匡亞軍 周撼宇 譚玉昆

（廣東珠海金灣發(fā)電有限公司 廣東珠海高欄港經(jīng)濟區(qū)廣東珠海金灣發(fā)電公司運行部 519000）

前言

氫氣由于其通風(fēng)損耗小、傳熱能力大、流通摩擦阻力小、制取方便等特點，被廣泛用于發(fā)電廠發(fā)電機冷卻降溫。金灣電廠3、4 號機組均為國產(chǎn)600MW 水-氫-氫冷發(fā)電機組，為便于廉價高效的制取氫氣， 電廠自備有由一臺美國Teledyne Energy systems公司生產(chǎn)的HM200 型電解水制取氫氣的發(fā)生器及一臺PDC 公司生產(chǎn)的PDC-4-500 型氫氣壓縮機組成的氫氣發(fā)生器系統(tǒng)一套。

系統(tǒng)以KOH 溶液為介質(zhì)，將除鹽水在電解槽內(nèi)電解后產(chǎn)生氫氣和氧氣，兩種氣體經(jīng)分離干燥后，氧氣排放至空氣中，而氫氣則輸送至壓縮機加壓至氫缸儲存?zhèn)溆茫?系統(tǒng)設(shè)計產(chǎn)氫量11.2Nm3/h，氫氣純度99.9998%，運行時產(chǎn)氫率100%。

一、 產(chǎn)氫率低原因分析

系統(tǒng)自07 年投運以來產(chǎn)氫率一直在97%以上，制滿一氫缸（水容積1.7 立方米，工作壓力120bar）氫氣需用用時12 小時左右， 系統(tǒng)設(shè)計有緊急情況下制氫系統(tǒng)不經(jīng)過氫缸直接往發(fā)電機供氫。

自2012 年年底以來，系統(tǒng)產(chǎn)氫率顯示隨壓縮機出口壓力的升高而逐步下降如表1，壓縮機出口壓力在1500bar 時最低產(chǎn)氫率僅為74%， 同時制滿一氫缸氫氣用時增加到20 個小時左右，制氫效率大大降低， 產(chǎn)氫量無法實現(xiàn)不經(jīng)氫缸直接往發(fā)電機補氫，為盡快恢復(fù)制氫系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行，檢修人員從多方面分析了產(chǎn)氫率低的原因。

1、制氫機故障

制氫機為氫氣的制取設(shè)備，以電解槽為主機，附屬設(shè)備有：氫、氧分離器，氫、氧干燥器，補給水系統(tǒng)，和KOH 電解液系統(tǒng)。缺陷發(fā)生后， 檢修人員幾乎大修維護了一次制氫機， 更換了堿液、各逆止閥及干燥劑等，試運缺陷仍然存在。

2、壓縮機故障

排除制氫機故障后， 由于缺陷顯示產(chǎn)氫率隨壓縮機出口壓力的增加而降低，且制氫機對空排放時產(chǎn)氫率為100%，初步斷定由于壓縮機出力不足無法及時消化系統(tǒng)產(chǎn)氫量而導(dǎo)致了系統(tǒng)產(chǎn)氫率過低。 我廠氫氣壓縮機為PDC-4-500 型氫氣壓縮機為二級壓縮，一二級壓縮頭均通過曲柄將電動機扭矩傳遞給活塞，壓縮潤滑油來推動具有較大壓縮比的金屬膜片組壓縮氫氣， 每一級壓縮頭進出口均設(shè)有逆止閥，以確保氫氣單向流動。

2.1 壓縮機逆止閥故障

每一級壓縮頭進出口氫氣管路均設(shè)有逆止閥一個， 以確保氫氣單向流動， 當(dāng)逆止閥出現(xiàn)故障就會出現(xiàn)氫氣由高壓區(qū)域倒流回低壓區(qū)域，造成壓縮機出力不足，影響產(chǎn)氫率。

2.2 壓縮機油系統(tǒng)故障

壓縮機潤滑油用來傳遞壓力做功， 當(dāng)油壓建立不起來或油噴射泵故障無法及時補充活塞內(nèi)油脂時， 壓縮機膜片組無法得到足夠的壓縮力壓縮氫氣，出力要大受影響。 除去壓縮機油路上的各個逆止閥及安全閥外， 壓縮機活塞及活塞環(huán)也是壓縮機做功的重要元件， 當(dāng)上述任意部件出現(xiàn)問題時均會導(dǎo)致壓縮機出力不足。

2.3 壓縮機膜片組故障

壓縮機膜片用來壓縮氫氣， 當(dāng)膜片或膜片密封組件出現(xiàn)泄露時，無法實現(xiàn)將制氫機產(chǎn)出的低壓氫氣壓縮至高壓的氫缸內(nèi)，系統(tǒng)無法及時消化制氫機所產(chǎn)氫氣，造成產(chǎn)氫率低。

表1 產(chǎn)氫率與壓縮機各級壓力對比表

二、 壓縮機出力修復(fù)

2.1 為確保壓縮機壓縮效率，檢修人員更換壓縮機一、二級壓縮頭進出口芯包式逆止閥，確保氫氣系統(tǒng)單向流動，不發(fā)生高壓回流導(dǎo)致出力降低；

2.2 解體檢查活塞室，發(fā)現(xiàn)壓縮機活塞桿有磨損，聚四氟乙烯活塞環(huán)因使用壽命過長有輕微變形，更換新活塞環(huán)，如圖1；

2.3 檢查壓縮頭膜片組件

解體檢查壓縮機膜片組件，膜片未見裂損，更換密封圈。

2.4 油系統(tǒng)維護

清理油系統(tǒng)各濾網(wǎng)及安全閥等部件，未見異常。

檢修后，試運制氫系統(tǒng)，排空時制氫機產(chǎn)氫率100%，壓力上升至100bar 時產(chǎn)氫率97%，接近設(shè)計值，缺陷消除。

三、 結(jié)論

1) 若制氫機對空排放時產(chǎn)氫率正常， 而制氫時產(chǎn)氫率隨壓縮機出口壓力的增加而降低，基本上是因壓縮機故障引起；

2) 壓縮機是制氫系統(tǒng)的重要部件， 各個逆止閥及油系統(tǒng)需要定期檢查維護才能保證其正常出力。

[1]豆銳.水電解制氫整流裝置故障原因分析與處理方法[J].華東科技,2013(1)∶32-33.

[2]陳士英.水電解制氫設(shè)備工藝流程及常見故障排除[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟,2011(4)∶93-94.

[3]汪家銘.水電解制氫技術(shù)進展及應(yīng)用[J].四川化工,2006,9(1)∶55.