Generator răcit cu hidrogen de 330 MW: soluția de răcire de bază pentru o generare eficientă de energie

Principii de bază și compoziția sistemului
Sistemul de răcire al generatorului de 330 MW răcit cu hidrogen este centrat în jurul circulației în buclă închisă-, realizând un control precis al temperaturii prin schimbul eficient de căldură a hidrogenului gazos. Sistemul general constă din patru componente cheie, care lucrează împreună pentru a asigura funcționarea stabilă a echipamentului.
1. Principiul de funcționare
Când generatorul funcționează, ventilatoarele elicei de la ambele capete ale rotorului antrenează hidrogenul gazos pentru a circula într-o manieră închisă în interiorul carcasei, curgând prin conducta de aer a miezului statorului și orificiile de ventilație a înfășurării rotorului în secvență, absorbind căldura generată de înfășurare și miez; După absorbția căldurii, hidrogenul fierbinte intră în răcitorul cu hidrogen, schimbă căldură cu apa care circulă în interiorul tubului, se răcește și revine în interiorul generatorului pentru a elimina în mod continuu căldura. Temperatura înfășurării statorului este controlată într-un interval de siguranță mai mic sau egal cu 90 de grade, iar temperatura miezului de fier este mai mică sau egală cu 80 de grade [7]. Sistemul menține puritatea hidrogenului (mai mare sau egală cu 98%) și presiunea (0,3-0,5 MPa) printr-un dispozitiv de completare cu hidrogen, îmbunătățind și mai mult eficiența conductibilității termice.

Avantajele de bază ale tehnologiei de răcire cu hidrogen
În comparație cu soluțiile de răcire cu aer și cu apă, generatorul de 330 MW răcit cu hidrogen are avantaje semnificative în ceea ce privește eficiența, consumul de energie și siguranță, potrivit în special pentru nevoile operaționale ale unităților generatoare mari și mijlocii-.
1. Creșteți eficiența disipării căldurii de 3-5 ori
Conductivitatea termică a hidrogenului este de aproximativ 7 ori mai mare decât cea a aerului și are o fluiditate puternică. Poate pătrunde în spații înguste, cum ar fi golurile de înfășurare și fantele miezului de fier, disipând rapid și uniform căldura. Sub aceeași sarcină, temperatura înfășurării este redusă cu 30-50 de grade în comparație cu unitățile răcite cu aer, prelungind foarte mult durata de viață a izolației.
2.Reduceți consumul de energie și îmbunătățiți eficiența unității
Densitatea hidrogenului este de numai 1/14 din aer, iar rezistența vântului este extrem de mică în timpul circulației cu viteză mare-. Pierderile de ventilație și mecanice sunt reduse cu 60% -80% în comparație cu unitățile răcite cu aer, ceea ce poate crește eficiența generală a generatorului cu 0,7% -1,0% și poate economisi o mulțime de costuri de energie electrică anual.
3. Sigur și fiabil, potrivit pentru funcționarea cu sarcină mare
Hidrogenul are proprietăți chimice stabile și nu susține arderea (poate exploda doar atunci când este amestecat cu aer până la 4% -75%). Nu produce ozon sub descărcare corona și poate proteja izolația; În același timp, sistemul adoptă o structură etanșă complet închisă și un sistem de ulei sigilat pentru a preveni în mod eficient scurgerile și pentru a îndeplini cerințele de funcționare pe termen lung la sarcină maximă ale unității de 330MW.

Puncte tehnice cheie
1. Design de ventilație și răcire
Adoptând un sistem de ventilație cu flux multiplu patru în cinci, corpul rotorului este împărțit în patru zone de intrare și cinci zone de ieșire de-a lungul direcției axiale. Înfășurarea rotorului adoptă o răcire internă cu curgere oblică, iar înfășurarea finală adoptă răcirea internă longitudinală și transversală cu hidrogen pentru a asigura descărcarea uniformă a căldurii și pentru a evita supraîncălzirea locală [9].
2. Etanșare și control de siguranță
Sistemul de etanșare cu ulei adoptă o plăci de etanșare cu un singur inel, care etanșează golul dintre arborele rotativ printr-o peliculă de ulei pentru a preveni scurgerea hidrogenului și intrarea aerului;
Configurați un uscător cu hidrogen pentru a absorbi umezeala prin site moleculare și pentru a controla punctul de rouă a hidrogenului sub -20 de grade pentru a preveni umezirea izolației;
Prin combinarea unui analizor de urme de hidrogen cu detectarea scurgerilor de apă cu săpun, se efectuează inspecții regulate pe flanșe, supape, capace de capăt și alte puncte vulnerabile pentru a se asigura că rata de scurgere îndeplinește standardele naționale [15].
3. Monitorizarea purității și presiunii
Puritatea hidrogenului trebuie menținută la 95% sau mai mult (de preferință 98%), iar sistemul va alarma automat când puritatea scade la 95%; Presiunea sistemului este de obicei controlată la 0,3-0,5MPa, iar mediul de înaltă presiune poate îmbunătăți și mai mult conductivitatea termică a hidrogenului gazos, potrivit pentru condiții de încărcare mare de 330 MW .

Scenarii de aplicare și valoare
Generatoarele răcite cu hidrogen de 330 MW sunt utilizate pe scară largă în-centrale termice la scară mare, proiecte de energie distribuită, centre regionale de alimentare cu energie și alte scenarii, potrivite în special pentru unitățile de sarcină de bază care necesită funcționare pe termen lung-la sarcină completă.
1. Echipamente de bază ale unităților de energie termică
Fiind echipamentul central al unităților termice de 330 MW, generatoarele răcite cu hidrogen se pot adapta la nevoile de disipare a căldurii ale unităților supercritice și ultrasupercritice, pot îmbunătăți eficiența de generare a energiei a unităților, pot reduce consumul de energie al centralei și pot reduce costurile de întreținere, ajutând unitățile termice să obțină conservarea energiei și reducerea consumului [11].
2. Energie distribuită și alimentare de urgență
În proiectele de energie distribuită, generatorul de 330 MW răcit cu hidrogen se poate adapta în mod flexibil la diverse surse de căldură, cum ar fi turbinele cu gaz și generarea de energie pe biomasă, și poate răspunde rapid la schimbările de sarcină; Ca echipament de alimentare cu energie de urgență, disiparea eficientă a căldurii și capacitatea de funcționare stabilă pot asigura furnizarea continuă a energiei regionale în caz de defecțiune a rețelei electrice.
3. Valoarea industriei și beneficiile economice
Îmbunătățirea eficienței: în comparație cu unitățile răcite cu aer-, eficiența generării de energie a crescut cu 0,7% -1,0%, cu o creștere anuală de aproximativ 2,3-3,3 milioane kWh (calculat pe baza a 7000 de ore de funcționare pe an);
Reducerea consumului de energie: Pierderile de ventilație sunt reduse cu 60% -80%, economisind peste 1 milion kWh de energie electrică din fabrică anual și scăzând costurile de operare și întreținere;
Safe and reliable: Reduce unplanned downtime caused by overheating, improve equipment availability, and ensure stable power supply to the power system.

Standarde de operare, întreținere și siguranță
1. Puncte cheie ale întreținerii zilnice
Monitorizarea zilnică a purității hidrogenului, presiunii și ratei de scurgere. Dacă puritatea este sub 98%, hidrogenul trebuie completat în timp util, iar dacă este sub 95%, mașina trebuie oprită pentru depanare;
Curățați în mod regulat detartrajul din interiorul tuburilor de răcire cu hidrogen pentru a asigura eficiența transferului de căldură și ajustați debitul apei de răcire în timp util atunci când temperatura apei de răcire este anormală;
Verificați calitatea uleiului și presiunea sistemului de ulei de etanșare. Presiunea uleiului de etanșare trebuie să fie întotdeauna cu 0,05-0,1 MPa mai mare decât presiunea hidrogenului pentru a preveni ruperea peliculei de ulei;
Efectuați detectarea scurgerilor de hidrogen o dată pe trimestru, folosind un analizor de urme de hidrogen pentru a acoperi întregul sistem. La oprire, se poate folosi apă cu săpun pentru a verifica dacă există scurgeri.
2. Standarde de funcționare de siguranță
Înlocuirea hidrogenului necesită utilizarea CO ₂ ca mediu intermediar, urmând cu strictețe procesul de „descărcare mai întâi a hidrogenului, apoi încărcarea hidrogenului” pentru a preveni explozia amestecului de hidrogen oxigen;
Instalați un monitor al concentrației de hidrogen în sala de calculatoare, cu un prag de alarmă mai mic sau egal cu 1% (fracție de volum), iar sistemul de evacuare conectat va porni automat;
Operatorii trebuie să dețină un certificat pentru a lucra, să fie familiarizați cu procesul de răspuns în caz de urgență al sistemelor de răcire cu hidrogen și să fie echipați cu echipamente de siguranță, cum ar fi stingătoare de incendiu și costume de protecție chimică.
Standarde din industrie și tendințe tehnologice
1. Standardele de bază ale industriei
Proiectarea, întreținerea și exploatarea unui generator de 330 MW răcit cu hidrogen trebuie să respecte următoarele standarde naționale și specificații industriale de pe Platforma Serviciului Public de Informații Standarde Naționale [14]:
DL/T 1766.4-2021 „Orientări pentru întreținerea generatorului de turbină cu abur răcit cu hidrogen cu apă cu hidrogen Partea 4: Întreținerea sistemului de răcire cu hidrogen”
NB/T 25068-2017 Condiții tehnice pentru sistemul de apă cu hidrogen ulei al generatorului centralei nucleare
„Douăzeci și cinci de măsuri anti-accidente” ale Administrației Naționale pentru Energie (clarifică standardul de gestionare a scurgerilor de hidrogen: mai puțin sau egal cu 0,3 m ³/d este normal, mai mare sau egal cu 0,3 m ³/d este planificat pentru eliminarea defectelor și mai mare sau egal cu 5 m ³/d este imediat oprit)
2. Tendințe de dezvoltare tehnologică
Actualizare completă a tehnologiei de răcire cu hidrogen: utilizarea hidrogenului gazos cu o puritate mai mare sau egală cu 99,9% ca mediu de răcire pentru stator, rotor și miez de fier, înlocuind răcirea tradițională cu hidrogen cu apă, îmbunătățind în continuare eficiența și controlând scurgerea de hidrogen sub 0,5 m³/d (doar 40% din standardul național);
Monitorizare inteligentă și inovație de etanșare: integrarea AI și a tehnologiei de detectare optică de{0}}înaltă precizie pentru a realiza-monitorizarea inteligentă în timp real a scurgerilor, purității și presiunii hidrogenului, optimizând în același timp dispozitivele de etanșare pentru a reduce riscurile de scurgere [11];
Optimizarea proiectării cu pierderi reduse: prin utilizarea unor tehnologii precum suport elastic la capătul rotorului și ecranare magnetică la capătul statorului, vibrațiile mecanice și pierderile sunt reduse, iar durata de viață a echipamentului este prelungită.
Rezumat
Generatorul de 330 MW răcit cu hidrogen, cu avantajele sale principale de disipare eficientă a căldurii, consum redus de energie și siguranță ridicată, a devenit o soluție ideală de răcire pentru unitățile de generare a energiei de 330000 kilowați. Designul său științific al sistemului, controlul strict al siguranței și adaptabilitatea extinsă a aplicațiilor nu numai că pot satisface nevoile operaționale pe termen lung-unităților mari de energie termică și proiectelor de energie distribuită, dar ajută și sistemul de alimentare să obțină conservarea energiei, reducerea consumului, siguranță și stabilitate. Odată cu inovarea continuă a tehnologiilor precum răcirea completă cu hidrogen și monitorizarea inteligentă, generatorul de 330 MW răcit cu hidrogen va demonstra perspective mai largi de aplicare în domeniul echipamentelor electrice, oferind suport de bază pentru transformarea energiei globale.