龙新峰
（华南理工大学化工与能源学院强化传热与过程节能教育部重点实验室，广州510640）
摘要：简介了新开发生产的一种用于氢冷发电机的HEAP-30型氢气干燥器，可对发电机用冷却氢气进行机外循环冷却去湿干燥。实际应用证明，HEAP-30型氢气干燥器能确保发电机组内氢气湿度指标达到现行电力行业标准DL/T651-1998的要求，并具有环保、高效、去湿能力大、连续运行稳定、安全可靠等特点，是我国氢冷发电机组氢气去湿干燥的理想设备。
关键词：氢冷发电机；干燥器；氢气干燥；强化传热
中图分类号：TH301.4;TK124文献标识码：B
我国电网主力发电机组绝大部分采用水一氢一氢或全氢冷却方式。氢冷发电机在运行过程中，常由于氢气湿度超标影响运行效率和使用寿命，因而必须作好发电机氢气湿度监测并设法降到标准允许范围之内，以确保大容量氢冷发电机组可靠运行。随着发电机组单机容量不断增大，对氢气质量特别是氢气湿度提出了更严格的要求。因此，开发一种环保高效、去湿能力大、连续运行稳定的在线干燥设备非常重要。
一、干燥方式的选择
迄今为止，所有发电厂用氢气干燥设备均采用吸附式或制冷式。
吸附式干燥器获得的热干氢气露点常在一40℃以下，太干燥，不符合DL/T651-1998标准对氢气湿度低限的规定（露点温度td≤一25℃）。另外，吸附剂在吸附水分的同时，对氢气中的油也有吸附作用，但却不能脱附再生，而致吸附剂中毒失效。吸附干燥过程是一个升温过程，被处理后的H：是热干氢气，不宜用来冷却发电机，且氢气处理量小。因此，此类干燥设备更适合于发电厂制氢站的氢气干燥。制冷式干燥无需任何干燥剂，故不存在干燥剂的浪费、中毒失效和再生问题。制冷式干燥能持续去湿、无需再生、操作简单并能对被干燥的氢气降温，可增强对电机的冷却作用。氢气去湿效率比吸附式高，维护频率和难度较吸附式低。从适用性、可能性、经济性等角度综合考虑，宜选用压缩制冷式氢气干燥方式。
HEAP-30型氢气干燥器研制、开发的目的是：(1)解决机内氢气湿度超标，确保达到国标和现行电力行业标准；(2)解决目前氢气干燥器运行不稳定、维护频繁、维护工作量大、氢气管路结露造成腐蚀等问题。
二、工作原理、结构与性能
1．工作原理
通过机械压缩制冷方式，对发电机内氢气进行机外循环冷却，使其达到所需露点以下，析出的多余水分排入储水箱，再定期排放至水沟，达到降低氢气湿度目的，确保湿度达标。
HEAP-30型氢气干燥器采用单压缩机带双蒸发器方式运行，来自发电机的热湿氢气先进入逆向绕流式氢气热交换器，与冷却去湿后的冷干氢气进行冷热交换，在提高冷干氢气温度的同时，对热湿氢气预冷。经预冷后的热湿氢气流入第一级高效氢气冷却去湿器进行初级冷却去湿，再流入第二级去湿器进行深度冷却去湿。经过这一过程后，被处理的氢气温度能降到一15℃以下，其中的水蒸汽凝结成水和霜或冰，附在蒸发器表面。去湿后的冷干氢气经逆向绕流式氢气热交换器与入口热湿氢气进行热交换，温度上升，再经氢气管道进入发电机组起冷却作用。一段时间后（如8h），启动热气化霜，将去湿器中的冰或霜热化成水流入储水箱。当储水箱的水位达到一定高度时，开启排水阀泄水。
2．结构与性能
HEAP-30型氢气干燥器由制冷去湿干燥和控制与监测三个子系统组成，可全自动运行。制冷系统采用以环保型制冷剂R134a为制冷工质的全到闭机械压缩制冷方式，氢气去湿系统的两大部件是采用由笔者专项研制、并已获中国专利的逆向绕流式氢气热交换器和高效氢气冷却去湿器，这也是整台干燥器的氢气去湿能力达到现行电力行业标准要求的关键部件。两部件通过无缝钢管气焊相连，并通过紫铜管与储水箱钎焊连接。控制与监测系统由中央监控系统和防爆电控柜组成。
三、工业应用与效果
华南理工大学已先后三次为湛江发电厂研制生产了四套HEAP-30型氢气干燥器用于四台300MW发电机组氢气干燥去湿，且每一次均有不同程度的改进。HEAP-30型氢气干燥器能使发电机组内的氢气露点td长期稳定在-12～-8℃之间，绝对湿度d=1～2g/m3氢气干燥指标完全达到GB/T7064-1996中5.5.4款规定和现行电力行业标准DL/T651-1998的要求。
参数文献：
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