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浅谈发电厂制氢设备的安全检查与试验

文档作者：夏钰李洋陶其华文档来源：云南华电昆明发电有限公司		点击数：	更新时间： 2021年05月10日
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第32卷第Sl期
2010年7月
华电技术
Huadian Technology
V01．32 No．S1
Ju1．2010
浅谈发电厂制氢设备的安全检查与试验
夏钰，李洋，陶其华
(云南华电昆明发电有限公司，云南安宁650308)
摘要：制氢设备的日常维护与检修是保证发电机安全运行的一项重要工作。针对火力发电厂DQ一10／3．2型中压水
电解制氢装置的特点，论述了制氢系统检修前退氢置换的过程，介绍了制氢系统的检查与试验方法以及检修试验后投运
时应注意的问题，为制氢设备的检修、试验提供参考。
关键词：氢气置换；安全检查；试验；投运
中图分类号：TM 621．8 文献标志码：B 文章编号：1674—1951(2010)S1一OO44—03
O 引言
氢气传热系数大且易扩散，一直被发电厂作为
发电机的冷却介质来使用，但由于氢气渗透性强，与
空气中氧气混合后容易发生爆炸而造成严重的事
故，因此，制氢设备的日常维护与检修是保证发电机
安全运行的一项重要工作。
云南华电昆明发电有限公司的DQ一10／3．2型
中压水电解制氢装置，至今已使用5年，针对该设备
的特点，浅谈该设备检查与试验的具体措施。
1 制氢系统的氢气置换
为防止设备中的氢气与空气中的氧气发生反应
而爆炸，在设备检修前，必须对该部分设备进行退氢
置换¨ 。置换前应准备好铜质工具并截断至发电
机的补氢总阀，确保氢气贮存罐与制氢设备管道切
断隔离，贮存罐与罐之间也应做好隔断，必要时增加
堵板。
1．1 氢发生处理器及其管道的退氢
将电解槽内碱液输送至碱液箱后，确保系统与
氢气贮存罐和发电机彻底隔绝，调整管道回路各三
通阀和四通阀，使氢气、氧气能分别从氢气和氧气放
空口排出，打开氢气和氧气放空总阀，将压力卸至
常压。
关闭制氢系统与外界连接的所有阀门，从碱液
过滤器排气阀处接人氮气，使用减压阀控制氮气瓶
出口压力为0．2～0．3 MPa，系统压力升至1 MPa时
停止充氮，关闭碱液过滤器排气门，打开氢气、氧气
放空总阀，将系统压力减至0．05 MPa。继续重复以
上操作2～3次后，在系统取样口处测试氢气和氮气
的质量分数，当氢的质量分数小于2％ 、氮气的质量
收稿日期：2010—02—23
分数大于98％ 时，置换合格。
1．2 氢气贮存罐的退氢
首先，确定氢罐进气门关严后，打开顶部放空阀
进行放气卸压。
气罐内压力放至大气压时，从氢罐底部排污管
安装临时管道，接通工业水，打开氢罐排污门、取样
门、顶部放空阀及工业水进水阀，用水将氢气从顶部
压出，至顶部放空管及取样管大量出水后，退氢完
毕，方可关闭工业水进水及氢罐底部排污门。氢气
贮存罐结构示意图如图1所示。
制氢系统来氢气
图1 氢气贮存罐结构示意图
氢罐进水完毕后，将进气门处用铜质工具拆开，
用氮气从制氢系统氢气储存罐进气框架总阀处向氢
罐方向进行吹扫，氢的质量分数小于2％ 为合格。
2 制氢系统的检查与试验
为保证发电机和制氢系统的安全运行，制氢设
备应每隔3—5年进行一次大修，如有机会应每年小
第s1期 夏钰，等：浅谈发电厂制氢设备的安全检查与试验 ·45·
修1次，制氢系统在每次大、小修后应进行相应的检
查与试验。氢气贮存罐应根据技质监局锅发
[1999]154号文《压力容器安全技术监察规程》定
期进行检查和试验。
2．1 制氨设备大、小修后的检查与试验
制氢设备大／小修管道、设备装复后应进行管道
的气密性试验，若电解槽进行了大修，还需进行电解
槽的水压试验，以保证设备运行时的安全性。
2．1．1 电解槽的水压试验
电解槽大修后，需进行水压试验。可将电解槽
各进、出口阀门解开后加装临时管道进行水压试验，
试验压力为2．94 MPa。增压后若表面干燥无泄漏
则可以恢复管道连接，意在进行下一步管路的气密
性试验。
2．1．2 氢发生处理器管道的气密性试验
将蒸馏水打入氢气、氧气分离器液位计中部位
置，关闭制氢系统与外部连接的所有阀门，打开系统
内所有阀门并关闭氢气、氧气分离器液位计的上、下
阀门。
从碱液过滤器排气门充人氮气，观察氧气分离
器和氢气分离器出口的压力表，系统压力缓慢升至
3．34 MPa后停止充氮，关闭碱液过滤器排气门。用
肥皂水检查系统内所有阀门、接头、法兰连接处以及
管路的焊口部位有无泄漏，如有泄漏则需排除缺陷
后继续检查至不漏为止。
检漏完毕后，将压力升至3．34 MPa，将系统对
外阀门全部关严，保持几个小时，观察压力变化，平
均每小时压力下降小于试验压力的0．5％ 则视为
合格。
2．1．3 制氢框架2至氢气贮存罐管路气密性试验
在各氢气贮存罐进气门解开后，关闭进气门，从
制氢框架2充氮口处充入氮气，压力升至2．94 MPa
后停止充氮，关闭充氮门。用肥皂水检查框架2至
氢气贮存罐管路的所有阀门、接头、法兰连接处以及
管路的焊口部位有无泄漏，如有泄漏应排除缺陷后
继续检查至不漏为止。
2．2 氢气贮存罐的检查和试验
云南华电昆明发电有限公司氢气贮存罐被评为
3级压力容器，根据技质监局锅发[1999]154号文
《压力容器安全技术监察规程》的要求，需要做以下
检查和试验¨ ：
(1)每年对贮存罐安全阀进行校验；
(2)每3年对贮存罐进行内、外部检查；
(3)每6年进行1次水压试验。
2．2．1 氢气贮存罐的水压试验
氢气贮存罐进水完毕后，若不进行内、外部检
查，可以不放水直接进行水压试验。若须检查，则应
在检查工作完毕后重新进水，保证水充满容器。
试验时，将增压泵接在氢罐底部排污门处，增压
至2．94 MPa后停止加压，关闭排污门。检查氢罐表
面、阀门、接头、法兰连接处以及管路的焊口部位有
无泄漏，如有泄漏应排除缺陷后继续检查，直至不漏
为止。
水压试验应在天气晴朗干燥时进行，以便于
观察。
2．2．2 氢气贮存罐的其他检查与试验
云南华电昆明发电有限公司制氢系统氢罐为2
备1用，设计时为便于校验安全阀，在安全阀前加装
了1个阀门。可以购买同型号、同规格的安全阀，送
有检查资质的单位进行校验后分时段对3个氢罐上
的安全阀进行更换。这样，可以缩短氢罐的停用时
间，更好地保证发电机的安全运行。更换安全阀时
工作人员应注意遵守氢站安全管理规定，将氢罐卸
压并用氮气置换至合格，关闭进、出口阀门及安全阀
前阀门后，用铜质工具更换原安全阀。
在进水退氢后，放尽水打开人ZfLl'q，由有检查资
质的单位进行氢罐的内、外部检查。
3 制氢系统检修及试验后的投运
制氢系统检修后，为了防止运行中氢气与氧气
混合而产生氢爆，同样需要进行氮气一氢气置换，这
也是保证设备安全运行的重要步骤。
3．1 氢发生处理器及氢气管道检修试验后首次
投运
制氢设备、电解槽及其管道在检修完毕后一般
都要充氮进行气密性试验，若检查后无泄漏，不必将
氮气放掉，应在相关取样点进行氧气质量分数或氮
气质量分数的测定，当氧气的质量分数小于2％ 或
氮气的质量分数大于98％ 时则表示合格可以投运，
若达不到要求则应继续充氮，直至氧气的质量分数
降低至合格范围内。投运前须将系统压力降至
0．3～0．4MPa。
检修后首次投运前，应用蒸馏水清洗电解槽并
清理电解槽表面，以去除检修中存留在设备内、外部
的金属碎屑和其他杂物。
投运前将蒸馏水用碱液循环泵打入电解槽，使
氢发生处理器中蒸馏水液位升至氧分离器中部，停
泵排气后，再次启动循环泵，循环冲洗0．5 h以上，
将液体排出，如此反复进行1～2次，至排出清液为
止。之后再配置碱液按照以上方法进行清洗，清洗
完毕后排掉碱液，重新配置电解碱液备用。
投运时，按照操作规程投运氢发生处理器，定时
· 46· 华电技术 第32卷
在氢发生处理器取样口监视制氢纯度，当氢气的质量
分数大于99．5％时，则可向制氢框架2及制氢框架2
至储氢罐管道进行补氢(注意关闭补氢管道至储氢罐
的截止门)，并在取样口取样测定氢气的质量分数，当
氢气的质量分数大于99．5％时，停止补氢。
3．2 储氢罐检修后的首次投运
当制氢框架2来氢气合格后，可向氢气储存罐
充氢。充氢前，应先将氢罐内充满水，防止罐内带有
氧气。若进行过水压试验，应打开底部排污门，将罐
内压力降低至0．2～0．3 MPa。
充氢时，先打开储氢罐底部排污门，之后再打开
氢罐进气门进行氢气置换。置换时运行人员应在现
场监督，当发现底部排污门出水带气时应关闭底部
排污门并继续向罐内充氢。充氢时，应每隔0．5 h
排污1次，直至压力达到工作压力后停止充氢。氢
罐停止充氢后，应每隔2 h排污1次，将罐内水分排
走并在取样门处进行氢气纯度及湿度的分析，当氢
气的质量分数大于99．5％ 、露点温度小于一30℃时
则可以投入备用。设备投入备用后，仍应每班定期
排污1次，夜晚温度较低时排污效果更好。
氢罐首次投人使用并向机组补氢后，应严格监
视发电机氢气露点温度并调整好发电机氢气冷凝干
燥器的运行方式，防止露点超标而引起设备氢脆。
4 结束语
近年来，由于国家对电力工业要求“上大压小”
以降低能源消耗以及大容量机组的不断启用，氢冷
发电机被越来越广泛地使用，制氢系统的安全运行、
检修也成为火力发电厂的一项重大的课题，为了杜
绝氢气安全事故的发生，保证制氢系统的健康运行
成为了安全生产的重要任务之一。本文介绍的氢罐
灌水置换方法，可以节约成本、减少氮气和二氧化碳
的用量、缩短检修时间，特别是在需要进行水压试验
时可以不放水进行压力测试，简单易行。
参考文献：
[1]GB 4962—85，氢气使用安全技术规程[S]．
[2]《火力发电职业技能培训教材》编委会．电厂化学设备检
修[M]．北京：中国电力出版社，2004．
(编辑：刘芳)
作者简介：
夏钰(198l一)，女，上海人，助理工程师，从事电厂化学
方面的工作。
李洋(1983一)，男，云南昆明人，助理工程师，从事电厂
环保管理方面的工作。
陶其华(1966一)，女，云南玉溪人，高级工程师，从事电
厂化学方面的工作。
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(上接第38页)常出现开关不到位的现象，经检查
发现：气源管路上针形阀流通截面过小，进入气缸的
气流量小；因气缸存在一定的漏流量，气缸内压力不
够致使阀门开关不到位。将针形阀换为球阀后，气
动阀开关不到位现象明显减少。
4．3 斗链提升机跳闸
2锅炉石子煤斗链提升机运行中经常过载跳
闸，经检查发现，斗链提升机至埋刮板机落料管角过
小，落料管经常堵塞造成斗链提升机过载跳闸。在
2锅炉小修中，将斗链提升机加高600 mm，加大落
料管倾斜度，斗链提升机跳闸缺陷消除。
5 改造效果
(1)石子煤清运系统投运后，磨煤机运行的可
靠性提高。由于磨煤机的石子煤得到了及时排放，
磨煤机刮板磨损速度减慢，内部部件损坏次数明显
减少，磨煤机运行电流每台平均下降5～7A，节电效
果明显，磨煤机运行的可靠性大大提高。
(2)彻底解决了石子煤排放时的粉尘污染。在
石子煤排放过程中，几乎没有粉尘外溢的情况发生，
锅炉房内工作环境得到了彻底改善。
6 结束语
论述了云南华电昆明发电有限公司 1锅炉、 2
锅炉石子煤输送系统改造情况，在磨煤机石子煤量
增大的情况下，解决了设备安全、经济输送的问题，
提高了磨煤机运行可靠性，解决了现场环境污染严
重的问题。虽然该系统还存在一些缺陷，但经过不
断摸索和改进，该系统会逐步进入成熟阶段。
(编辑：王书平)
作者简介-
陈静波(1966一)，男，云南昆明人，工程师，从事火力发
电厂生产检修管理方面的工作。

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