何天驕陳躍明

浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司

0 引言

嘉興電廠3#和4#發(fā)電機及7#和8#發(fā)電機均采用單流環(huán)式密封油系統(tǒng)。3#和4#機組為660 MW亞臨界機組，密封油系統(tǒng)采用東方電機股份有限公司（以下簡稱東方電機）提供的帶高真空凈油裝置的密封油系統(tǒng)；7#和8#機組為1 000 MW超超臨界機組，密封油系統(tǒng)采用上海汽輪發(fā)電機有限公司（以下簡稱上海電機）提供的帶低真空凈油裝置及浮動油的密封油系統(tǒng)。雖然兩者均為單流環(huán)式密封油系統(tǒng)，但流程設計及凈油裝置上存在較大差異，兩者發(fā)電機氫氣純度也存在明顯差異。兩個公司給出的發(fā)電機氫氣純度合格值差別較大，其中3#和4#發(fā)電機氫氣純度合格值為98%，7#和8#發(fā)電機氫氣純度合格值為96%。

1 兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)介紹及對比

1.1 660 MW東方電機密封油系統(tǒng)

電機密封油系統(tǒng)見圖1。系統(tǒng)流程：主機潤滑油→主機潤滑油供油管→真空油箱→密封油泵→濾網→油氫差壓調節(jié)閥→發(fā)電機密封瓦→氫側回油（空側回油不經過擴大槽和浮子油箱直接回空氣析出箱）→擴大槽→浮子油箱→空氣析出箱→主機潤滑油回油管→主機油箱。

圖1660 MW東方電機密封油系統(tǒng)圖

圖2 1 000 MW上海電機密封油系統(tǒng)圖

1.2 1 000 MW上海電機密封油系統(tǒng)

電機密封油系統(tǒng)見圖2。正常運行時，密封油泵從密封油真空油箱中抽取密封油，然后通過冷卻器和濾網把密封油送到發(fā)電機密封環(huán)，向密封環(huán)提供的密封油分別以大約相同的流量通過軸與密封環(huán)間的間隙流向密封環(huán)的氫側及空側。從密封環(huán)空側排出的密封油直接流入密封油儲油箱，再返回到密封油真空油箱；從密封環(huán)氫側排出的密封油先進入發(fā)電機軸承前室的消泡箱，然后到氫側密封油箱，再返回到密封油真空箱。

1.3 兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)對比

1.3.1 兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)參數對比

兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)參數對比見表1。

表1 兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)參數對比

1.3.2 兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)差異

正常運行時東方電機的密封油均由主機潤滑油系統(tǒng)供應，回油全部返回至主機潤滑油系統(tǒng)，整個密封油路呈開環(huán)式，不單獨設置冷卻器。上海電機的密封油系統(tǒng)為循環(huán)式系統(tǒng)，密封油在密封油路中循環(huán)流動，主機潤滑油僅負責排補油，故設置了冷油器。

東方電機的密封油真空箱真空維持在-96 kPa左右運行，而上海電機的密封油真空油箱真空僅維持在約-40 kPa以上，其凈化效果亞于東方電機。由于設計理念及機型容量差異，上海電機密封油的流量、壓力、油氫差壓均大于東方電機密封油系統(tǒng)，密封油與氫氣的接觸面積也相對大。

2 氫氣純度低的危害

氫氣純度過低會對發(fā)電機組造成下列影響：

1)混雜在氫氣中的有害氣體會造成發(fā)電機絕緣老化，鐵芯及金屬部件的腐蝕。

2)氫氣純度下降會導致冷卻效率降低，造成發(fā)電機內構件的局部過熱。

3)氫氣純度下降，氣體密度增大，會增加發(fā)電機的通風損耗，降低發(fā)電機的運行效率。根據美國G．E公司介紹，一臺運行氫壓為0．5 MPa，容量為907 MW的氫冷發(fā)電機，其氫氣純度從98%下降到95%時，摩擦和通風損耗大約增加32%,即相當于損失685 kW，平均每下降1%對應約228 kW。單獨通過定冷水溫升情況折算出功率，對嘉興電廠4號機的簡單計算，發(fā)電機氫氣純度提高1%，定冷水減少約270 kW的吸熱功率，相當于發(fā)電機減少約270 kW的摩擦和通風損耗。

4)氫氣純度下降至74%以下，可能引起氫氣爆炸。

為提高發(fā)電機氫氣純度，需要進行排補氫操作，增加了人員的工作量和耗氫量，影響發(fā)電機組的運行經濟性和安全性。

3 影響氫氣純度的因素分析

發(fā)電機補氫來源為廠內制氫站，根據化學檢驗報告，補氫品質能夠得到保證，每次補氫純度均在99．5%之上。

根據運行經驗，影響氫氣純度的主要因素為密封油油質。密封油對發(fā)電機氫氣純度的影響，主要在于密封油內部不可避免地含有微量氣體、水分，在密封油與氫氣接觸時，密封油內部氣體和水分會揮發(fā)并釋放到氫氣中，使氫氣受到污染，氫氣純度下降。為了降低密封油帶入的其他氣體和水分，需要將密封油提純，提前將密封油內部氣體、水分析出。東方電機及上海電機的密封油系統(tǒng)均布置了真空式提純裝置，但由于參數差異，密封油提純效果差別較大，同時上海電機的密封油與氫氣的接觸面積大，導致發(fā)電機氫氣純度出現了較大差異。

4 解決措施及優(yōu)化建議

4.1 東方電機密封油系統(tǒng)

嘉興電廠3#發(fā)電機氫氣純度曾常年低于98%運行，即使對3#發(fā)電機進行排補氫工作，也很難將氫氣純度提高至98%。而同期4#發(fā)電機氫氣純度維持在98%以上運行。

通過一系列排查分析，發(fā)現3#機密封油真空箱液位偏低，提高3#機密封油真空箱的真空會導致3#機密封油泵出力波動，影響機組安全，因此當時為了機組的安全，沒有刻意追求提高密封油真空箱的真空以提高發(fā)電機氫氣純度。在2013年3#機組大修期間，對3#機密封油真空箱補油浮球閥進行了調整，最終提高了密封油真空箱的液位。在此之后將3#機密封油真空箱的真空提高，密封油泵出力穩(wěn)定，波動情況消失。但由于3#機密封油真空泵排氣管道內凝水會倒流回密封油真空泵內，不及時排污更換油質，密封油真空泵出力會降低，密封油真空箱真空仍得不到保障，故3#發(fā)電機氫氣純度仍經常不合格。由于4#機密封油真空箱液位較高，密封油真空泵排氣管道安裝角度較好，沒有凝水倒流至密封油真空泵內，密封油真空泵出力沒有受到影響，因而4#發(fā)電機氫氣能夠維持高純度運行。

為此對3#機密封油真空泵排氣管道排水口進行了改造，消除了凝水倒流對密封油真空泵出力的影響，最終3#發(fā)電機氫氣純度提高到98%的合格值以上，在最近幾個月內3#、4#發(fā)電機氫氣純度甚至均超過了99%。

4.2 上海電機密封油系統(tǒng)

7#、8#發(fā)電機氫氣純度合格值為96%，與具有雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)的發(fā)電機氫氣純度合格值相同，低于東方電機的氫氣純度合格值。雖然合格值標準較低，在運行中7#、8#發(fā)電機氫氣純度卻時常會出現不達標的情況。

從密封油流程角度，7#、8#發(fā)電機密封油接觸到空氣的比例要比由主機潤滑油供應的3#、4#發(fā)電機密封油小，油中含其他氣體量應明顯低于3、4號發(fā)電機密封油，但氫氣純度卻明顯低于98%，未體現閉式循環(huán)密封油系統(tǒng)的優(yōu)勢。相比而言導致發(fā)電機氫氣純度偏低的原因主要在于7#、8#發(fā)電機密封油真空油箱的真空不高，凈化效果不佳，這是從原設計帶來的問題，不可避免。但是，有時達不到96%的合格值，由此說明現場存在缺陷或設備工作異常的情況。

系統(tǒng)在運行中，時常會發(fā)現密封油排油煙風機排氣管道及進氣管道，以及密封油真空泵排氣管道有油水積聚，若不及時排放，將會導致密封油排油煙風機及密封油真空泵的出力不足。由于密封油真空泵排氣管道接入密封油排油煙風機進口管道，因此，密封油排油煙風機的出力也會在一定程度上影響密封油真空泵的出力，在運行中這些情況經常發(fā)生。若此時氫氣去濕裝置工作異常，將加劇氫氣純度的下降，氫氣純度往往達不到合格值標準。

通過恢復氫氣去濕裝置的正常運行、加強對密封油排油煙風機管道及密封油真空泵排煙管道的放水排污工作，7號發(fā)電機氫氣純度已優(yōu)于合格值。

4.3 系統(tǒng)優(yōu)化建議

通過以上分析及現場對氫氣純度達標治理的經驗總結，上海電機的密封油系統(tǒng)有優(yōu)化空間，其氫氣純度可得到大幅度提升。參考東方電機密封油系統(tǒng)，結合上海電機密封油系統(tǒng)的現場布置，可將上海電機密封油真空油箱安裝高度提高約2 m，并將上海電機密封油真空泵更換為大出力密封油真空泵，以將密封油真空油箱的真空能提至接近東方電機產品的水平，在加強密封油凈化效果的同時，避免影響密封油泵的出力，最終上海電機氫氣純度可提升并優(yōu)于東方電機的氫氣純度合格值水平。

5 總結

兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)在流程、參數上的差異，導致了發(fā)電機氫氣純度的明顯差異。通過分析兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)在運行中影響發(fā)電機氫氣純度的原因，經實際操作，成功解決了兩種發(fā)電機氫氣純度不達標的問題。