专利名称：一种安全高效无人值守的电厂高压供氢系统及其实施方法
技术领域：
本发明涉及一种高压供氢系统，特别是涉及一种安全高效无人值守的电厂用高压供氢系统。
背景技术：
《火力发电厂化学设计技术规程》DL/T5068-2006第13.1.3条规定“附近有可靠、合格氢源的发电厂可采用外购氢气供氢方案”，利用其他工业的副产品氢气如单晶硅厂、化肥厂等都会有副产品氢气产生，用压缩机将其升压至12-15MPa装进高压钢瓶内，通过高压供氢装置供电厂发电机氢气冷却使用。这样既降低了电厂运行费用，又增加了其他工业的收入，这是一个双赢的好事情，符合国家节能减排政策。传统高压供氢系统的氢气压力调节器安装在氢气汇流排内部，输氢软管直接和贮氢单元组架母管相接，存在更换贮氢单元组架时有空气漏入，需要惰性气体吹扫，安全性低；存在输氢软管长期在高压下运行，使用寿命短，存在安全隐患和危险性。传统高压供氢系统采用二次减压(第一次由13.0MPa减压至3.2MPa，第二次再减压至0.5MPa)，高压钢瓶内剩余压力高，氢气利用率低，运行费用高。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全高效无人值守的电厂用高压供氢系统。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，它包括贮氢单元组架，所述的贮氢单元组架通过高压输氢软管连接氢气汇流排，在贮氢单元组架的端部设置氢气压力调节器，氢气压力调节器连接高压输氢软管，在高压输氢软管上设有高压输氢软管气瓶阀；所述的氢气汇流排上设置有供氢气阀、放空阀、置换阀和取样阀，放空阀还与阻火器相连接。所述的贮氢单元组架由20个水容积为40L的15MPa高压氢瓶组成，且在贮氢单元组架中设置组架汇流母管与各个高压氢瓶连接，在组架汇流母管的出口设置气瓶阀。所述的组架汇流母管为铜管。所述闻压输氢软管的压力为20MPa。上述的氢气汇流排为不锈钢管。上述的阻火器为砾石阻火器或丝网阻火器。一种采用上述供氢系统而实施的供氢方法，它包括如下步骤:
步骤一，依次打开供氢气阀、取样阀和高压输氢软管气瓶阀，将供氢汇流排内的CO2倒充向高压输氢软管；
步骤二，打开氢气压力调节器出口小截止阀，调节氢气压力调节器的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器进口接头处排出；
步骤三，打开放空阀，从氢气汇流排取样阀处和氢气压力调节器出口接头处分析CO2纯度达到95%以上后，通知集控运行人员停止充CO2 ； 步骤四，关闭氢气汇流排取样阀、放空阀和氢气压力调节器出口小截止阀，使供氢母管及氢气汇流排内压力保持在0.20MPa以上；将氢气压力调节器进口接头连接到贮氢单元组架出口气瓶阀上；
步骤五，关闭氢气压力调节器出口小截止阀，调节氢气压力调节器出口压力为0.15
0.2MPa后，打开氢气压力调节器出口小截止阀向发电机供氢；
步骤六，用氢气置换发电机内CO2时，始终保持这个压力；发电机内氢气纯度经分析合格后，逐渐升压；每一次升高氢压0.05MPa ;调节氢气压力调节器手柄，使供氢压力始终高于发电机内氢压0.15 0.20 MPa。一种将上述供氢系统内氢气置换为二氧化碳的方法，它包括如下步骤:从发电机侧向供氢站充CO2置换整个母管；从贮氢单元组架上卸下氢气压力调节器和高压输氢软管；依次打开氢气汇流外的供氢气阀、取样阀、放空阀、高压输氢软管气瓶阀和氢气压力调节器出口小截止阀，调节氢气压力调节器的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器进口接头处排出；从上述排CO2处分析CO2纯度，如达到95%以上则置换工作结束。一种供氢系统中贮氢单元组架的切换方法，它包括如下步骤:关闭贮氢单元组架出口的气瓶阀；关闭氢气压力调节器出口小截止阀；用铜板手将氢气压力调节器从贮氢单元组架上卸下；将氢气压力调节器进口活接头用手拧到新贮氢单元组架的出口气瓶阀上；将组架出口气瓶阀打开1/4圈，2 3秒钟即关上；用铜扳手将氢气压力调节器进口活接头拧紧；缓慢打开组架出口气瓶阀；缓慢打开氢气压力调节器出口小截止阀正常供气。采用上述技术方案的本发明，由于采用全新的设计理念，所以它具有以下优点:
(I)采用经特殊改装的进口压力调节器，在更换贮氢单元组架时不会有空气漏入高压输氢软管和氢气汇流排，安全性高；不需要进行惰性气体吹扫，劳动强度低；(2)采用进口压力调节器，进口压力高达15MPa，出口压力可在0.03 1.4 MPa范围内调节，不需要二次减压；
(3)与二次减压相比，每个高压氢瓶可利用氢气5.0Nm3，可多利用氢气1.08Nm3，提高氢瓶内高压氢气利用率21.6%，运行费用低；(4)不将压力调节器安装在氢气汇流排上，而安装在输氢高压软管上，高压软管按20MPa设计，但在0.50MPa及以下压力运行，提高了输氢钢胎软管的使用寿命，安全性高；(5)贮氢单元组架采用计算机模拟优化设计，高压氢瓶横排布置，无倒瓶危险，安全性高，占地面积小；(6)安全可靠，操作简单，仅在更换贮氢单元组架时需人工操作，实现无人值守。
图1是本发明的系统示意图。
具体实施例方式如图1所示，一种安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，它包括贮氢单元组架，上述的贮氢单元组架通过高压输氢软管5连接不锈钢材质的氢气汇流排，在贮氢单元组架的端部设置氢气压力调节器4，氢气压力调节器4连接高压输氢软管5，高压输氢软管5的压力为20MPa。在高压输氢软管5上设有高压输氢软管气瓶阀6 ;所述的氢气汇流排上设置有供氢气阀7、放空阀8、置换阀9和取样阀10，放空阀8还与阻火器11相连接，阻火器11为砾石阻火器或丝网阻火器。
贮氢单元组架由20个水容积为40L的15MPa高压氢瓶I组成，且在贮氢单元组架中设置组架汇流母管2与各个高压氢瓶I连接，在组架汇流母管2的出口设置气瓶阀3，其中组架汇流母管2为铜管。一种采用上述供氢系统而实施的供氢方法，它包括如下步骤:
步骤一，依次打开供氢气阀7、取样阀10和高压输氢软管气瓶阀6，将供氢汇流排内的CO2倒充向高压输氢软管5 ;
步骤二，打开氢气压力调节器4出口小截止阀，调节氢气压力调节器4的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器4进口接头处排出；
步骤三，打开放空阀8，从氢气汇流排取样阀10处和氢气压力调节器4出口接头处分析CO2纯度达到95%以上后，通知集控运行人员停止充CO2 ；
步骤四，关闭氢气汇流排取样阀10、放空阀8和氢气压力调节器4出口小截止阀，使供氢母管及氢气汇流排内压力保持在0.20MPa以上；将氢气压力调节器4进口接头连接到贮氢单元组架出口气瓶阀3上；
步骤五，关闭氢气压力调节器4出口小截止阀，调节氢气压力调节器4出口压力为
0.15 0.2MPa后，打开氢气压力调节器4出口小截止阀向发电机供氢；
步骤六，用氢气置换发电机内CO2时，始终保持这个压力；发电机内氢气纯度经分析合格后，逐渐升压；每一次升高氢压0.05MPa ;调节氢气压力调节器4手柄，使供氢压力始终高于发电机内氢压0.15 0.20 MPa。上述实施为发电机及供氢母管用二氧化碳置换空气已合格，发电机正常开机时高压供氢系统操作。一种将上述供氢系统内氢气置换为二氧化碳的方法，它包括如下步骤:从发电机侧向供氢站充CO2置换整个母管；从贮氢单元组架上卸下氢气压力调节器4和高压输氢软管5 ;依次打开氢气汇流外的供氢气阀7、取样阀10、放空阀8、高压输氢软管气瓶阀6和氢气压力调节器4出口小截止阀，调节氢气压力调节器4的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器4进口接头处排出；从上述排CO2处分析CO2纯度，如达到95%以上则置换工作结束。上述实施为发电机正常停机时，如需将供氢系统内氢气置换为二氧化碳时高压供氢系统操作。一种上述供氢系统中贮氢单元组架的切换方法，它包括如下步骤:关闭贮氢单元组架出口的气瓶阀3 ;关闭氢气压力调节器4出口小截止阀；用铜板手将氢气压力调节器4从贮氢单元组架上卸下；将氢气压力调节器4进口活接头用手拧到新贮氢单元组架的出口气瓶阀上；将组架出口气瓶阀打开1/4圈，2 3秒钟即关上；用铜扳手将氢气压力调节器4进口活接头拧紧；缓慢打开组架出口气瓶阀3 ;缓慢打开氢气压力调节器4出口小截止阀正常供气。上述实施为贮氢单元组架正常切换。
权利要求
1.一种安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，它包括贮氢单元组架，所述的贮氢单元组架通过高压输氢软管(5)连接氢气汇流排，其特征在于:在贮氢单元组架的端部设置氢气压力调节器(4)，氢气压力调节器(4)连接高压输氢软管(5)，在高压输氢软管(5)上设有高压输氢软管气瓶阀(6);所述的氢气汇流排上设置有供氢气阀(7)、放空阀(8)、置换阀(9)和取样阀(10)，放空阀(8)还与阻火器(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，其特征在于:所述的贮氢单元组架由20个水容积为40L的15MPa高压氢瓶(I)组成，且在贮氢单元组架中设置组架汇流母管(2 )与各个高压氢瓶(I)连接，在组架汇流母管(2 )的出口设置气瓶阀(3 )。
3.根据权利要求2所述的安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，其特征在于:所述的组架汇流母管(2)为铜管。
4.根据权利要求1所述的安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，其特征在于:所述高压输氢软管(5)的压力为20MPa。
5.根据权利要求1所述的安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，其特征在于:所述的氢气汇流排为不锈钢管。
6.根据权利要求1所述的安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，其特征在于:所述的阻火器(11)为砾石阻火器或丝网阻火器。
7.一种采用权利要求1所述供氢系统而实施的供氢方法，其特征在于:它包括如下步骤: 步骤一，依次打开供氢气阀(7)、取样阀(10)和高压输氢软管气瓶阀(6)，将供氢汇流排内的CO2倒充向高压输氢软管(5)； 步骤二，打开氢气压力调节器(4)出口小截止阀，调节氢气压力调节器(4)的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器(4)进口接头处排出； 步骤三，打开放空阀(8)，从氢气汇流排取样阀(10)处和氢气压力调节器(4)出口接头处分析CO2纯度达到95%以上后，通知集控运行人员停止充CO2 ； 步骤四，关闭氢气汇流排取样阀(10)、放空阀(8)和氢气压力调节器(4)出口小截止阀，使供氢母管及氢气汇流排内压力保持在0.20MPa以上；将氢气压力调节器(4)进口接头连接到贮氢单元组架出口气瓶阀(3)上； 步骤五，关闭氢气压力调节器(4)出口小截止阀，调节氢气压力调节器(4)出口压力为0.15 0.2MPa后，打开氢气压力调节器(4)出口小截止阀向发电机供氢； 步骤六，用氢气置换发电机内CO2时，始终保持这个压力；发电机内氢气纯度经分析合格后，逐渐升压；每一次升高氢压0.05MPa ;调节氢气压力调节器(4)手柄，使供氢压力始终闻于发电机内氢压0.15 0.20 MPa。
8.一种将权利要求1中供氢系统内氢气置换为二氧化碳的方法，其特征在于，它包括如下步骤:从发电机侧向供氢站充CO2置换整个母管；从贮氢单元组架上卸下氢气压力调节器(4)和高压输氢软管(5);依次打开氢气汇流外的供氢气阀(7)、取样阀(10)、放空阀(8)、高压输氢软管气瓶阀(6)和氢气压力调节器(4)出口小截止阀，调节氢气压力调节器(4)的调节手柄，使CO2从氢气压力调节器(4)进口接头处排出；从上述排CO2处分析CO2纯度，如达到95%以上则置 换工作结束。
9.一种根据权利要求1所述供氢系统中贮氢单元组架的切换方法，其特征在于，它包括如下步骤:关闭贮氢单元组架出口的气瓶阀(3);关闭氢气压力调节器(4)出口小截止阀；用铜板手将氢气压力调节器(4)从贮氢单元组架上卸下；将氢气压力调节器(4)进口活接头用手拧到新贮氢单元组架的出口气瓶阀上；将组架出口气瓶阀打开1/4圈，2 3秒钟即关上；用铜扳手将氢气压力调节器(4)进口活接头拧紧；缓慢打开组架出口气瓶阀(3)；缓慢打开氢气压力调节器(4) 出口小截止阀正常供气。
全文摘要
一种安全高效无人值守的电厂高压供氢系统，它包括贮氢单元组架，所述的贮氢单元组架通过高压输氢软管连接氢气汇流排，在贮氢单元组架的端部设置氢气压力调节器，氢气压力调节器连接高压输氢软管，在高压输氢软管上设有高压输氢软管气瓶阀；所述的氢气汇流排上设置有供氢气阀、放空阀、置换阀和取样阀，放空阀还与阻火器相连接。采用上述技术方案的本发明，采用经特殊改装的进口压力调节器，在更换贮氢单元组架时不会有空气漏入高压输氢软管和氢气汇流排，安全性高；不需要进行惰性气体吹扫，劳动强度低。
文档编号F17D1/02GK103090187SQ20111033126
公开日2013年5月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者霍书浩, 陈积福, 王书祥, 丁业, 李玉磊, 苏敏 申请人:河南省电力勘测设计院