專利名稱：環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氣去濕干燥方法與裝置，更詳細地是涉及一種用于發(fā)電廠制氫氣站、氫冷發(fā)電機組冷卻氫氣干燥的高效環(huán)保制冷式氫氣干燥方法及其裝置。
背景技術(shù)：
我國電網(wǎng)主力電機組(200～600MW)絕大部分采用水-氫-氫或全氫冷卻方式，運行中，常常由于氫源濕度大、含水密封油漏人機內(nèi)且過大、水冷壁泄漏、內(nèi)部線棒、水接頭、水盒等部位滲水等原因，使發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度增高。氫氣濕度超標會嚴重影響發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子繞組的對地絕緣性，也會加速保護環(huán)的應(yīng)力腐蝕，從而影響發(fā)電機組的效率和發(fā)電廠的運行安全。近十幾年來，氫冷發(fā)電機組中發(fā)生的20多起端部繞組短路擊穿事故和10多起護環(huán)斷裂事故，除制造質(zhì)量缺陷、運行、維護不良等原因外，氫氣濕度嚴重超標是其中的主要原因。
采用吸附原理的干燥器，獲得的熱干氫氣露點Td常在-40℃以下，氫氣太干燥，會造成絕緣墊塊收縮，引起固定結(jié)構(gòu)松弛，甚至絕緣墊塊會產(chǎn)生裂紋，也不符合現(xiàn)行電力行業(yè)標準DL/T 651-1998(氫冷發(fā)電機氫氣濕度的技術(shù)要求)中第5.1款規(guī)定，即允許濕度的低限為露點Td＝-25℃。國產(chǎn)發(fā)電機普遍漏油嚴重，易引起吸附劑中毒失效。吸附干燥過程是一個升溫過程，被處理后的氫氣是熱干氫氣，這與氫氣用來冷卻發(fā)電機的作用不相符。因此該類干燥器還需配備油氣分離裝置和水冷裝置用來冷卻被加熱了的氫氣。從原理上來說，吸附式干燥器更適合制氫站的氫氣干燥。制冷式氫氣干燥具有去濕與降溫雙重功能，被處理后的氫氣為冷干氫氣，較吸附式的去濕與升溫后生成的熱干氫氣更適合氫氣對氫冷發(fā)電機的冷卻作用。
目前的制冷式氫氣干燥器的制冷深度和干燥程度很難滿足現(xiàn)行電力行業(yè)標準DL/T 651-1998對發(fā)電機組內(nèi)氫氣濕度的要求。根據(jù)對多個電廠氫氣濕度的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)機內(nèi)氫氣濕度普遍偏高，與新標準還有一定的差距。且或多或少地存在運行性能不穩(wěn)定、機外腐蝕嚴重、達不到在線干燥、集中控制等問題。隨著國家環(huán)保執(zhí)法力度加強，以氟里昂R12或R22作制冷劑的制冷干燥技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處，提供一種可高效地將被處理的氫氣溫度降到所需露點以下，并且環(huán)保節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡潔、連續(xù)去濕能力大、全自動操作、干燥程度深、安全穩(wěn)定性好的高效環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置。
本發(fā)明的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，主要包括深冷側(cè)熱力膨脹閥1)、初冷側(cè)熱力膨脹閥2)、供液三通閥3)、回氣三通閥4)、制冷壓縮機5)、低壓表6)、壓力控制器7)、高壓表8)、空氣冷凝器9)、儲液罐10)、截止閥11)、干燥過濾器12)、視液鏡13)、電磁閥14)、排水閥15)、儲水罐16)、深冷去濕干燥器17)、初冷去濕干燥器18)、電氣控制柜19)、繞流式熱交換器20)；深冷去濕干燥器17)通過紫銅管經(jīng)深冷側(cè)熱力膨脹閥1)與供液三通閥3)相連，初冷去濕干燥器18)通過紫銅管經(jīng)初冷側(cè)熱力膨脹閥2)與供液三通閥3)相連，電磁閥14)通過紫銅管經(jīng)供液三通閥3)分別與深冷側(cè)熱力膨脹閥1)和初冷側(cè)熱力膨脹閥2)相連，干燥過濾器12)通過紫銅管經(jīng)視液鏡13)與電磁閥14)相連，儲液罐10)通過紫銅管經(jīng)截止閥11)與干燥過濾器12)相連，制冷壓縮機5)排氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)空氣冷凝器9)與儲液罐10)相連，制冷壓縮機5)吸氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)回氣三通閥4)分別與初冷去濕干燥器18)和深冷去濕干燥器17)相連，繞流式熱交換器20)熱濕氫氣出口通過管道與初冷去濕干燥器18)相連，繞流式熱交換器20)冷千氫氣入口通過管道與深冷去濕干燥器17)相連，初冷去濕干燥器18)排水口通過管道與儲水罐16)頂部相連，深冷去濕干燥器17)排水口通過管道與儲水罐16)頂部相連，深冷去濕干燥器17)壓力平衡接口通過管道與儲水罐16)頂部相連，儲水罐16)通過管道與排水閥15)相連接。
繞流式熱交換器采用全焊接同軸套管結(jié)構(gòu)，兩同軸套管間設(shè)有環(huán)向繞帶，被處理后的冷干氫氣走內(nèi)管，熱濕氫氣在兩同軸套管間沿環(huán)向繞帶流動，并且熱、冷氫氣為逆向流動。
初冷去濕干燥器由密封的鋼質(zhì)方形盒子及安裝在其中的高效蒸發(fā)器芯子構(gòu)成。
深冷去濕干燥器由密封的鋼質(zhì)方形盒子及安裝在其中的高效蒸發(fā)器芯子構(gòu)成，其后側(cè)設(shè)有測溫安裝置位和氫氣平衡接口。
儲水罐與排水閥相連的接口位置在儲水罐底部。
深冷去濕干燥器和初冷去濕干燥器器壁表面以及相連的管道包裹有絕熱材料。
本發(fā)明的工作原理采用環(huán)保制冷劑(如R134a)，利用機械壓縮制冷同時對初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器的內(nèi)部空間進行降溫，熱濕氫氣先進入繞流式熱交換器與冷卻去濕后的冷干氫氣進行換熱，再流入初冷去濕干燥器進行初級冷卻，最后流入深冷去濕干燥器進行深度冷卻，在這一連續(xù)過程中，采用增大傳熱面積、延長接觸時間、破壞層流邊界層等方法來強化氫氣的冷卻，將被處理的氫氣溫度降到所需露點以下，致使氫氣中的水蒸汽凝結(jié)成水、冰或霜，達到氫氣干燥，冰或霜附在高效蒸發(fā)器芯子表面，一段時間后，停止制冷，啟動熱氣化霜，將兩個去濕干燥器中的冰或霜熱化成水流入儲水箱，水位達到一定高度時，開啟排水閥泄水。
繞流式熱交換器為全焊接同軸套管結(jié)構(gòu)，具有較高的承壓強度(1.0MPa)，兩套管間設(shè)有環(huán)向繞帶，被處理后的冷干氫氣走內(nèi)筒，熱濕氫氣在兩同軸套管間沿環(huán)向繞帶流動，并通過設(shè)置進、出口接口的位置，使得進、出口氫氣能逆向流動。這一結(jié)構(gòu)能使其在同等體積下，通過增大傳熱面積、延長接觸時間、破壞層流邊界層等方法強化進出口氫氣的換熱，有效地實現(xiàn)進口氫氣預(yù)冷、出口氫氣預(yù)熱的效果。冷氫氣走內(nèi)筒，熱氫氣走外筒，不僅減小了氫氣冷卻去濕器的熱負荷，也避免了器壁、及與出口相連的采用隔熱處理了的管路出現(xiàn)結(jié)露，引起管路腐蝕、生銹等現(xiàn)象，具有較好的節(jié)能效果。
對于氫氣干燥子系統(tǒng)的氫氣流程而言，初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器為串聯(lián)連接，并且結(jié)構(gòu)相似，深冷去濕干燥器僅比初冷去濕干燥器多了測溫安裝置位和氫氣平衡接口。兩個氫氣去濕器均由高效蒸發(fā)器芯子和去濕器外殼組成，高效蒸發(fā)器芯子安裝在密封的鋼質(zhì)方形盒子(去濕器外殼)中，氫氣與高效蒸發(fā)器芯子直接接觸，接觸面積大。當氫氣在交錯的管片間流動時，產(chǎn)生強烈湍流，具有很高的總傳熱系數(shù)。并且是單路供液，成對使用。因此，制冷劑在高效蒸發(fā)器芯子的銅管內(nèi)以-20℃左右蒸發(fā)時，被處理氫氣的溫度能降到-15℃以下。該氫氣冷卻去濕器結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，承壓能力在0.55MPa以上，高于氫氣的運行工況(0.3MPa)，完全滿足電力行業(yè)對氣密性、承壓性等安全運行要求。管道、器壁表面包裹有隔熱性好的絕熱材料，避免了外壁表面過冷結(jié)露現(xiàn)象。
儲水罐為圓柱形結(jié)構(gòu)，端部設(shè)有液位觀察孔，在其頂部有3個接口，1個通過鋼管與初冷去濕干燥器底部出水口相連，其它2個分別與深冷去濕干燥器底部出水口和壓力平衡口相連，與排水閥相連的排水接口位置在儲水罐底部，以產(chǎn)生水封效果。
考慮到電力法關(guān)于電力生產(chǎn)的環(huán)保要求，本發(fā)明裝置中的制冷子系統(tǒng)選用環(huán)保制冷劑(如R134a)作制冷系統(tǒng)的制冷工質(zhì)，為了提高本裝置的安全性、可靠性、可維護性、工藝性等要求，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且氫氣流程上的管路和部件及關(guān)鍵制冷管路采用全焊接結(jié)構(gòu)。
為控制本發(fā)明裝置的自動運行，電氣控制子系統(tǒng)根據(jù)氫氣去濕子系統(tǒng)中被處理的氫氣濕度參數(shù)對制冷子系統(tǒng)進行控制，制冷壓縮機的運行或停止、熱力膨脹閥的開啟度均由在線露點監(jiān)測儀發(fā)出電信號給電氣控制子系統(tǒng)完成。為提高裝置運行的安全性，電氣控制子系統(tǒng)設(shè)置了制冷壓縮機組高、低壓保護，相序保護，斷相保護，過流、過壓、短路保護。電氣控制柜可對深冷去濕干燥器內(nèi)氫氣的壓力、溫度、濕度進行在線監(jiān)控，各參數(shù)采用曲線形式給出，并記錄歷史數(shù)據(jù)，供分析用。
本發(fā)明環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置的工作流程如下氫氣的冷卻干燥流程啟動空冷式全封閉制冷壓縮機，環(huán)保型制冷劑R134a從儲液罐中經(jīng)截止閥、干燥過濾器、視液鏡、電磁閥、供液三通閥分別向初冷側(cè)熱力膨脹閥和深冷側(cè)熱力膨脹閥供液，經(jīng)熱力膨脹閥減壓膨脹后分別流向初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器，各自在去濕干燥器中的高效蒸發(fā)器芯子內(nèi)蒸發(fā)吸熱，從而對初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器的內(nèi)部空間中的氫氣進行降溫，然后在制冷壓縮機的吸力下經(jīng)回氣三通閥通過回氣管抽回至制冷壓縮機，制冷壓縮機再對其進行壓縮后排向空氣冷凝器，在空氣冷凝器中被冷凝成液態(tài)，流入儲液罐，完成一個制冷循環(huán)。來自發(fā)電機組的熱濕氫氣從進口管先進入繞流式熱交換器與冷卻去濕后的冷干氫氣進行冷熱氫氣熱交換，其目的是在提高去濕后的冷干氫氣溫度的同時，對熱濕氫氣進行預(yù)冷。經(jīng)預(yù)冷后的熱濕氫氣流入初冷去濕干燥器進行初級冷卻去濕，再流入深冷去濕干燥器進行深度冷卻去濕，經(jīng)過這一連續(xù)過程后，被處理的氫氣溫度能降到-15℃以下，致使氫氣中的水蒸汽凝結(jié)成水、霜或冰，霜或冰附在蒸發(fā)器表面。去濕后的冷干氫氣經(jīng)繞流式熱交換器與入口熱濕氫氣進行熱交換，溫度上升，再經(jīng)氫氣管道進入發(fā)電機組，對發(fā)電機組進行冷卻，因氫氣流量大，經(jīng)過20分鐘后，發(fā)電機組內(nèi)氫氣露點可達到-12℃～-8℃。
熱氣化霜流程一段時間后，需要對附在高效蒸發(fā)器芯子表面的霜或冰進行化霜時，電氣控制子系統(tǒng)根據(jù)氫氣去濕子系統(tǒng)中被處理的氫氣濕度參數(shù)發(fā)出信號，使制冷壓縮機停止運行并關(guān)閉電磁閥，制冷子系統(tǒng)不再對初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器的內(nèi)部空間中的氫氣進行降溫，熱濕氫氣直接流過初冷去濕干燥器和深冷去濕干燥器內(nèi)的高效蒸發(fā)器芯子表面，將兩個去濕干燥器中附在高效蒸發(fā)器芯子表面的霜或冰加熱使其化成水，經(jīng)排水口通過鋼管流入儲水箱，水位達到一定高度時，開啟排水閥泄水。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明采用機械制冷、氫氣逐步分級冷卻降溫方法和通過增大傳熱面積、延長接觸時間、破壞層流邊界層等措施可有效地將被處理的氫氣溫度降到所需較低露點以下；2、以環(huán)保型制冷劑(如R134a)為制冷工質(zhì)，滿足了電力法關(guān)于電力生產(chǎn)的環(huán)保要求。采用空冷式全封閉壓縮機組及部分關(guān)鍵制冷管路焊接結(jié)構(gòu)，確保了制冷系統(tǒng)能長期穩(wěn)定、安全可靠地運行且安裝簡單；3、電氣控制子系統(tǒng)可根據(jù)氫氣去濕子系統(tǒng)中被處理的氫氣濕度參數(shù)對制冷子系統(tǒng)進行控制，整個控制過程準確而靈敏，全部干燥/去濕過程可按程控過程自動完成。如配置微機中央控制系統(tǒng)時，運行人員可在集控室對本裝置進行控制，各參數(shù)采用曲線形式給出，并記錄歷史數(shù)據(jù)，供分析用；4、裝置中，與氫氣接觸的表面，以及運行中低于環(huán)境溫度的表面采用不銹鋼，并包裹有隔熱性好的絕熱材料，以避免外壁表面過冷結(jié)露，有效地防止了腐蝕較嚴重這一現(xiàn)象。當裝置處于雙機運行工作方式時，氫氣流向的切換采用氫路防爆技術(shù)；5、氫氣流程上的管路和相關(guān)部件均采用全焊接結(jié)構(gòu)，并在儲水罐中采用水封結(jié)構(gòu)，有效地防止了氫氣泄漏，最大限度地減少了維護工作量。大容量蓄水罐使得長達兩周才需手動排水一次，進一步防止了氫氣泄漏。
6、采用本發(fā)明裝置對氫冷發(fā)電機組進行干燥，可確保200～600MW發(fā)電機組內(nèi)氫氣露點Td長直穩(wěn)定于-15℃～-8℃，干燥指標達到現(xiàn)行電力行業(yè)標準DL/T 651-1998對機內(nèi)氫氣濕度的要求。
7、本發(fā)明裝置環(huán)保節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡潔、連續(xù)去濕能力大、干燥程度深、連續(xù)運行穩(wěn)定、安全可靠。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明包括深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)、初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)、供液三通閥(3)、回氣三通閥(4)、制冷壓縮機(5)、低壓表(6)、壓力控制器(7)、高壓表(8)、空氣冷凝器(9)、儲液罐(10)、截止閥(11)、干燥過濾器(12)、視液鏡(13)、電磁閥(14)、排水閥(15)、儲水罐(16)、深冷去濕干燥器(17)、初冷去濕干燥器(18)、電氣控制柜(19)、繞流式熱交換器(20)。繞流式熱交換器(20)是進出口的熱濕氫氣和冷干氫氣進行熱交換的部件。氫氣的冷卻去濕干燥分別在初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)中發(fā)生、為達到較好的效果，繞流式熱交換器(20)必須與初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)配套應(yīng)用，且需采用單路供液，成對使用方式。儲水罐(16)為暫時存儲從氫氣中脫出的水，儲水罐(16)須采用水封結(jié)構(gòu)，以免氫氣從排水閥(15)泄漏。整套裝置的連接關(guān)系和方式為深冷去濕干燥器(17)通過紫銅管經(jīng)深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)與供液三通閥(3)相連，初冷去濕干燥器(18)通過紫銅管經(jīng)初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)與供液三通閥(3)相連，電磁閥(14)通過紫銅管經(jīng)供液三通閥(3)分別與深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)和初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)相連，干燥過濾器(12)通過紫銅管經(jīng)視液鏡(13)與電磁閥(14)相連，儲液罐(10)通過紫銅管經(jīng)截止閥(11)與干燥過濾器(12)相連，制冷壓縮機(5)排氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)空氣冷凝器(9)與儲液罐(10)相連，制冷壓縮機(5)吸氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)回氣三通閥(4)分別與初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)相連，繞流式熱交換器(19)熱濕氫氣出口通過管道與初冷去濕干燥器(18)相連，繞流式熱交換器(20)冷干氫氣入口通過管道與深冷去濕干燥器(17)相連，初冷去濕干燥器(18)排水口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，深冷去濕干燥器(17)排水口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，深冷去濕干燥器(17)壓力平衡接口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，儲水罐(16)通過管道與排水閥(15)相連接。
深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)、初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)、供液三通閥(3)、回氣三通閥(4)、制冷壓縮機(5)、低壓表(6)、壓力控制器(7)、高壓表(8)、空氣冷凝器(9)、儲液罐(10)、截止閥(11)、干燥過濾器(12)、視液鏡(13)、電磁閥(14)、深冷去濕干燥器(17)中的高效蒸發(fā)器芯子、初冷去濕干燥器(18)中的高效蒸發(fā)器芯子構(gòu)成本發(fā)明的制冷子系統(tǒng)。需要對氫氣進行制冷去濕干燥時，須啟動空冷式全封閉制冷壓縮機(5)，該制冷循環(huán)過程是環(huán)保型制冷劑R134a從儲液罐(10)中經(jīng)截止閥(11)、干燥過濾器(12)、視液鏡(13)、電磁閥(14)、供液三通閥(3)分別向初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)和深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)供液，經(jīng)熱力膨脹閥減壓膨脹后分別流向初冷去濕干燥器(18)中的高效蒸發(fā)器芯子和深冷去濕干燥器(17)中的高效蒸發(fā)器芯子，各自在去濕干燥器中的高效蒸發(fā)器芯子內(nèi)蒸發(fā)吸熱，從而對初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)的內(nèi)部空間中的氫氣進行降溫，然后在制冷壓縮機(5)的吸力下經(jīng)回氣三通閥(4)通過回氣管抽回至制冷壓縮機，制冷壓縮機(5)再對其進行壓縮后排向空氣冷凝器(9)，在空氣冷凝器(9)中被冷凝成液態(tài)，流入儲液罐(10)。
制冷子系統(tǒng)的工作過程也是氫氣去濕子系統(tǒng)對熱濕氫氣進行冷卻去濕干燥的過程，氫氣去濕子系統(tǒng)由儲水罐(16)、深冷去濕干燥器(17)、初冷去濕干燥器(18)、繞流式熱交換器(20)組成。采用采用本發(fā)明裝置對氫冷發(fā)電機組進行干燥時，讓從發(fā)電機組來的熱濕氫氣從進口管先進入繞流式熱交換器(20)與冷卻去濕后的冷干氫氣進行冷熱氫氣熱交換。繞流式熱交換器(20)為全焊接同軸套管結(jié)構(gòu)，具有較高的承壓強度(1.0MPa)，兩套管間設(shè)有環(huán)向繞帶，被處理后的冷干氫氣走內(nèi)筒，熱濕氫氣在兩同軸套管間沿環(huán)向繞帶流動，進、出口氫氣為逆向流動，從而有效地在提高去濕后的冷干氫氣溫度的同時，對熱濕氫氣進行預(yù)冷。經(jīng)預(yù)冷后的熱濕氫氣流入初冷去濕干燥器(18)進行初級冷卻去濕，再流入深冷去濕干燥器(17)進行深度冷卻去濕。初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)結(jié)構(gòu)相似，均由高效蒸發(fā)器芯子和去濕器外殼組成，高效蒸發(fā)器芯子安裝在密封的鋼質(zhì)方形盒子(去濕器外殼)中，氫氣與高效蒸發(fā)器芯子直接接觸，接觸面積大。當氫氣在交錯的管片間流動時，產(chǎn)生強烈湍流，具有很高的總傳熱系數(shù)。并且是單路供液，成對使用。因此，制冷劑在高效蒸發(fā)器芯子的銅管內(nèi)以-20℃左右蒸發(fā)時，被處理氫氣的溫度能降到-15℃以下。致使氫氣中的水蒸汽凝結(jié)成水、霜或冰，霜或冰附在高效蒸發(fā)器芯子表面。去濕后的冷干氫氣經(jīng)繞流式熱交換器(20)與入口熱濕氫氣進行熱交換，溫度上升，再經(jīng)氫氣管道進入發(fā)電機組，對發(fā)電機組進行冷卻，因氫氣流量大，經(jīng)過20分鐘后，發(fā)電機組內(nèi)氫氣露點可達到-12℃～-8℃。一段時間后，需要對附在高效蒸發(fā)器芯子表面的霜或冰進行化霜時，電氣控制柜(19)根據(jù)氫氣去濕子系統(tǒng)中被處理的氫氣濕度參數(shù)發(fā)出信號，使制冷壓縮機(5)的停止運行并關(guān)閉電磁閥(14)，制冷子系統(tǒng)停止工作。此時，熱濕氫氣直接流過初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)內(nèi)的高效蒸發(fā)器芯子表面，將兩個去濕干燥器中附在高效蒸發(fā)器芯子表面的霜或冰加熱使其化成水，經(jīng)排水口通過鋼管流入儲水罐(16)，儲水罐(16)為圓柱形結(jié)構(gòu)，端部設(shè)有液位觀察孔，在其頂部有3個接口，1個通過鋼管與初冷去濕干燥器底部出水口相連，其它2個分別與深冷去濕干燥器底部出水口和壓力平衡口相連，與排水閥相連的排水接口位置在儲水罐底部，以產(chǎn)生水封效果，水位達到一定高度時，開啟排水閥泄水。
經(jīng)過在發(fā)電廠的現(xiàn)場運行證明，本發(fā)明可有效地將被處理的氫氣溫度降到所需較低露點以下，采用本發(fā)明裝置對氫冷發(fā)電機組進行干燥，可確保200～600MW發(fā)電機組內(nèi)氫氣露點Td長直穩(wěn)定于-15℃～-8℃，干燥指標達到現(xiàn)行電力行業(yè)標準DL/T 651-1998對機內(nèi)氫氣濕度的要求，具有環(huán)保節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡潔、全自動運行、連續(xù)去濕能力大、干燥程度深、連續(xù)運行穩(wěn)定、安全可靠的優(yōu)點。適用于發(fā)電廠制氫氣站、氫冷發(fā)電機組的氫氣干燥，也可應(yīng)用于其它氣體干燥的場合。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征在于主要包括深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)、初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)、供液三通閥(3)、回氣三通閥(4)、制冷壓縮機(5)、低壓表(6)、壓力控制器(7)、高壓表(8)、空氣冷凝器(9)、儲液罐(10)、截止閥(11)、干燥過濾器(12)、視液鏡(13)、電磁閥(14)、排水閥(15)、儲水罐(16)、深冷去濕干燥器(17)、初冷去濕干燥器(18)、電氣控制柜(19)、繞流式熱交換器(20)；深冷去濕干燥器(17)通過紫銅管經(jīng)深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)與供液三通閥(3)相連，初冷去濕干燥器(18)通過紫銅管經(jīng)初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)與供液三通閥(3)相連，電磁閥(14)通過紫銅管經(jīng)供液三通閥(3)分別與深冷側(cè)熱力膨脹閥(1)和初冷側(cè)熱力膨脹閥(2)相連，干燥過濾器(12)通過紫銅管經(jīng)視液鏡(13)與電磁閥(14)相連，儲液罐(10)通過紫銅管經(jīng)截止閥(11)與干燥過濾器(12)相連，制冷壓縮機(5)排氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)空氣冷凝器(9)與儲液罐(10)相連，制冷壓縮機(5)吸氣側(cè)通過紫銅管經(jīng)回氣三通閥(4)分別與初冷去濕干燥器(18)和深冷去濕干燥器(17)相連，繞流式熱交換器(20)熱濕氫氣出口通過管道與初冷去濕干燥器(18)相連，繞流式熱交換器(20)冷干氫氣入口通過管道與深冷去濕干燥器(17)相連，初冷去濕干燥器(18)排水口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，深冷去濕干燥器(17)排水口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，深冷去濕干燥器(17)壓力平衡接口通過管道與儲水罐(16)頂部相連，儲水罐(16)通過管道與排水閥(15)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征還在于繞流式熱交換器采用全焊接同軸套管結(jié)構(gòu)，兩同軸套管間設(shè)有環(huán)向繞帶，被處理后的冷干氫氣走內(nèi)管，熱濕氫氣在兩同軸套管間沿環(huán)向繞帶流動，并且熱、冷氫氣為逆向流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征還在于初冷去濕干燥器由密封的鋼質(zhì)方形盒子及安裝在其中的高效蒸發(fā)器芯子構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征還在于深冷去濕干燥器由密封的鋼質(zhì)方形盒子及安裝在其中的高效蒸發(fā)器芯子構(gòu)成，其后側(cè)設(shè)有測溫安裝置位和氫氣平衡接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征還在于儲水罐與排水閥相連的接口位置在儲水罐底部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，其特征還在于深冷去濕干燥器和初冷去濕干燥器器壁表面以及相連的管道包裹有絕熱材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)保制冷式氫氣干燥裝置，主要包括深冷側(cè)熱力膨脹閥1、初冷側(cè)熱力膨脹閥2、供液三通閥3、回氣三通閥4、制冷壓縮機5、低壓表6、壓力控制器7、高壓表8、空氣冷凝器9、儲液罐10、截止閥11、干燥過濾器12、視液鏡13、電磁閥14、排水閥15、儲水罐16、深冷去濕干燥器17、初冷去濕干燥器1、電氣控制柜19、繞流式熱交換器20；本發(fā)明可有效地將氫氣中的水份脫出，使氫氣干燥程度達到所需露點以下，該裝置環(huán)保節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡潔、連續(xù)去濕能力大、干燥程度深、安全穩(wěn)定性好，對氫冷發(fā)電機組進行干燥，可確保機組內(nèi)氫氣露點T
文檔編號C01B3/50GK1669620SQ20041007767
公開日2005年9月21日 申請日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者龍新峰 申請人:華南理工大學(xué)