氫冷發(fā)電機的氫氣來自廠內(nèi)制氫站。為了使制氫站在故障或正常檢修時仍能正常供氫，必須備有足夠儲氫罐。全部儲氫罐的有效容積應(yīng)能滿足10天運行的補氫量和置換最大機組一次用氫量的需要。儲氫罐向現(xiàn)場供氫時一般都采用兩根母管同時供氫又互相備用的雙管供氫方式。這樣既可以減少操作量，又可防止備用管腐蝕。

（2）空氣分配系統(tǒng)。氫冷發(fā)電機正常時不允許空氣作為冷卻介質(zhì)，但在氣體置換或風壓試驗時可用空氣為冷卻介質(zhì)。因此，系統(tǒng)中應(yīng)安裝壓縮空氣系統(tǒng)，以保證有可靠的壓縮空氣來源。使用前，壓縮空氣應(yīng)先經(jīng)空氣干燥器干燥后方可進入系統(tǒng)。發(fā)電機充空氣后應(yīng)將系統(tǒng)與氫管路隔絕開，防止氫氣漏人機內(nèi)與空氣形成爆炸性氣體而發(fā)生事故。

氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)氣體凈化系統(tǒng)

氣體凈化系統(tǒng)中的主要設(shè)備有氫氣干燥器和空氣干燥器。

（1）氫氣干燥器。在運行過程中，氫氣吸收進入機內(nèi)的濕氣會發(fā)生強烈的潮濕現(xiàn)象。氫氣受潮對設(shè)備的危害較大，因此氫氣系統(tǒng)加了氫干燥器。氫干燥器利用發(fā)電機風扇前后的壓差作為動力進行循環(huán)，除去氫氣中的水分。常用的氫干燥器有半導體式和吸附式兩種。

（2）空氣干燥器。為了避免將水分帶入機內(nèi)，壓縮空氣進入機內(nèi)前須進行干燥處理。主要采用添加吸附劑的循環(huán)干燥器進行除濕。

氫氣的相對原子質(zhì)量最輕，為1.008，按質(zhì)量計在地殼中只占1%左右。氫氣是一種無色、無嗅、無味、無毒的可燃性氣體，在標準狀態(tài)下其密度僅相當于同體積空氣1/14.5（或6.96%），所以用氫氣作發(fā)電機的冷卻介質(zhì)時，其通風損耗可減少到空氣冷卻時通風損耗的6.96%，從而可使溫升減少，發(fā)電效率提高。

在氣體中，氫氣的導熱能力最好，其導熱系數(shù)是空氣的6.69倍；氫氣具有很大的擴散速度，在距離漏點0.25m處氫氣基本上已完全擴散。因此用氫氣代替空氣作發(fā)電機的冷卻介質(zhì)時，一方面可提高絕緣材料本身的導熱能力，另一方面也能提高絕緣層間隙中的導熱能力，從而提高發(fā)電機的冷卻效果。

另外，氫氣的表面散熱系數(shù)大，是空氣的1.5倍。表面散熱系數(shù)越大，在相同溫差下所散發(fā)的熱量越多，這有利于降低表面溫度差，提高冷卻效果。

氫氣常溫下化學性質(zhì)不太活潑，主要是在標準狀態(tài)下，氫分子的離解能很高，為436kJ/mol。在高溫、光照及催化劑存在的條件下，氫氣是一種非常好的還原劑，它能將許多高價氧化物還原為低價氧化物甚至金屬。

用氫氣作發(fā)電機的冷卻介質(zhì)時，也有一定的缺點，就是氫氣與空氣或氧氣容易形成爆炸性氣體，所以使用時要特別注意安全。