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淺談發(fā)電廠制氫設(shè)備的安全檢查與試驗(yàn)

文檔作者：夏鈺李洋陶其華文檔來源：云南華電昆明發(fā)電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月10日
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第32卷第Sl期
2010年7月
華電技術(shù)
Huadian Technology
V01．32 No．S1
Ju1．2010
淺談發(fā)電廠制氫設(shè)備的安全檢查與試驗(yàn)
夏鈺，李洋，陶其華
(云南華電昆明發(fā)電有限公司，云南安寧650308)
摘要：制氫設(shè)備的日常維護(hù)與檢修是保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。針對(duì)火力發(fā)電廠DQ一10／3．2型中壓水
電解制氫裝置的特點(diǎn)，論述了制氫系統(tǒng)檢修前退氫置換的過程，介紹了制氫系統(tǒng)的檢查與試驗(yàn)方法以及檢修試驗(yàn)后投運(yùn)
時(shí)應(yīng)注意的問題，為制氫設(shè)備的檢修、試驗(yàn)提供參考。
關(guān)鍵詞：氫氣置換；安全檢查；試驗(yàn)；投運(yùn)
中圖分類號(hào)：TM 621．8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674—1951(2010)S1一OO44—03
O 引言
氫氣傳熱系數(shù)大且易擴(kuò)散，一直被發(fā)電廠作為
發(fā)電機(jī)的冷卻介質(zhì)來使用，但由于氫氣滲透性強(qiáng)，與
空氣中氧氣混合后容易發(fā)生爆炸而造成嚴(yán)重的事
故，因此，制氫設(shè)備的日常維護(hù)與檢修是保證發(fā)電機(jī)
安全運(yùn)行的一項(xiàng)重要工作。
云南華電昆明發(fā)電有限公司的DQ一10／3．2型
中壓水電解制氫裝置，至今已使用5年，針對(duì)該設(shè)備
的特點(diǎn)，淺談該設(shè)備檢查與試驗(yàn)的具體措施。
1 制氫系統(tǒng)的氫氣置換
為防止設(shè)備中的氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)
而爆炸，在設(shè)備檢修前，必須對(duì)該部分設(shè)備進(jìn)行退氫
置換¨ 。置換前應(yīng)準(zhǔn)備好銅質(zhì)工具并截?cái)嘀涟l(fā)電
機(jī)的補(bǔ)氫總閥，確保氫氣貯存罐與制氫設(shè)備管道切
斷隔離，貯存罐與罐之間也應(yīng)做好隔斷，必要時(shí)增加
堵板。
1．1 氫發(fā)生處理器及其管道的退氫
將電解槽內(nèi)堿液輸送至堿液箱后，確保系統(tǒng)與
氫氣貯存罐和發(fā)電機(jī)徹底隔絕，調(diào)整管道回路各三
通閥和四通閥，使氫氣、氧氣能分別從氫氣和氧氣放
空口排出，打開氫氣和氧氣放空總閥，將壓力卸至
常壓。
關(guān)閉制氫系統(tǒng)與外界連接的所有閥門，從堿液
過濾器排氣閥處接人氮?dú)?，使用減壓閥控制氮?dú)馄?
出口壓力為0．2～0．3 MPa，系統(tǒng)壓力升至1 MPa時(shí)
停止充氮，關(guān)閉堿液過濾器排氣門，打開氫氣、氧氣
放空總閥，將系統(tǒng)壓力減至0．05 MPa。繼續(xù)重復(fù)以
上操作2～3次后，在系統(tǒng)取樣口處測(cè)試氫氣和氮?dú)?
的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2％ 、氮?dú)獾馁|(zhì)量
收稿日期：2010—02—23
分?jǐn)?shù)大于98％ 時(shí)，置換合格。
1．2 氫氣貯存罐的退氫
首先，確定氫罐進(jìn)氣門關(guān)嚴(yán)后，打開頂部放空閥
進(jìn)行放氣卸壓。
氣罐內(nèi)壓力放至大氣壓時(shí)，從氫罐底部排污管
安裝臨時(shí)管道，接通工業(yè)水，打開氫罐排污門、取樣
門、頂部放空閥及工業(yè)水進(jìn)水閥，用水將氫氣從頂部
壓出，至頂部放空管及取樣管大量出水后，退氫完
畢，方可關(guān)閉工業(yè)水進(jìn)水及氫罐底部排污門。氫氣
貯存罐結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。
制氫系統(tǒng)來氫氣
圖1 氫氣貯存罐結(jié)構(gòu)示意圖
氫罐進(jìn)水完畢后，將進(jìn)氣門處用銅質(zhì)工具拆開，
用氮?dú)鈴闹茪湎到y(tǒng)氫氣儲(chǔ)存罐進(jìn)氣框架總閥處向氫
罐方向進(jìn)行吹掃，氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2％ 為合格。
2 制氫系統(tǒng)的檢查與試驗(yàn)
為保證發(fā)電機(jī)和制氫系統(tǒng)的安全運(yùn)行，制氫設(shè)
備應(yīng)每隔3—5年進(jìn)行一次大修，如有機(jī)會(huì)應(yīng)每年小
第s1期 夏鈺，等：淺談發(fā)電廠制氫設(shè)備的安全檢查與試驗(yàn) ·45·
修1次，制氫系統(tǒng)在每次大、小修后應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的檢
查與試驗(yàn)。氫氣貯存罐應(yīng)根據(jù)技質(zhì)監(jiān)局鍋發(fā)
[1999]154號(hào)文《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》定
期進(jìn)行檢查和試驗(yàn)。
2．1 制氨設(shè)備大、小修后的檢查與試驗(yàn)
制氫設(shè)備大／小修管道、設(shè)備裝復(fù)后應(yīng)進(jìn)行管道
的氣密性試驗(yàn)，若電解槽進(jìn)行了大修，還需進(jìn)行電解
槽的水壓試驗(yàn)，以保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)的安全性。
2．1．1 電解槽的水壓試驗(yàn)
電解槽大修后，需進(jìn)行水壓試驗(yàn)?？蓪㈦娊獠?
各進(jìn)、出口閥門解開后加裝臨時(shí)管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，
試驗(yàn)壓力為2．94 MPa。增壓后若表面干燥無泄漏
則可以恢復(fù)管道連接，意在進(jìn)行下一步管路的氣密
性試驗(yàn)。
2．1．2 氫發(fā)生處理器管道的氣密性試驗(yàn)
將蒸餾水打入氫氣、氧氣分離器液位計(jì)中部位
置，關(guān)閉制氫系統(tǒng)與外部連接的所有閥門，打開系統(tǒng)
內(nèi)所有閥門并關(guān)閉氫氣、氧氣分離器液位計(jì)的上、下
閥門。
從堿液過濾器排氣門充人氮?dú)猓^察氧氣分離
器和氫氣分離器出口的壓力表，系統(tǒng)壓力緩慢升至
3．34 MPa后停止充氮，關(guān)閉堿液過濾器排氣門。用
肥皂水檢查系統(tǒng)內(nèi)所有閥門、接頭、法蘭連接處以及
管路的焊口部位有無泄漏，如有泄漏則需排除缺陷
后繼續(xù)檢查至不漏為止。
檢漏完畢后，將壓力升至3．34 MPa，將系統(tǒng)對(duì)
外閥門全部關(guān)嚴(yán)，保持幾個(gè)小時(shí)，觀察壓力變化，平
均每小時(shí)壓力下降小于試驗(yàn)壓力的0．5％ 則視為
合格。
2．1．3 制氫框架2至氫氣貯存罐管路氣密性試驗(yàn)
在各氫氣貯存罐進(jìn)氣門解開后，關(guān)閉進(jìn)氣門，從
制氫框架2充氮口處充入氮?dú)?，壓力升?．94 MPa
后停止充氮，關(guān)閉充氮門。用肥皂水檢查框架2至
氫氣貯存罐管路的所有閥門、接頭、法蘭連接處以及
管路的焊口部位有無泄漏，如有泄漏應(yīng)排除缺陷后
繼續(xù)檢查至不漏為止。
2．2 氫氣貯存罐的檢查和試驗(yàn)
云南華電昆明發(fā)電有限公司氫氣貯存罐被評(píng)為
3級(jí)壓力容器，根據(jù)技質(zhì)監(jiān)局鍋發(fā)[1999]154號(hào)文
《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，需要做以下
檢查和試驗(yàn)¨ ：
(1)每年對(duì)貯存罐安全閥進(jìn)行校驗(yàn)；
(2)每3年對(duì)貯存罐進(jìn)行內(nèi)、外部檢查；
(3)每6年進(jìn)行1次水壓試驗(yàn)。
2．2．1 氫氣貯存罐的水壓試驗(yàn)
氫氣貯存罐進(jìn)水完畢后，若不進(jìn)行內(nèi)、外部檢
查，可以不放水直接進(jìn)行水壓試驗(yàn)。若須檢查，則應(yīng)
在檢查工作完畢后重新進(jìn)水，保證水充滿容器。
試驗(yàn)時(shí)，將增壓泵接在氫罐底部排污門處，增壓
至2．94 MPa后停止加壓，關(guān)閉排污門。檢查氫罐表
面、閥門、接頭、法蘭連接處以及管路的焊口部位有
無泄漏，如有泄漏應(yīng)排除缺陷后繼續(xù)檢查，直至不漏
為止。
水壓試驗(yàn)應(yīng)在天氣晴朗干燥時(shí)進(jìn)行，以便于
觀察。
2．2．2 氫氣貯存罐的其他檢查與試驗(yàn)
云南華電昆明發(fā)電有限公司制氫系統(tǒng)氫罐為2
備1用，設(shè)計(jì)時(shí)為便于校驗(yàn)安全閥，在安全閥前加裝
了1個(gè)閥門。可以購(gòu)買同型號(hào)、同規(guī)格的安全閥，送
有檢查資質(zhì)的單位進(jìn)行校驗(yàn)后分時(shí)段對(duì)3個(gè)氫罐上
的安全閥進(jìn)行更換。這樣，可以縮短氫罐的停用時(shí)
間，更好地保證發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。更換安全閥時(shí)
工作人員應(yīng)注意遵守氫站安全管理規(guī)定，將氫罐卸
壓并用氮?dú)庵脫Q至合格，關(guān)閉進(jìn)、出口閥門及安全閥
前閥門后，用銅質(zhì)工具更換原安全閥。
在進(jìn)水退氫后，放盡水打開人ZfLl'q，由有檢查資
質(zhì)的單位進(jìn)行氫罐的內(nèi)、外部檢查。
3 制氫系統(tǒng)檢修及試驗(yàn)后的投運(yùn)
制氫系統(tǒng)檢修后，為了防止運(yùn)行中氫氣與氧氣
混合而產(chǎn)生氫爆，同樣需要進(jìn)行氮?dú)庖粴錃庵脫Q，這
也是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要步驟。
3．1 氫發(fā)生處理器及氫氣管道檢修試驗(yàn)后首次
投運(yùn)
制氫設(shè)備、電解槽及其管道在檢修完畢后一般
都要充氮進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，若檢查后無泄漏，不必將
氮?dú)夥诺?，?yīng)在相關(guān)取樣點(diǎn)進(jìn)行氧氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)或氮
氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，當(dāng)氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2％ 或
氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98％ 時(shí)則表示合格可以投運(yùn)，
若達(dá)不到要求則應(yīng)繼續(xù)充氮，直至氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
降低至合格范圍內(nèi)。投運(yùn)前須將系統(tǒng)壓力降至
0．3～0．4MPa。
檢修后首次投運(yùn)前，應(yīng)用蒸餾水清洗電解槽并
清理電解槽表面，以去除檢修中存留在設(shè)備內(nèi)、外部
的金屬碎屑和其他雜物。
投運(yùn)前將蒸餾水用堿液循環(huán)泵打入電解槽，使
氫發(fā)生處理器中蒸餾水液位升至氧分離器中部，停
泵排氣后，再次啟動(dòng)循環(huán)泵，循環(huán)沖洗0．5 h以上，
將液體排出，如此反復(fù)進(jìn)行1～2次，至排出清液為
止。之后再配置堿液按照以上方法進(jìn)行清洗，清洗
完畢后排掉堿液，重新配置電解堿液備用。
投運(yùn)時(shí)，按照操作規(guī)程投運(yùn)氫發(fā)生處理器，定時(shí)
· 46· 華電技術(shù) 第32卷
在氫發(fā)生處理器取樣口監(jiān)視制氫純度，當(dāng)氫氣的質(zhì)量
分?jǐn)?shù)大于99．5％時(shí)，則可向制氫框架2及制氫框架2
至儲(chǔ)氫罐管道進(jìn)行補(bǔ)氫(注意關(guān)閉補(bǔ)氫管道至儲(chǔ)氫罐
的截止門)，并在取樣口取樣測(cè)定氫氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)
氫氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99．5％時(shí)，停止補(bǔ)氫。
3．2 儲(chǔ)氫罐檢修后的首次投運(yùn)
當(dāng)制氫框架2來氫氣合格后，可向氫氣儲(chǔ)存罐
充氫。充氫前，應(yīng)先將氫罐內(nèi)充滿水，防止罐內(nèi)帶有
氧氣。若進(jìn)行過水壓試驗(yàn)，應(yīng)打開底部排污門，將罐
內(nèi)壓力降低至0．2～0．3 MPa。
充氫時(shí)，先打開儲(chǔ)氫罐底部排污門，之后再打開
氫罐進(jìn)氣門進(jìn)行氫氣置換。置換時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)在現(xiàn)
場(chǎng)監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)底部排污門出水帶氣時(shí)應(yīng)關(guān)閉底部
排污門并繼續(xù)向罐內(nèi)充氫。充氫時(shí)，應(yīng)每隔0．5 h
排污1次，直至壓力達(dá)到工作壓力后停止充氫。氫
罐停止充氫后，應(yīng)每隔2 h排污1次，將罐內(nèi)水分排
走并在取樣門處進(jìn)行氫氣純度及濕度的分析，當(dāng)氫
氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99．5％ 、露點(diǎn)溫度小于一30℃時(shí)
則可以投入備用。設(shè)備投入備用后，仍應(yīng)每班定期
排污1次，夜晚溫度較低時(shí)排污效果更好。
氫罐首次投人使用并向機(jī)組補(bǔ)氫后，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)
視發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)溫度并調(diào)整好發(fā)電機(jī)氫氣冷凝干
燥器的運(yùn)行方式，防止露點(diǎn)超標(biāo)而引起設(shè)備氫脆。
4 結(jié)束語(yǔ)
近年來，由于國(guó)家對(duì)電力工業(yè)要求“上大壓小”
以降低能源消耗以及大容量機(jī)組的不斷啟用，氫冷
發(fā)電機(jī)被越來越廣泛地使用，制氫系統(tǒng)的安全運(yùn)行、
檢修也成為火力發(fā)電廠的一項(xiàng)重大的課題，為了杜
絕氫氣安全事故的發(fā)生，保證制氫系統(tǒng)的健康運(yùn)行
成為了安全生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。本文介紹的氫罐
灌水置換方法，可以節(jié)約成本、減少氮?dú)夂投趸?
的用量、縮短檢修時(shí)間，特別是在需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)
時(shí)可以不放水進(jìn)行壓力測(cè)試，簡(jiǎn)單易行。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB 4962—85，氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程[S]．
[2]《火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材》編委會(huì)．電廠化學(xué)設(shè)備檢
修[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2004．
(編輯：劉芳)
作者簡(jiǎn)介：
夏鈺(198l一)，女，上海人，助理工程師，從事電廠化學(xué)
方面的工作。
李洋(1983一)，男，云南昆明人，助理工程師，從事電廠
環(huán)保管理方面的工作。
陶其華(1966一)，女，云南玉溪人，高級(jí)工程師，從事電
廠化學(xué)方面的工作。
<> ●< > ●<> ●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●< > ●( )●<> ●< > ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●<> ● <> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ● <> ●<> ●<> ‘◇ ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> ●<> 00 ●<> ●
(上接第38頁(yè))常出現(xiàn)開關(guān)不到位的現(xiàn)象，經(jīng)檢查
發(fā)現(xiàn)：氣源管路上針形閥流通截面過小，進(jìn)入氣缸的
氣流量??；因氣缸存在一定的漏流量，氣缸內(nèi)壓力不
夠致使閥門開關(guān)不到位。將針形閥換為球閥后，氣
動(dòng)閥開關(guān)不到位現(xiàn)象明顯減少。
4．3 斗鏈提升機(jī)跳閘
2鍋爐石子煤斗鏈提升機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常過載跳
閘，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，斗鏈提升機(jī)至埋刮板機(jī)落料管角過
小，落料管經(jīng)常堵塞造成斗鏈提升機(jī)過載跳閘。在
2鍋爐小修中，將斗鏈提升機(jī)加高600 mm，加大落
料管傾斜度，斗鏈提升機(jī)跳閘缺陷消除。
5 改造效果
(1)石子煤清運(yùn)系統(tǒng)投運(yùn)后，磨煤機(jī)運(yùn)行的可
靠性提高。由于磨煤機(jī)的石子煤得到了及時(shí)排放，
磨煤機(jī)刮板磨損速度減慢，內(nèi)部部件損壞次數(shù)明顯
減少，磨煤機(jī)運(yùn)行電流每臺(tái)平均下降5～7A，節(jié)電效
果明顯，磨煤機(jī)運(yùn)行的可靠性大大提高。
(2)徹底解決了石子煤排放時(shí)的粉塵污染。在
石子煤排放過程中，幾乎沒有粉塵外溢的情況發(fā)生，
鍋爐房?jī)?nèi)工作環(huán)境得到了徹底改善。
6 結(jié)束語(yǔ)
論述了云南華電昆明發(fā)電有限公司 1鍋爐、 2
鍋爐石子煤輸送系統(tǒng)改造情況，在磨煤機(jī)石子煤量
增大的情況下，解決了設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)輸送的問題，
提高了磨煤機(jī)運(yùn)行可靠性，解決了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染嚴(yán)
重的問題。雖然該系統(tǒng)還存在一些缺陷，但經(jīng)過不
斷摸索和改進(jìn)，該系統(tǒng)會(huì)逐步進(jìn)入成熟階段。
(編輯：王書平)
作者簡(jiǎn)介-
陳靜波(1966一)，男，云南昆明人，工程師，從事火力發(fā)
電廠生產(chǎn)檢修管理方面的工作。

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