Refrigerador personalitzat de gas a aigua d'hidrogen per a la substitució del generador de la central tèrmica
Els turbogeneradors de les centrals tèrmiques converteixen l'energia tèrmica en electricitat. Les unitats de gran capacitat produeixen una pèrdua massiva de calor a partir del bobinat de l'estator, el bobinat del rotor i el nucli de l'estator. El sistema de refrigeració del generador elimina aquesta calor per mantenir l'aïllament del bobinat dins del rang de temperatura segur. Principals tecnologies de refrigeració àmpliament adoptades a les centrals tèrmiques: refrigeració d'hidrogen, refrigeració d'hidrogen-aigua-hidrogen, refrigeració d'aigua-hidrogen-aigua. VRCOOLER subministra refrigeradors d'hidrogen de tubs aleats i intercanviadors de calor auxiliars per a generadors d'energia tèrmica, oferint un reemplaçament equivalent 1:1 basat en equips antics o dibuixos tècnics per a projectes de construcció nova i revisió d'unitats.
Principals tipus de refrigeració per a turbogenerador tèrmic
Refrigeració completa d'hidrogen (H-H-H) L'hidrogen refreda el bobinat de l'estator, el bobinatge del rotor i el nucli de l'estator. L'hidrogen calent passa a través de refrigeradors d'hidrogen (intercanviadors de calor de tubs amb aletes de gas a aigua). Presenta baixa pèrdua d'edat del vent, alta eficiència de refrigeració. Àmpliament utilitzat per a unitats generadores tèrmiques mitjanes-grans.
Refrigeració d'hidrogen-aigua-hidrogen (H-W-H) El bobinatge de l'estator adopta un refredament interior per aigua desionitzada; el bobinat del rotor i el nucli de l'estator es refreden per hidrogen. Equilibra el rendiment de refrigeració i la inversió en equips, habituals per a unitats tèrmiques de 200-300 MW.
Refrigeració aigua-hidrogen-aigua (W-H-W) Tant els conductors buits de l'estator com el del rotor es refreden amb aigua desionitzada; El nucli de l'estator utilitza refrigeració d'hidrogen. Aplicat per a generadors d'energia tèrmica ultrasupercrítica de 600 MW-1000 MW de gran capacitat.
Refrigeració aire-aigua tancada Principalment per a generadors tèrmics de mida petita. No és econòmic per a unitats grans de nivell de MW a causa del baix rendiment de transferència de calor.
Components del sistema bàsic (generador refrigerat per hidrogen com a referència)
Refrigerador d'hidrogen (intercanviador de calor de tubs aletes) Dispositiu clau d'intercanvi de calor. L'hidrogen flueix fora dels tubs amb aletes; L'aigua de refrigeració circula per l'interior dels tubs. Estructura vertical o horitzontal, muntada a l'interior de la carcassa del generador. Es requereix una prova estricta de fuites d'heli.
Carcassa del generador estanca al gas Manté la pressió positiva de l'hidrogen, evita l'entrada d'aire i les fuites d'hidrogen.
Ventiladors de circulació d'hidrogen Impulsen la circulació forçada d'hidrogen dins de la cavitat del generador.
Sistema d'oli de segell de l'eix Bloqueja les fuites d'hidrogen mitjançant la separació de l'eix giratori, component crític a prova d'explosió.
Sistema auxiliar de manipulació d'hidrogen Assecador d'hidrogen, mòdul de purga de CO₂, unitat de mostreig de gas i control de puresa, vàlvules reguladores de pressió, dispositius d'alleujament de seguretat.
Subsistema de refrigeració d'aigua desionitzada Per al tipus de bobinat refrigerat per aigua interior: intercanviador de calor, dipòsit d'aigua, intercanviador d'ions, filtre, transmissors de conductivitat i temperatura.
Instruments de monitorització i alarma Puresa d'hidrogen, punt de rosada, pressió, temperatura de bobinat, sensors de pressió diferencial per a la protecció d'enclavament.
Punts crítics de disseny i funcionament
Seguretat d'estanqueïtat a l'hidrogen La mescla d'hidrogen i aire comporta risc d'explosió. Junta de soldadura expandida de tub a làmina de tub; inspecció completa de fuites d'heli durant la fabricació. Mantingueu la pressió positiva d'hidrogen dins de la carcassa tot el temps. Apliqueu una purga intermèdia de CO₂ abans d'omplir o descarregar gas d'hidrogen.
Control estricte de la caiguda de pressió del costat de l'hidrogen La resistència excessiva redueix el flux de circulació d'hidrogen, provocant una sobretemperatura del rotor i l'estator.
Estructura antivibració El turbogenerador funciona a gran velocitat. Suport reforçat per al feix de tubs per evitar esquerdes per fatiga del tub i fuites d'aigua sota vibracions a llarg termini.
Prevenció del punt de rosada i de la condensació Controlar el punt de rosada de l'hidrogen mitjançant un assecador d'hidrogen; evitar que la condensació d'humitat danyi l'aïllament del bobinat.
Mantenibilitat per a la revisió de la central elèctrica Accessible al costat de l'aigua per a la neteja química; Estructura de paquets extraïble preferida.
Principals avantatges de la refrigeració per hidrogen per a generadors tèrmics
La conductivitat tèrmica de l'hidrogen és aproximadament . 7 vegades superior a la de l'aire; una pèrdua molt menor de l'edat del vent millora l'eficiència general de la unitat
L'hidrogen és sec i no corrosiu, allarga la vida útil de l'aïllament
Realitzar una estructura compacta per a turbogeneradors de gran capacitat
Riscos comuns i contramesures
Perill d'explosió d'hidrogen: monitorització contínua de puresa en línia, pressió positiva de la carcassa, procediment de purga estandarditzat.
Fuga del tub més fred: prova de fuites d'heli prèvia al lliurament; inspecció periòdica durant la revisió de l'aturada.
Límit superior al punt de rosada: manté l'assecador d'hidrogen funcionant correctament.
