培训目的  进一步熟悉发电机H2冷却和实际应用中应掌握的理论和原理  学习交流事故案例，实现安全生产  主要内容  发电机冷却 H2的性质 电解制H2原理和设备 发电机H2置换和运行 H2的分析与测量 安全事项和事故案例 发电机冷却方式 发电机冷却方式 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 氢气的性质 发电机内冷水 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 电解制H2原理和设备 发电机H2置换和运行 发电机H2置换和运行 发电机H2置换和运行 发电机H2置换和运行 发电机H2置换和运行 发电机H2置换和运行 安全注意事项：  杜绝明火。 发电机风压试验必须合格。 密封油系统必须投入正常运行。 整个置换过程中，发电机内保持一定的压力（0.01～0.03MPa之间 ）。 置换速度不能太快 。 安全注意事项：  当发电机为氢气冷却运行时，补充空气的管路必须隔断，并加严密的堵板；当发电机内为空气时，补充氢气的管路也应隔断，并加装严密堵板。 * SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 * SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 * SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 * SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 SHANXI ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE 山西电力科学研究院 发电厂H2的安全技术   山西电力科学研究院 郝树宏                           全水冷 水内 水内 水内 水水氢 氢 水内 水内 水氢氢 氢 氢内 水内 双水内冷 空 水内 水内 全氢冷 氢 氢内 氢内 氢内冷 氢 氢内 氢外 氢内冷 氢 氢外 氢外 空内冷 空 空内 空外 空外冷 空 空外 空外   25    50    100   200  300  600 1200 定子铁芯 转子绕组 定子绕组 简称 单机容量（MW) 冷却方式 目前最常见的发电机冷却方式--水氢氢：定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯采用氢气表面冷却  氢气的冷却：在氢气冷却器中进行，和工业水发生热交换        熟悉掌握和自觉应用氢气相关性质是预防事故发生的最有效的手段。 氢气是无色、无味、无毒、窒息性气体 氢气密度0.0697g/L（标准状态），是最轻的一种气体 在气体中氢气导热能力最好 与空气混和形成爆炸性气体 氢气微溶于水 扩散性和渗透性强 在自然界中绝大多数以化合物状态存在 氢气是无色、无味、无毒、窒息性气体；氢气微溶于水，0℃100体积水只能溶解2体积的氢气；扩散性和渗透性强 在自然界中绝大多数以化合物状态存在 1.52 0.966 0.0697 1 相对密度 44 28 2 29 分子量 二氧化碳 氮气 氢气 空气 气体 氢气是最轻的一种气体 几种气体分子量和相对密度 氢气是最轻的一种气体 应用： （1）转子表面摩擦损耗和能风损耗与冷却介质的密度成正比，H2冷却两项损耗比空气冷却小约10倍。 （2）充排氢过程：H2从发电机上部进入，CO2空气从下部进入。 （3）手工取样：取H2样品，出气管口向下排气；取CO2样品出气管口向上排气。  1.29 1.02 1 1 相对比热容（按体积） 0.638 1.08 6.96 1 相对热导率 1.132 1.03 1.5 1 相对传热系数 0.848 1.046 14.35 1 相对比热容（按质量） CO2 氮气 氢气 空气 气体 在气体中氢气导热能力最好 几种气体冷却介质热性能对比 氢气作为发电机冷却气体的优点 （1）比热容大、热导率大 （2）黏度小、密度小 （3）介电强度高 （4）无毒、无腐蚀性、化学稳定 （5）价廉易得 易燃易爆是氢气最主要的化学性质之一 H2 + O2 → H2O    燃烧   爆炸  68 燃烧热[kcal/(g.mol)] 585 在空气中着火温度℃ 560 在氧气中着火温度℃ 0.02 着火能（mJ） 18.3～58.9 在氧气中爆轰范围（体积分数%） 4.65～94.0 在氧气中燃烧范围（体积分数%） 2045 火焰温度℃ 18.0～59.0 在空气中爆轰范围（体积分数%） 4.0～75.0 在空气中燃烧范围（体积分数%） 氢气燃烧和爆炸性质 易燃易爆是氢气最主要的化学性质之一 爆炸范围宽，空气中4.0～75.0%可引起爆炸。  虽然着火温度高，在500℃以上，但着火能只   有0.02mJ，有很小火源就能引起着火和爆炸。  氢气发生爆炸压力可猛增20倍以上，当遇到障碍物时反射压力是入射压力的2～3倍，冲击波是超音速的。 防止氢气爆炸的关键是控制浓度和杜绝明火 重点在检修过程、充排氢过程，还应注意运行过程周围环境。 备注：适用于全密闭式冷却水系统 ≤ 40  2.0 ≤2.0 7.0～9.0 含铜量μg/L 硬度μmol/L 电导率μS/cm pH(25℃) 发电机内冷水水质要求（DL/T801-2002） 发电机用氢的要求 纯度要求高，必须保证在99.5%以上 不纯的杂质只能是氮、二氧化碳，绝对不能含有可燃性的甲烷、一氧化碳等，也不能含有腐蚀性气体如硫化物和氯化物。 湿度要求低 制备方法简单         氢在自然界主要以化合物形式存在。工业制取方法不同，制取的氢气纯度也不同，工业用途也不一样。     电解制氢法利用电解液中电离出来的H+和OH-分别在阴极和阳极进行电化学反应，析出H2和O2。由于副产物只是氧气，没有其它有害杂质，氢气纯度可达到99.5%以上，能满足发电机要求，所以电厂中都用电解水来制取H2。         电解就是当直流电通过电解质溶液时引起的氧化还原反应。  总反应：    2H2O → 2H2 + O2  阴极反应：4H3O+ + 4e → 2H2 + 4H2O  阳极反应：4OH- - 4e → O2 + 2H2O          由于纯水电阻率很大，电流很小，产气率低，在实际应用中常采用30%左右的KOH溶液，电解温度在80℃左右。  离子放电顺序： Au→Ag→Hg→Cu→H→Pb→Sn→Fe→Zn→Al→Mg→Na→Ca→K  0.1 碳酸盐 含量 无  0.5  87～90 含量% 其它 金属离子 硫酸盐 含量 KCl 或NaCl含量 KOH 或NaOH含量 项目 氢氧化钾（钠）的纯度 补充水的纯度  1 铁离子mg/L  1  105 清洁透明 指标 悬浮物 mg/L 氯离子mg/L 电阻率 Ω.cm 外状 项目 电解液质量要求  100 m
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