330MW ūdeņraža dzesēšanas ģenerators: galvenais dzesēšanas risinājums efektīvai enerģijas ražošanai

Pamatprincipi un sistēmas sastāvs
330 MW ar ūdeņradi dzesējamā ģeneratora dzesēšanas sistēma ir centrēta ap slēgta -cilpas cirkulāciju, nodrošinot precīzu temperatūras kontroli, izmantojot efektīvu ūdeņraža gāzes siltuma apmaiņu. Kopējā sistēma sastāv no četrām galvenajām sastāvdaļām, kas darbojas kopā, lai nodrošinātu stabilu iekārtas darbību.
1. Darba princips
Kad ģenerators darbojas, dzenskrūves ventilatori abos rotora galos virza ūdeņraža gāzi, lai tā slēgtā veidā cirkulētu korpusa iekšpusē, secīgi plūstot caur statora serdes gaisa vadu un rotora tinuma ventilācijas atverēm, absorbējot tinuma un serdeņa radīto siltumu; Pēc siltuma absorbcijas karstā ūdeņraža gāze nonāk ūdeņraža dzesētājā, apmainās ar siltumu ar cirkulējošo ūdeni caurulē, atdziest un atgriežas ģeneratora iekšpusē, lai nepārtraukti noņemtu siltumu. Statora tinuma temperatūru kontrolē drošā diapazonā, kas ir mazāks par vai vienāds ar 90 grādiem, un dzelzs serdes temperatūra ir mazāka par 80 grādiem vai vienāda ar to [7]. Sistēma uztur ūdeņraža tīrību (lielāku vai vienādu ar 98%) un spiedienu (0,3–0,5 MPa), izmantojot ūdeņraža papildināšanas ierīci, vēl vairāk uzlabojot siltumvadītspējas efektivitāti.

Ūdeņraža dzesēšanas tehnoloģijas galvenās priekšrocības
Salīdzinot ar gaisa dzesēšanas un ūdens dzesēšanas risinājumiem, 330 MW ūdeņraža dzesēšanas ģeneratoram ir ievērojamas priekšrocības efektivitātes, enerģijas patēriņa un drošības ziņā, un tas ir īpaši piemērots lielu un vidēju ģeneratoru iekārtu ekspluatācijas vajadzībām.
1. Palieliniet siltuma izkliedes efektivitāti 3-5 reizes
Ūdeņraža siltumvadītspēja ir aptuveni 7 reizes lielāka par gaisa siltumvadītspēju, un tam ir spēcīga plūstamība. Tas var iekļūt šaurās vietās, piemēram, tinumu spraugās un dzelzs serdes spraugās, ātri un vienmērīgi izkliedēt siltumu. Ar tādu pašu slodzi tinuma temperatūra tiek samazināta par 30-50 grādiem, salīdzinot ar gaisa dzesēšanas ierīcēm, ievērojami pagarinot izolācijas kalpošanas laiku.
2. Samaziniet enerģijas patēriņu un uzlabojiet vienības efektivitāti
Ūdeņraža blīvums ir tikai 1/14 no gaisa, un vēja pretestība ir ārkārtīgi maza lielas -ātruma cirkulācijas laikā. Ventilācijas un mehāniskie zudumi ir samazināti par 60% -80%, salīdzinot ar gaisa dzesēšanas iekārtām, kas var palielināt kopējo ģeneratora efektivitāti par 0,7% -1,0% un ietaupīt daudz elektroenerģijas izmaksas gadā.
3. Drošs un uzticams, piemērots lielas slodzes darbībai
Ūdeņradim ir stabilas ķīmiskās īpašības un tas neatbalsta degšanu (tas var eksplodēt tikai tad, ja tas ir sajaukts ar gaisu līdz 4% -75%). Korona izlādes rezultātā tas nerada ozonu un var aizsargāt izolāciju; Tajā pašā laikā sistēma izmanto pilnībā slēgtu hermētisku struktūru un noslēgtu eļļas sistēmu, lai efektīvi novērstu noplūdi un atbilstu 330MW vienības ilgtermiņa pilnas slodzes darbības prasībām.

Galvenie tehniskie punkti
1. Ventilācijas un dzesēšanas dizains
Izmantojot četrās piecās ārā daudzplūsmu ventilācijas sistēmu, rotora korpuss ir sadalīts četrās ieplūdes zonās un piecās izplūdes zonās gar aksiālo virzienu. Rotora tinums izmanto gaisa spraugas frēzēšanas caurumu slīpās plūsmas iekšējo dzesēšanu, un gala tinums izmanto garenisko un šķērsvirziena ūdeņraža iekšējo dzesēšanu, lai nodrošinātu vienmērīgu siltuma izvadīšanu un izvairītos no lokālas pārkaršanas [9].
2. Blīvējums un drošības kontrole
Blīveļļas sistēma izmanto viena plūsmas gredzena blīvējuma flīzes, kas noblīvē spraugu starp rotējošo vārpstu caur eļļas plēvi, lai novērstu ūdeņraža gāzes noplūdi un gaisa iekļūšanu;
Konfigurējiet ūdeņraža žāvētāju, lai adsorbētu mitrumu caur molekulārajiem sietiem un kontrolētu ūdeņraža rasas punktu zem -20 grādiem, lai novērstu izolācijas mitrumu;
Apvienojot ūdeņraža analizatoru ar ziepju ūdens noplūdes noteikšanu, regulāri tiek pārbaudīti atloki, vārsti, gala vāciņi un citi neaizsargāti punkti, lai nodrošinātu, ka noplūdes ātrums atbilst valsts standartiem [15].
3. Tīrības un spiediena kontrole
Ūdeņraža tīrība jāuztur 95% vai augstāka (vēlams 98%), un sistēma automātiski signalizēs, kad tīrība nokrītas līdz 95%; Sistēmas spiediens parasti tiek kontrolēts uz 0,3-0,5 MPa, un augsta spiediena vide var vēl vairāk uzlabot ūdeņraža gāzes siltumvadītspēju, kas piemērota 330 MW lielas slodzes apstākļiem.

Pielietojuma scenāriji un vērtība
330 MW ar ūdeņradi dzesējamos ģeneratorus plaši izmanto liela mēroga termoelektrostacijās, dalītās enerģijas projektos, reģionālajos elektroapgādes centros un citos scenārijos, īpaši piemēroti bāzes slodzes vienībām, kurām nepieciešama ilgstoša- pilnas slodzes darbība.
1. Termobloku pamataprīkojums
Kā 330MW siltumenerģijas bloku pamataprīkojums, ar ūdeņradi dzesējami ģeneratori var pielāgoties superkritisko un ultrasuperkritisko iekārtu siltuma izkliedes vajadzībām, uzlabot bloku elektroenerģijas ražošanas efektivitāti, samazināt iekārtas elektroenerģijas patēriņa ātrumu un samazināt uzturēšanas izmaksas, palīdzot termoblokiem panākt enerģijas taupīšanu un patēriņa samazinājumu [11].
2. Sadalītā enerģija un avārijas barošana
Sadalītās enerģijas projektos 330MW ūdeņraža dzesēšanas ģenerators var elastīgi pielāgoties dažādiem siltuma avotiem, piemēram, gāzes turbīnām un biomasas elektroenerģijas ražošanai, un ātri reaģēt uz slodzes izmaiņām; Kā avārijas elektroapgādes iekārta, tā efektīva siltuma izkliede un stabilas darbības spēja var nodrošināt nepārtrauktu reģionālās elektroenerģijas piegādi elektrotīkla atteices gadījumā.
3. Nozares vērtība un ekonomiskie ieguvumi
Efektivitātes uzlabojums: salīdzinot ar gaisa-dzesēšanas iekārtām, elektroenerģijas ražošanas efektivitāte ir palielinājusies par 0,7%–1,0%, ar gada pieaugumu par aptuveni 2,3–3,3 miljoniem kWh (aprēķināts, pamatojoties uz 7000 darba stundām gadā);
Enerģijas patēriņa samazināšana: Ventilācijas zudumi tiek samazināti par 60% -80%, ietaupot vairāk nekā 1 miljonu kWh rūpnīcas elektroenerģijas gadā un samazinot ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas;
Drošs un uzticams: samaziniet pārkaršanas izraisītu neplānotu dīkstāvi, uzlabojiet aprīkojuma pieejamību un nodrošiniet stabilu barošanu energosistēmā.

Ekspluatācijas, apkopes un drošības standarti
1. Ikdienas apkopes galvenie punkti
Ūdeņraža tīrības, spiediena un noplūdes ātruma ikdienas kontrole. Ja tīrības pakāpe ir zemāka par 98%, ūdeņradis ir savlaicīgi jāpapildina, un, ja tas ir zemāks par 95%, iekārta ir jāizslēdz problēmu novēršanai;
Regulāri notīriet katlakmeni ūdeņraža dzesētāja caurulēs, lai nodrošinātu siltuma pārneses efektivitāti, un savlaicīgi noregulējiet dzesēšanas ūdens plūsmas ātrumu, ja dzesēšanas ūdens temperatūra ir neparasta;
Pārbaudiet eļļas kvalitāti un blīvējuma eļļas sistēmas spiedienu. Blīvējuma eļļas spiedienam vienmēr jābūt par 0,05–0,1 MPa augstākam par ūdeņraža spiedienu, lai novērstu eļļas plēves plīsumu;
Reizi ceturksnī veiciet ūdeņraža noplūdes noteikšanu, izmantojot ūdeņraža analizatoru, lai aptvertu visu sistēmu. Izslēdzot, var izmantot ziepjūdeni, lai pārbaudītu, vai nav noplūdes.
2. Drošības ekspluatācijas standarti
Ūdeņraža aizstāšanai ir jāizmanto CO ₂ kā starpposma vide, stingri ievērojot procesu "vispirms izvadiet ūdeņradi, pēc tam uzpildiet ūdeņradi", lai novērstu ūdeņraža skābekļa maisījuma eksploziju;
Uzstādiet datortelpā ūdeņraža koncentrācijas monitoru ar trauksmes slieksni, kas ir mazāks par vai vienāds ar 1% (tilpuma daļa), un saistītā izplūdes sistēma tiks automātiski palaists;
Operatoriem ir jābūt sertifikātam, lai strādātu, viņiem ir jāzina ūdeņraža dzesēšanas sistēmu avārijas reaģēšanas process un jābūt aprīkotam ar drošības aprīkojumu, piemēram, ugunsdzēšamajiem aparātiem un ķīmisko aizsargtērpu.
Nozares standarti un tehnoloģiju tendences
1. Nozares pamatstandarti
330 MW ar ūdeņradi dzesējama ģeneratora projektēšanai, apkopei un darbībai jāatbilst šādiem valsts standartiem un nozares specifikācijām Nacionālā standarta informācijas sabiedrisko pakalpojumu platformā [14]:
DL/T 1766.4-2021 "Vadlīnijas ūdens ūdeņraža dzesēšanas tvaika turbīnas ģeneratora apkopei, 4. daļa: Ūdeņraža dzesēšanas sistēmas apkope"
NB/T 25068-2017 Tehniskie nosacījumi atomelektrostacijas ģeneratora ūdeņraža eļļas ūdens sistēmai
Nacionālās enerģētikas administrācijas "Divdesmit pieci pretavārijas pasākumi" (precizēt standartu ūdeņraža noplūdes novēršanai: mazāks par vai vienāds ar 0,3 m ³/d ir normāli, lielāks vai vienāds ar 0,3 m ³/d ir plānots defektu novēršanai, un lielāks vai vienāds ar 5 m ³/d) tiek nekavējoties izslēgts)
2. Tehnoloģiju attīstības tendences
Pilnīga ūdeņraža dzesēšanas tehnoloģijas modernizācija: izmantojot ūdeņraža gāzi ar tīrības pakāpi 99,9% vai lielāku kā statora, rotora un dzelzs serdeņa dzesēšanas vidi, aizstājot tradicionālo ūdens ūdeņraža dzesēšanu, vēl vairāk uzlabojot efektivitāti un kontrolējot ūdeņraža noplūdi zem 0,5 m³/d (tikai 40% no valsts standarta);
Inteliģenta pārraudzības un blīvēšanas inovācija: AI un augstas-precizitātes optisko sensoru tehnoloģijas integrēšana, lai panāktu reāllaika-gudru ūdeņraža noplūdes, tīrības un spiediena uzraudzību, vienlaikus optimizējot blīvēšanas ierīces, lai samazinātu noplūdes risku [11];
Zemu zudumu dizaina optimizācija: izmantojot tādas tehnoloģijas kā elastīgais balsts rotora galā un magnētiskais ekranējums statora galā, tiek samazināta mehāniskā vibrācija un zudumi, kā arī tiek pagarināts aprīkojuma kalpošanas laiks.
Kopsavilkums
330MW ar ūdeņradi dzesējamais ģenerators ar tā galvenajām priekšrocībām – efektīvu siltuma izkliedi, zemu enerģijas patēriņu un augstu drošību ir kļuvis par ideālu dzesēšanas risinājumu 330 000 kilovatu līmeņa elektroenerģijas ražošanas vienībām. Tās zinātniskās sistēmas dizains, stingra drošības kontrole un plašā pielietojuma pielāgošanās spēja var ne tikai apmierināt lielu siltumenerģijas bloku un sadalītas enerģijas projektu ilgtermiņa darbības vajadzības, bet arī palīdzēt energosistēmai panākt enerģijas taupīšanu, patēriņa samazināšanu, drošību un stabilitāti. Ar nepārtrauktu inovāciju tehnoloģijām, piemēram, pilnīgai ūdeņraža dzesēšanai un inteliģentai uzraudzībai, 330 MW ūdeņraža dzesēšanas ģenerators demonstrēs plašākas pielietojuma perspektīvas energoiekārtu jomā, nodrošinot galveno atbalstu globālai enerģijas pārveidei.