Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора. Установка осушки водорода


установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора - патент РФ 2071162

Использование изобретения: относится к холодильной технике и установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов. Сущность изобретения. Водород охлаждается в рекуперативном испарителе 7, снабженном оросительным устройством 12 для испаряемой среды, представляющей собой конденсат из конденсатора 3 турбины 2, и вихревым противоточным эжектором 14. Активное сопло 15 последнего соединено с отбором 16 пара из паровой турбины 2, сброс из смешивающего сопла 17 смеси активного и пассивного потоков пара осуществляется в паровой объем 18 конденсатора 3 паровой турбины 2. Патрубок 11 выхода испаряемой среды из испарителя 7 выполнен в виде пассивного сопла эжектора 14. Для обеспечения устойчивого испарения в вакууме теплообменная поверхность 19 испарителя 7 снабжена фитилями 20 из капиллярнопористого материала, отвод сконденсировавшейся в водороде влаги осуществляется через конденсатоотводчик 22. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. Изобретение относится к холодильной технике, к установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги, и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов. Одним из условий эксплуатации электрических генераторов с максимальным коэффициентом полезного действия является минимальное содержание водяных паров в охлаждающем водороде. Влага в водород может попасть из электролизной установки, из обводненного уплотняющего масла, наконец, в результате течи газоохладителей, расположенных в корпусе генератора. Если попавшие в генератор водяные пары не удалять, их содержание в водороде будет нарастать, что отрицательно повлияет на экономичность генератора (рост вентиляционных потерь и потерь на трение из-за роста плотности и вязкости газовой смеси, уменьшение КПД генератора), а при некоторых условиях может привести к нарушению изоляции. Известны установки осушки газа, в частности водорода, адсорбционного типа. В них осушка газа осуществляется в адсорберах, заполненных твердым адсорбентом-силикагелем или цеолитом. Установки содержат ряд адсорберов, часть из которых находится в регенерации (авт. свид. СССР N 603414, 603415, 1011502). Известна и другая установка адсорбционного типа осушки водорода, охлаждающего электрический генератор. Установка содержит электрический генератор с приводом в виде паровой турбины, вентилятор, расположенный внутри корпуса генератора, сидящий с ним на одном валу, и имеющий всасывающую и нагнетательную зоны, адсорбер, газодувку и электрический нагреватель. Осушка водорода осуществляется в адсорбере, заполненном, например, силикагелем. Регенерация силикагеля производится горячим воздухом с температурой 573-673 К, для чего газодувка продувает воздух через специальный электрический нагреватель. Процесс регенерации длится несколько часов. До и после регенерации адсорбер должен быть продут углекислым газом или азотом во избежание контакта водорода с воздухом. Для бесперебойной работы осушительной установки ставится по крайней мере два адсорбера (Иванов В.С. Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. М. Энергия. 1965. с. 67-71). Известная также установка осушки газа в электрической машине, в которой газ охлаждается с конденсацией влаги из него в теплообменном аппарате водой, которая, в свою очередь, охлаждается в холодильной машине (авт.свид. N 1170557). Известна установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой сpеды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода водорода соединен с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура. Испаряемая среда-фреон, поступает от компрессора холодильной машины сверху вниз в трубки рекуперативного испарителя, межтрубное пространство которого соединено с всасывающей и нагнетательными зонами вентилятора генератора так, что водород циркулирует в испарителе снизу вверх. Внизу испарителя расположен штуцер отвода сконденсировавшейся из водорода влаги (Азбукин Ю.И. Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов. М. Атомэнергоиздат, 1983, с. 20, 21, рис. 13, 22, табл. 4). Недостатками перечисленных установок являются: громоздкость и энергоемкость, связанные с необходимостью использования газодувки, электрического нагревателя и минимум двух адсорберов для обеспечения бесперебойной работы во время регенерации; высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильной машины, или газодувки и электрического нагревателя; экологическая вредность из-за использования фреона. Целью изобретения является обеспечение экологической чистоты путем исключения использования фреона, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности и экономичности. Это достигается тем, что установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура; одновременно с этим испаритель снабжен оросительным устройством для испаряемой среды и последнее, а также патрубок входа испаряемой среды подключены к жидкостной полости конденсатора; причем установка снабжена вихревым, противоточным эжектором, активное сопло которого соединено с отбором турбины, смешивающее сопло с паровым объемом, конденсатора, патрубок выхода испаряемой среды выполнен в виде пассивного сопла эжектора, а теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями из капиллярно-пористого материала. На чертеже схематично изображена установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором. Установка содержит электрический генератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3, вентилятор 4 с всасывающей 5 и нагнетательной 6 зонами, рекуперативный испаритель 7 с патрубками 8 и 9 входа и выхода водорода и патрубками 10 и 11 входа и выхода испаряемой среды; испаритель 7 снабжен оросительным устройством 12 для испаряемой среды, которое, как и патрубок 10 входа испаряемой среды, подключено к жидкостной полости 13 конденсатора 3; установка снабжена также вихревым противоточным эжектором 14, активное сопло 15 которого соединено с отбором 16 турбины 2, смешивающее сопло 17 соединено с паровым объемом 18 конденсатора 3, а патрубок 11 выхода испаряемой среды из испарителя 7 выполнен в виде пассивного сопла эжектора 14; теплообменная поверхность 19 испарителя 7 снабжена фитилями 20 из капиллярно-пористого материала. Установка работает следующим образом. Влажный водород с влагосодержанием d 0,15 кг/кг.сух.газа и температурой 313К подается из генератора 1 вентилятором 4 из нагнетательной зоны 6 к патрубку 8 входа водорода в испаритель 7, где циркулируя внутри трубок, являющихся теплообменной поверхностью 19, охлаждается благодаря фазовому переходу испаряемой среды в фитилях 20 из капиллярно-пористого материала, расположенных снаружи теплообменной поверхности 19, концы же фитилей спущены в жидкостную ванну 21 испарителя 7. В результате охлаждения водорода водяные пары, бывшие в нем, конденсируются, и после выхода водорода из патрубка 9 сконденсировавшаяся влага удаляется через конденсатоотводчик 22, а осушенный водород поступает во всасывающую зону 5 вентилятора 4. Испаряемая среда конденсат из конденсатора 3 паровой турбины 2, поступающий из жидкостной полости 13 упомянутого конденсатора 3 к оросительному устройству 12 и к патрубку 10 входа испаряемой среды в испаритель 7. Для получения температуры водорода на выходе из патрубка 9 испарителя 7 порядка 278К, что соответствует влагосодержание 0,032 кг/кг сух. газа при давлении 0,25 МПа, необходимо создать в испарителе 7 абсолютное давление 830 Па. Этот вакуум создается в испарителе 7 вихревым противоточным эжектором 14, активное сопло 15 которого соединено с отбором 16 пара из турбины 2. Из отбора 16 отбирается порядка 20 кг/ч пара с абсолютным давлением (0,5-0,7) МПа. Отбор такого количества пара (при общем расходе пара через турбину в сотни тонн в час) с указанным давлением (т.е. практически весь перепад давления сработан в турбине 2) не скажется на производительности турбины 2, а следовательно, и генератора 1. Выход паров испаряемой среды из испарителя 7 осуществляется через патрубок 11, выполненный в виде пассивного сопла эжектора 14. Сброс смеси паров (активного и пассивного потоков) из эжектора 14 через смешивающее сопло 17 производится в паровой объем 18 конденсатора 3 в зону пассивного сопла основного эжектора конденсатора 3. Для снижения температуры конденсата, поступающего из конденсатора 3 турбины 2 в испаритель 7, он подается в оросительное устройство 12. Адиабатное испарение части конденсата с поверхности струи благодаря вакуумированию испарителя 7 вихревым противоточным эжектором 14 и приводит к снижению температуры конденсата. Охлажденный таким образом конденсат стекает в жидкостную ванну 21 испарителя 7, частично смачивая фитили 20, расположенные снаружи теплообменной поверхности 19. Использование конденсата в качестве хладагента в испарителе 7 позволяет продлить межремонтный период его работы. Отсутствие в установке хладагентов типа фреонов или аммиака делает ее экологически чистой. Использование минимального расхода пара из одного из последних отборов турбины 2 в качестве активной среды в эжекторе 14 делает установку высокоэкономичной по сравнению с установками, использующими холодильные машины с электроприводом. Надежность установки в ее простоте, отсутствии движущихся механизмов и контактов водорода с воздухом. Снижены эксплуатационные расходы ввиду отсутствия необходимости регенерации адсорберов и обслуживания холодильной машины. Установка, разработанная по данному изобретению находится в стадии изготовления. Никаких конструктивных и технологических трудностей для осуществления изобретения не имеется, т.к. отдельные узлы установки опробированы. Осуществление данного изобретения возможно везде, где есть необходимость в осушке газа и есть активный поток газа (пара) с избыточным давлением порядка (0,4-0,6) МПа.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, отличающаяся тем, что она снабжена оросительным блоком, который установлен в испарителе, и вихревым противоточным эжектором, активное сопло которого соединено с зоной отбора турбины, смешивающее сопло с паровым объемом конденсатора, а пассивное сопло выполнено в виде патрубка выхода испаряемой среды и патрубок входа испаряемой среды и оросительный блок подключены к жидкостной полости конденсатора. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями из капиллярно-пористого материала.

www.freepatent.ru

ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - Осушка водорода

ООО «ЭЛЕКТРОЛИЗНЫЕ КОМПРЕССОРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» разработало и производит установку для осушки водорода методом вымораживания, взамен установки осушки водорода методом парового нагрева и адсорбции с применением силикагеля.

Установка для осушки водорода методом вымораживания.

Данная установка состоит:

  1. Испаритель для осушки водорода (ИОВ)- вертикальный сборный трех камерный аппарат, трехходового потока прохождения газа, снабженный двойным змеевиком из медной трубы, предназначенный для охлаждения водорода с целью понижения его влагосодержания. Змеевик изготавливается из красномедной трубки с увеличенной толщиной стенки и не имеет внутренних сварочных соединений, что гарантирует его надежность от утечек холодоносителя. Испаритель снаружи покрыт теплоизоляционным материалом и оболочкой из оцинкованной стали. Устанавливается на специальной раме. Количество теплообменных аппаратов 3 (три) штуки – один комплект.

    Испарители располагаются в помещении электролизной на месте демонтированных паровых осушителей. Холодильный агрегат располагается в помещении электрощитовой или в помещении вентиляционной (либо в другом месте по согласованию).

    При подключении к блоку испарителей холодильного агрегата система является установкой (агрегатом) для осушки водорода методом вымораживания, в соответствии с ТУ У 29.2-00130441-026:2010.

  2. Холодильная машина на базе полугерметичного поршневого компрессора «Bitzer» (Германия) холодопроизводительностью 7,2 кВт при температуре кипения фреона -150С. В комплектацию холодильной установки входит: компрессорно-конденсаторный агрегат с регулировкой производительности, терморегулирующий вентиль, соленоидный вентиль, маслоотделитель, отделитель жидкости, фильтр-осушитель, фильтр на всасывание, смотровой глазок с индикатором влажности, регулятор оборотов вентиляторов конденсатора, прессостаты высокого и низкого давлений, ручные запорные вентили, шкаф управления, комплект материалов для монтажа (медные трубы теплоизоляция трубопроводов, кабеля, крепежные материалы, припой, фреон и т. д.).

Расчет и подбор оборудования выполнен при следующих технических условиях:

  • Расход охлаждаемого водорода: 20 м3/час при давлении 10 бар.
  • Начальная температура водорода: +400С.
  • Конечная температура водорода: -5 0С.
Технические характеристики сосуда (испарителя)
Наименование рабочего пространства.Характеристика, параметрыКорпусЗмеевик
Рабочее или условное давление, МПа (кгс/см2)1 (10)4 (0,4)
Расчетное давление, МПа (кгс/см2)1,035 (10,35)5(0,5)
Пробное давление, МПа (кгс/см2) Гидравлическое1,5 (15)-
Пневматическое-1,5 (15)
Испытательная средаВодаАзот
Температура испытательной среды оС5…40-
Внутренний диаметр корпуса, мм25710
Длина (высота), мм11853500
Наименование рабочей средыводородфреон
Внутренний объем, м30,01820,00247
Масса пустого сосуда, кг12625

elkt.com.ua

Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора

 

Использование изобретения: относится к холодильной технике и установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов. Сущность изобретения. Водород охлаждается в рекуперативном испарителе 7, снабженном оросительным устройством 12 для испаряемой среды, представляющей собой конденсат из конденсатора 3 турбины 2, и вихревым противоточным эжектором 14. Активное сопло 15 последнего соединено с отбором 16 пара из паровой турбины 2, сброс из смешивающего сопла 17 смеси активного и пассивного потоков пара осуществляется в паровой объем 18 конденсатора 3 паровой турбины 2. Патрубок 11 выхода испаряемой среды из испарителя 7 выполнен в виде пассивного сопла эжектора 14. Для обеспечения устойчивого испарения в вакууме теплообменная поверхность 19 испарителя 7 снабжена фитилями 20 из капиллярнопористого материала, отвод сконденсировавшейся в водороде влаги осуществляется через конденсатоотводчик 22. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, к установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги, и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов.

Одним из условий эксплуатации электрических генераторов с максимальным коэффициентом полезного действия является минимальное содержание водяных паров в охлаждающем водороде. Влага в водород может попасть из электролизной установки, из обводненного уплотняющего масла, наконец, в результате течи газоохладителей, расположенных в корпусе генератора. Если попавшие в генератор водяные пары не удалять, их содержание в водороде будет нарастать, что отрицательно повлияет на экономичность генератора (рост вентиляционных потерь и потерь на трение из-за роста плотности и вязкости газовой смеси, уменьшение КПД генератора), а при некоторых условиях может привести к нарушению изоляции. Известны установки осушки газа, в частности водорода, адсорбционного типа. В них осушка газа осуществляется в адсорберах, заполненных твердым адсорбентом-силикагелем или цеолитом. Установки содержат ряд адсорберов, часть из которых находится в регенерации (авт. свид. СССР N 603414, 603415, 1011502). Известна и другая установка адсорбционного типа осушки водорода, охлаждающего электрический генератор. Установка содержит электрический генератор с приводом в виде паровой турбины, вентилятор, расположенный внутри корпуса генератора, сидящий с ним на одном валу, и имеющий всасывающую и нагнетательную зоны, адсорбер, газодувку и электрический нагреватель. Осушка водорода осуществляется в адсорбере, заполненном, например, силикагелем. Регенерация силикагеля производится горячим воздухом с температурой 573-673 К, для чего газодувка продувает воздух через специальный электрический нагреватель. Процесс регенерации длится несколько часов. До и после регенерации адсорбер должен быть продут углекислым газом или азотом во избежание контакта водорода с воздухом. Для бесперебойной работы осушительной установки ставится по крайней мере два адсорбера (Иванов В.С. Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. М. Энергия. 1965. с. 67-71). Известная также установка осушки газа в электрической машине, в которой газ охлаждается с конденсацией влаги из него в теплообменном аппарате водой, которая, в свою очередь, охлаждается в холодильной машине (авт.свид. N 1170557). Известна установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой сpеды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода водорода соединен с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура. Испаряемая среда-фреон, поступает от компрессора холодильной машины сверху вниз в трубки рекуперативного испарителя, межтрубное пространство которого соединено с всасывающей и нагнетательными зонами вентилятора генератора так, что водород циркулирует в испарителе снизу вверх. Внизу испарителя расположен штуцер отвода сконденсировавшейся из водорода влаги (Азбукин Ю.И. Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов. М. Атомэнергоиздат, 1983, с. 20, 21, рис. 13, 22, табл. 4). Недостатками перечисленных установок являются: громоздкость и энергоемкость, связанные с необходимостью использования газодувки, электрического нагревателя и минимум двух адсорберов для обеспечения бесперебойной работы во время регенерации; высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильной машины, или газодувки и электрического нагревателя; экологическая вредность из-за использования фреона. Целью изобретения является обеспечение экологической чистоты путем исключения использования фреона, упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности и экономичности. Это достигается тем, что установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура; одновременно с этим испаритель снабжен оросительным устройством для испаряемой среды и последнее, а также патрубок входа испаряемой среды подключены к жидкостной полости конденсатора; причем установка снабжена вихревым, противоточным эжектором, активное сопло которого соединено с отбором турбины, смешивающее сопло с паровым объемом, конденсатора, патрубок выхода испаряемой среды выполнен в виде пассивного сопла эжектора, а теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями из капиллярно-пористого материала. На чертеже схематично изображена установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором. Установка содержит электрический генератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3, вентилятор 4 с всасывающей 5 и нагнетательной 6 зонами, рекуперативный испаритель 7 с патрубками 8 и 9 входа и выхода водорода и патрубками 10 и 11 входа и выхода испаряемой среды; испаритель 7 снабжен оросительным устройством 12 для испаряемой среды, которое, как и патрубок 10 входа испаряемой среды, подключено к жидкостной полости 13 конденсатора 3; установка снабжена также вихревым противоточным эжектором 14, активное сопло 15 которого соединено с отбором 16 турбины 2, смешивающее сопло 17 соединено с паровым объемом 18 конденсатора 3, а патрубок 11 выхода испаряемой среды из испарителя 7 выполнен в виде пассивного сопла эжектора 14; теплообменная поверхность 19 испарителя 7 снабжена фитилями 20 из капиллярно-пористого материала. Установка работает следующим образом. Влажный водород с влагосодержанием d 0,15 кг/кг.сух.газа и температурой 313К подается из генератора 1 вентилятором 4 из нагнетательной зоны 6 к патрубку 8 входа водорода в испаритель 7, где циркулируя внутри трубок, являющихся теплообменной поверхностью 19, охлаждается благодаря фазовому переходу испаряемой среды в фитилях 20 из капиллярно-пористого материала, расположенных снаружи теплообменной поверхности 19, концы же фитилей спущены в жидкостную ванну 21 испарителя 7. В результате охлаждения водорода водяные пары, бывшие в нем, конденсируются, и после выхода водорода из патрубка 9 сконденсировавшаяся влага удаляется через конденсатоотводчик 22, а осушенный водород поступает во всасывающую зону 5 вентилятора 4. Испаряемая среда конденсат из конденсатора 3 паровой турбины 2, поступающий из жидкостной полости 13 упомянутого конденсатора 3 к оросительному устройству 12 и к патрубку 10 входа испаряемой среды в испаритель 7. Для получения температуры водорода на выходе из патрубка 9 испарителя 7 порядка 278К, что соответствует влагосодержание 0,032 кг/кг сух. газа при давлении 0,25 МПа, необходимо создать в испарителе 7 абсолютное давление 830 Па. Этот вакуум создается в испарителе 7 вихревым противоточным эжектором 14, активное сопло 15 которого соединено с отбором 16 пара из турбины 2. Из отбора 16 отбирается порядка 20 кг/ч пара с абсолютным давлением (0,5-0,7) МПа. Отбор такого количества пара (при общем расходе пара через турбину в сотни тонн в час) с указанным давлением (т.е. практически весь перепад давления сработан в турбине 2) не скажется на производительности турбины 2, а следовательно, и генератора 1. Выход паров испаряемой среды из испарителя 7 осуществляется через патрубок 11, выполненный в виде пассивного сопла эжектора 14. Сброс смеси паров (активного и пассивного потоков) из эжектора 14 через смешивающее сопло 17 производится в паровой объем 18 конденсатора 3 в зону пассивного сопла основного эжектора конденсатора 3. Для снижения температуры конденсата, поступающего из конденсатора 3 турбины 2 в испаритель 7, он подается в оросительное устройство 12. Адиабатное испарение части конденсата с поверхности струи благодаря вакуумированию испарителя 7 вихревым противоточным эжектором 14 и приводит к снижению температуры конденсата. Охлажденный таким образом конденсат стекает в жидкостную ванну 21 испарителя 7, частично смачивая фитили 20, расположенные снаружи теплообменной поверхности 19. Использование конденсата в качестве хладагента в испарителе 7 позволяет продлить межремонтный период его работы. Отсутствие в установке хладагентов типа фреонов или аммиака делает ее экологически чистой. Использование минимального расхода пара из одного из последних отборов турбины 2 в качестве активной среды в эжекторе 14 делает установку высокоэкономичной по сравнению с установками, использующими холодильные машины с электроприводом. Надежность установки в ее простоте, отсутствии движущихся механизмов и контактов водорода с воздухом. Снижены эксплуатационные расходы ввиду отсутствия необходимости регенерации адсорберов и обслуживания холодильной машины. Установка, разработанная по данному изобретению находится в стадии изготовления. Никаких конструктивных и технологических трудностей для осуществления изобретения не имеется, т.к. отдельные узлы установки опробированы. Осуществление данного изобретения возможно везде, где есть необходимость в осушке газа и есть активный поток газа (пара) с избыточным давлением порядка (0,4-0,6) МПа.

Формула изобретения

1. Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, отличающаяся тем, что она снабжена оросительным блоком, который установлен в испарителе, и вихревым противоточным эжектором, активное сопло которого соединено с зоной отбора турбины, смешивающее сопло с паровым объемом конденсатора, а пассивное сопло выполнено в виде патрубка выхода испаряемой среды и патрубок входа испаряемой среды и оросительный блок подключены к жидкостной полости конденсатора. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями из капиллярно-пористого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромашиностроению

Изобретение относится к электромашиностроению

Изобретение относится к электромашиностроению о Цель изобретения состоит в повышении надежности, КПД и упрощении конструкции

Изобретение относится к электротехнике, в частности - к холодильной технике и установкам для осушки газа путем его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги и может найти применение, например, на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора

Изобретение относится к областям электротехники, электроэнергетики и электромашиностроения, в частности к генераторам с водородным охлаждением, и предназначено для улучшения эксплуатационных характеристик турбогенератора, повышения их КПД и безопасности на электростанциях

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей эксплуатации электрических машин, в частности снижения влагосодержания газа, используемого для охлаждения турбогенераторов или их консервации в период длительного простоя или останова

Изобретение относится к электротехнике и касается производства и эксплуатации электрических машин как в период их эксплуатации, так и в период простоя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электрических машин для наземного транспорта

Изобретение относится к электротехнике, в частности к установкам для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может найти применение во всех типах закрытых электрических машин, эксплуатирующихся в условиях окружающей среды с высокой относительной влажностью и запыленностью

Изобретение относится к системам генерации энергии. Технический результат: повышение КПД. Система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии содержит камеру обработки воздуха, первый и второй компрессоры, абсорбционный холодильник для пара, устройство аккумулирования энергии. Камера обработки воздуха выполнена с возможностью получения воздуха, его охлаждения и удаления влаги из воздуха. Первый компрессор проточно соединен с камерой обработки воздуха и выполнен с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха. Абсорбционный холодильник соединен с первым компрессором и выполнен с возможностью охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха. Второй компрессор соединен с абсорбционным холодильником и выполнен с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха. Устройство аккумулирования энергии соединено со вторым компрессором и выполнено с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха. Система охлаждения воздуха содержит также емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного из устройства аккумулирования энергии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение во всех типах закрытых электрических машин, эксплуатирующихся в условиях окружающей среды с высокой относительной влажностью и запыленностью. Техническим результатом является упрощение технологии изготовления и монтажа контейнера в корпус, а также упрощение технического обслуживания контейнера в процессе эксплуатации. В электрической машине, содержащей закрытый корпус и ротор с валом, в полости корпуса размещен контейнер с влагопоглотителем, выполненный в виде прямой трубки, расположенной в осевом несквозном отверстии с торца вала. На конце трубки расположен пылевой фильтр. В радиальном направлении контейнер имеет отверстия, закрытые воздухопроницаемой сеткой, совпадающие с радиальными отверстиями вала электрической машины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты изоляции электрических машин, работающих в условиях повышенной влажности и запыленности окружающей среды. Задача изобретения - повышение эффективности защиты электрической машины от пыли и влаги. Технический результат достигается за счет того, что в электрической машине, содержащей статор, ротор и контейнер с влагопоглотителем, размещенные в герметически закрытом корпусе, имеющем узел выравнивания давлений воздуха внутри и вне корпуса, узел выравнивания давлений выполнен в виде эластичной гофрированной мембраны. 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, к установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги, и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов

www.findpatent.ru

Осушка - водород - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Осушка - водород

Cтраница 3

В случае необходимости схема дополняется аппаратурой для осушки водорода. В качестве осушителей применяют серную кислоту или сорбенты типа цеолитов.  [31]

На электролизных установках, где применяются схемы осушки водорода с ва-куумно-термической регенерацией сорбента, следует контролировать подачу водорода и вакуум в адсорбере, где проходит регенерация силикагеля.  [32]

Электрооборудование, смонтированное совместно с блоком очистки и осушки водорода, должно иметь исполнение, соответствующее классу взрыво-опасности помещения.  [33]

В одном производственном здании могут размещаться помещения электролиза, приготовления электролита, очистки и осушки водорода, компрессорной установки, датчиков, наполнительной с промежуточным складом водородных баллонов, ремонтно-испытательной мастерской, а также помещение окраски и сушки баллонов.  [34]

Электролитически полученный водород содержит до 2 - 3 % влаги, 0 5 - 1 % кислорода, 0 5 - 1 % азота и другие газовые примеси. Осушка водорода осуществляется обычными химическими осушителями и ловушками с жидким азотом, очистка от других газов проводится чаще всего пропусканием через нагретую до температуры 600 - 800 С медную стружку, нагретую до 800 - 900 С титановую или циркониевую губку либо пропусканием через нагретый до 300 С палладиевый капилляр.  [35]

Водород также необходимо подвергать осушке, поскольку при его переработке ( например, в производстве синтетической соляной кислоты) будет образовываться влажный хлористый водород, способный разрушать технологическое оборудование. Осушку водорода осуществляют в противоточной башне, заполненной насадкой и орошаемой сверху концентрированной серной кислотой.  [36]

В реактор загружают 40 мл испытуемого катализатора, продувают установку последовательно азотом и водородом и под давлением водорода проводят опрессов-ку. Для осушки водорода его пропускают через емкость, заполненную активной окисью алюминия, прокаленной при 500 С.  [37]

Установки осушки водорода методом охлаждения, включающие в себя холодильные машины производительностью 2933 кДж / ч ( 700 ккал / ч), испарители и терморегулирующие вентили, достаточно надежны при продолжительной эксплуатации, потребляют незначительное количество электроэнергии и не требуют существенных трудозатрат при монтаже и обслуживании.  [38]

Период капания должен быть строго постоянным. К электролизеру подсоединяют систему очистки и осушки водорода, состоящую из последовательно соединенных склянок Дрекселя, заполненных щелочным раствором пирогаллола, водой и силикаге-лем. Прибор включают в сеть и через Ч мин.  [39]

Температура водорода в установке осушки проверяется периодически. На электролизных установках СЭУ-4 и СЭУ-8 осушка водорода осуществляется путем его охлаждения в испарителе холодильной машины до - 5 С. При такой температуре из водорода удаляется в испарителе основное количество содержащихся в нем водяных паров. Повышение температуры свидетельствует о необходимости отключения компрессора холодильной машины для оттаивания льда и снеговой шубы в испарителе.  [40]

Осушка газов большей частью осуществляется при сравнительно невысоких давлениях. Однако в ряде случаев, в частности для осушки водорода, применяется высокое давление.  [41]

Приблизительно 50 мг окиси платины помещают в реакционный сосуд и прибавляют туда же 10 мл чистого этилового спирта; сосуд погружают в стакан с водой, нагретой до 60, и восстанавливают окись платины до платиновой черни, пропуская через суспензию водород. Последний получают обычным путем, но между генератором газа и прибором целесообразно помещать трехгорлую предохранительную склянку, содержащую концентрированную серную кислоту для осушки водорода. Склянку снабжают стеклянной трубкой, доходящей до ее дна и позволяющей следить за скоростью и давлением водорода. Необходимо обращать внимание на то, чтобы частицы окиси не прилипали к стенкам сосуда над уровнем жидкости. Когда вся окись станет черной ( примерно через 5 мин.  [42]

Наличие влаги в водороде при относительно высокой температуре гидрирования влечет за собой гидролиз жиров и соответственно рост кислотности саломаса. При этом накапливаются другие побочные продукты термического распада жирных кислот и глицерина, что увеличивает отходы и потери в производстве и ухудшает качество саломаса. Поэтому необходима обязательная осушка водорода.  [44]

ТЬпилляр опускают в электролизер так, чтобы кончик капилляра был опущен в исследуемый раствор на глубину не менее I см. устанавливают период капания ртути, поднимая или опуская резервуар со ртутью. Период капания должен быть строго постоянным. К электролизеру подсоединяют систему очистки и осушки водорода, состоящую из последовательно соединенных склянок Дрекселя, заполненных щелочным раствором пирогаллола, водой и силикаге-лем. Прибор включают в сеть и через 5 мин.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора - патент РФ 2253936

Изобретение относится к электротехнике, в частности к установкам для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором. Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и адсорбер с паровой рубашкой и патрубками входа и выхода водорода. Нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура. В состав установки входят также два паровых эжектора, активные сопла которых соединены с отбором из турбины, а пассивное сопло второго соединено со смешивающим соплом первого эжектора и паровым объемом конденсатора турбины. Адсорбер соединен с пассивным соплом первого эжектора. Активное сопло первого эжектора соединено с отбором турбины через паровую рубашку адсорбера. Адсорбер имеет встроенный маслоотделитель и рубашку, расположенную еще и с внутренней стороны адсорбера. Использование изобретения позволит создать простую, надежную, экономичную, экологически чистую установку осушки водорода. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2253936

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора.

Для обеспечения максимального коэффициента полезного действия электрического генератора важное значение имеет минимальное содержание водяных паров в охлаждающем водороде. Содержание водяных паров в водороде отрицательно влияет на экономичность и работоспособность генератора: растут вентиляционные потери и потери на трение из-за роста плотности и влажности газовой смеси, происходит коррозия бандажных колец, а при некоторых значениях влажности может быть нарушена электроизоляция.

Известны установки осушки газа, в частности водорода, использующие принцип охлаждения водорода в теплообменном аппарате, хладагент последнего охлаждается в холодильной машине (а.с.1170557, 1985 г.), образовавшийся в результате конденсации водяных паров из водорода конденсат удаляется из газа, что и приводит к его осушке. Наиболее распространенным типом является фреоновая установка, описанная в книге Ю.И.Азбукина “Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов” (Атомэнергоиздат, 1983, стр.20-22).

Известен и метод осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора по патенту России №2154884 за 1999 г., по которому водород, циркулируя по вертикальным U-образным трубам, расположенным под генератором, охлаждается в основном с помощью холодильной установки, а для ускорения циркуляции используется специальный нагреватель; сконденсировавшаяся влага дренируется из U-образных труб; известны установки осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с теплообменными аппаратами различной конструкции, в которых охлаждение водорода происходит благодаря испарению воды или воздухо-водяного потока в условиях вакуума в полости испарения теплообменного аппарата. Вакуум в последних создается двумя эжекторами. В состав установок этого типа входит также влагоотделитель, регулятор уровня, водяной фильтр, несколько мановакууметров и запорно-регулирующая арматура (№2071162 и №2121747, Н 02 К 9/26).

Наиболее близким решением является осушка водорода в установках адсорбционного типа. В них осушка газа осуществляется в адсорберах, заполненных твердым адсорбентом, например силикагелем (а.с. СССР №№603414, 603415, G 01 В 3/56 и №1011502, G 01 В 3/56). Известна также установка адсорбционного типа осушки водорода, представленная в книге “Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением” авторов: B.C.Иванова и Ф.З.Серебрянского (изд-во “Энергия”, 1965 г., стр.67-71). В этой установке силикагель регенерируется горячим воздухом с температурой (573-673)К, который продувается газодувкой через специальный электронагреватель.

Недостатками перечисленных установок являются:

1. Громоздкость и энергоемкость, связанные с необходимостью использования газодувки и электрического нагревателя;

2. Высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильной машины или газодувки и электрического нагревателя;

3. Экологическая вредность из-за использования фреона и других подобных хладагентов;

4. Возможность попадания водорода в полость испарения и контакт водорода с воздухом, что недопустимо по условиям эксплуатации, тонкость настройки режима тепломассообмена в полости испарения теплообменного аппарата в зависимости от вакуума в конденсаторе турбины, вращающей электрический генератор, что требует понимания процессов тепломассообмена и гидродинамики от электриков, обслуживающих генератор и все его системы, что, очевидно, затруднительно.

Целью изобретения является создание простой, надежной, экономичной, экологически чистой установки осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором в широком диапазоне вакуума в конденсаторе турбины.

Это достигается тем, что установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и адсорбер с паровой рубашкой и патрубками входа и выхода водорода, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, в состав установки входят также два паровых эжектора, активные сопла которых соединены с отбором из турбины, пасcивное сопло второго эжектора соединено со смешивающим соплом первого эжектора и паровым объемом конденсатора турбины; адсорбер соединен с пассивным соплом первого эжектора, а активное сопло первого эжектора соединено с отбором турбины через паровую рубашку адсорбера, причем адсорбер имеет встроенный маслоотделитель, а рубашка расположена с обеих сторон адсорбента.

Все признаки влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. На чертеже схематично изображена установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором.

Установка содержит электрический генератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3, вентилятор 4 с всасывающей 5 и нагнетательной 6 зонами, адсорбер 7 с паровой рубашкой 8, патрубками 9 и 10 входа и выхода водорода и патрубком 11 выхода испаряемой из адсорбента влаги; установка снабжена также эжектором 12, пассивное сопло 13 которого соединено с выходным патрубком 11 испаряемой из адсорбента влаги, а активное сопло 14 соединено с отбором пара 15 турбины 2 через паровую рубашку 8 с патрубками 16 и 17 входа и выхода пара; в установку входит второй эжектор 18, пассивное сопло 19 которого соединено со смешивающим соплом 20 эжектора 12 и паровой полостью конденсатора 3 турбины 2; активное же сопло 21 эжектора 18 соединено с отбором пара 15 турбины 2; внутри адсорбера 7 расположен маслоотделитель 22 со сливным штуцером 23 и дополнительная внутренняя часть 8-2 паровой рубашки 8.

Установка работает следующим образом. Влажный водород с температурой точки росы (20-25°С) и температурой самого газа + 60°С подается из генератора 1 вентилятором 4 из нагнетательной зоны 6 к патрубку 9 входа водорода в адсорбер 7, где, проходя сначала через маслоотделитель 22, очищается от масла, которое сливается через штуцер 23, а затем, проходя через слой адсорбента 24, например силикагеля, осушается вплоть до температуры точки росы минус 40°С. Осушенный водород через патрубок 10 поступает в генератор 1 в зону всасывания 5 вентилятора 4. После определенного промежутка времени адсорбент в адсорбере 7 насыщается, о чем судят по температуре точки росы в потоке водорода на выходе из патрубка 10 адсорбера 7.

По достижении температуры точки росы в потоке водорода на выходе из адсорбера 7 порядка +10°С адсорбер 7 переводится из рабочего режима осушки водорода в режим регенерации адсорбента 24, проводящийся путем нагрева адсорбента 24 с одновременным вакуумированием объема адсорбера 7 для ускорения процесса регенерации и удаления из адсорбента не только влаги, но и проскочившего в адсорбер масла. С этой целью перекрываются вентили у патрубков 9 и 10 входа и выхода водорода из адсорбера 7, открывается вентиль патрубка 11, соединяющего объем адсорбера 7 с пассивным соплом 13 эжектора 12, смешивающее сопло 20 которого соединено с пассивным соплом 19 второго эжектора 18, последнее также соединено с паровым объемом конденсатора 3 турбины 2. Пар в активные сопла 14 эжектора 12 и 21 эжектора 18 поступает из отбора 15 турбины 2, но перед поступлением в активное сопло 14 эжектора 12 проходит по рубашке 8-1 и 8-2 адсорбера 7 через патрубки 16 и 17, прогревая адсорбент 24 с наружной и внутренней стороны. Таким образом, нагрев адсорбента паром через паровую рубашку ведет к испарению поглощенной им влаги и проскочившего масла, а эжекторы 12 и 18 отсасывают эти пары из адсорбера 7, создавая в нем вакуум порядка 0,1-0,05 ата. Пар, сбрасываемый из обоих эжекторов 12 и 18, утилизируется в тепловой схеме турбогенератора. В процессе осушки водорода при поглощении влаги адсорбентом выделяется тепло, которое удаляется подачей охлаждающей воды в обе части паровой рубашки 8, что увеличивает поглощающую способность адсорбента 24 и производит предварительное охлаждение осушаемого водорода, когда он проходит через маслоотделитель 22, встроенный в адсорбер 7. Расход пара, отбираемый на установку осушки водорода, соизмерим с погрешностью замера рабочего расхода пара на турбину, составляющего сотни тонн в час.

Таким образом, отсутствие в установке хладагентов типа фреонов и аммиака делает ее экологически чистой. Использование минимального расхода пара, практически отработавшего в турбине 2 в качестве греющей среды в рубашке 8 адсорбера 7 и в качестве активной среды в эжекторе 12, вместо компрессоров и электродвигателей в одном типе установок и газодувок и электронагревателей в другом типе установок осушки водорода электрических генераторов делают эту установку высокоэкономичной.

Установка проста и надежна, имеет низкие эксплуатационные расходы, т.к. не требует ни наладки, ни тонкой настройки режима работы в зависимости от работы турбогенератора, ни ремонта подвижных элементов, которые в установке отсутствуют.

Установка, разработанная по данному предлагаемому изобретению, изготовлена, прошла испытания на электростанции Мосэнерго и принята к использованию в эксплуатации.

Осуществление данного предлагаемого изобретения возможно везде, где есть необходимость в осушке газа и есть активный поток газа (пара) с избыточным давлением 0,4-0,6 МПа.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1170557 от 1985 г.

2. Азбукин Ю.И. Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов. М., Атомэнергоиздат, 1983 г., стр.20-22.

3. Патент России №2154884 за 1999 г.

4. Патенты России №2071162 и №2121747 за 1998 г.

5. Авторские свидетельства СССР №№603414, 603415, 1011502.

6. Иванов В.С., Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. М., Энергия, 1965, стр.67-71.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и адсорбер с паровой рубашкой и патрубками входа и выхода водорода, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, в состав установки входят также два паровых эжектора, активные сопла которых соединены с отбором из турбины, пассивное сопло второго соединено со смешивающим соплом первого эжектора и паровым объемом конденсатора турбины, отличающаяся тем, что адсорбер соединен с пассивным соплом первого эжектора, а активное сопло первого эжектора соединено с отбором турбины через паровую рубашку адсорбера, причем адсорбер имеет встроенный маслоотделитель и рубашку, расположенную еще и с внутренней стороны адсорбера.

www.freepatent.ru

Осушка - водород - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Осушка - водород

Cтраница 2

В большинстве цехов осушка водорода не производится.  [16]

Часто отделение для осушки водорода входит в состав электролизного цеха.  [18]

В промышленности для осушки водорода используют процесс с нагревом адсорбента на стадии регенерации. Стадия осушки протекает в течение 10 - 30 суток. Регенерацию - проводят горячим газом или паром после сброса давления, разогревая адсорбент до 300 - 350 С. После регенерации следуют стадия охлаждения и подъема давления, затем приступают к стадии адсорбции влаги. Поскольку основная рабочая стадия длительная, существенное усложнение стадий регенерации не столь обременительно.  [20]

В осушителях происходит осушка водорода. Осушитель по своей конструкции во многом напоминает очиститель. В верхней и нижней крышках имеются фланцы для присоединения осушителя к системе. В нижней части осушителя имеется вентиль для выпуска воздуха при регенерации. Баллон осушителя заполняют алюмоге-лем, служащим для осушки водорода. Снаружи на баллон осушителя навиты два нагревателя из нихромовой проволоки. Один из нагревателей является запасным. Нагреватели предназначены для нагревания адсорбента ( силикагеля № 6) при регенерации. Снаружи нагреватели теплоизолированы и закрыты металлическим кожухом.  [21]

Для очистки и осушки водорода к аппарату Киппа должны быть присоединены две промывные склянки - одна с щелочным раствором перманганата, другая с концентрированной серной кислотой пл.  [23]

В большинстве цехов электролиза осушка водорода не производится.  [24]

При работе установки сор бционной осушки водорода или кислорода переключение адсорберов-осушителей должно выполняться по графику.  [25]

На описанной установке по осушке водорода под высоким давлением применяется цеолит, так как приходится удалять из газа сравнительно малые количества влаги. В некоторых случаях, как показала практика азотного завода Сан Ойл К в Пенсильвании ( США), при несколько больших количествах водяного пара в газе целесообразно осушать его на работающей при давлении 25 - 30 am установке с комбинированной загрузкой активированным глиноземом и цеолитом.  [26]

Помещения электролиза, очистки и осушки водорода, компрессорной, наполнительной и другие помещения, где возможно выделение водорода, должны иметь естественную вытяжную вентиляцию из верхней зоны помещения в объеме не менее однократного в час.  [27]

В состав оборудования для охлаждения и осушки водорода входит: а) горячий скруббер; б) холодный скруббер; в) испаритель; г) вентилятор.  [28]

Чистые его препараты можно использовать для осушки водорода, кислорода, азота, хлористого водорода, хлора, двуокиси серы, а также паров брома и иода, разбавленных азотом. Он поглощает аммиак, давая аммиакаты кальция, и в небольшой степени вступает в обменные реакции с бромистым и йодистым водородом.  [29]

Для получения технической документации на установки осушки водорода методом охлаждения, а также для консультации по вопросам внедрения и эксплуатации указанных установок обращаться в ПО Союзтехэнерго ( 105266, Москва, Е-266, Семеновская наб.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности - к холодильной технике и установкам для осушки газа путем его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги и может найти применение, например, на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора. Сущность данного изобретения состоит в следующем. Водород охлаждается в рекуперативном испарителе 7, в испарительной полости которого осуществляется воздушно-испарительный процесс в вакууме, создаваемом последовательно включенными паровыми эжекторами 12 и 15, в активные сопла которых подается пар фактически отработавший в турбине. Эжектор 15 является основным эжектором конденсатора 3 турбины 2. Патрубок 11 выхода испаряемой среды из испарителя 7 выполнен в виде пассивного сопла эжектора 12. Хладагентом в испарителе служат обессоленная вода и воздух, подсасываемый через дроссельное устройство 22 из окружающего пространства. Для организации воздушно-испарительного процесса в испарителе 7 служат распределительная решетка 19 и регулятор уровня жидкости 24. Удаляется сконденсированная из водорода влага через конденсатоотводчик 23. Изобретение направлено на обеспечение работоспособности экологически чистой установки осушки водорода в широком диапазоне вакуума в конденсаторе турбогенератора. Установка проста и надежна, имеет низкие эксплуатационные расходы. 1 ил.

Изобретение относится к холодильной технике, предназначенной для обеспечения осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги, и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов.

Для обеспечения максимального коэффициента полезного действия электрического генератора важное значение имеет минимальное содержание водяных паров в охлаждающем водороде. Содержание водяных паров в водороде, которые попадают в него различными путями, отрицательно влияет на экономичность и работоспособность генератора: растут вентиляционные потери и потери на трение из-за роста плотности и вязкости газовой смеси, а при некоторых значениях содержания водяных паров может быть нарушена электроизоляция. Известны установки осушки газа, в частности водорода, адсорбционного типа. В них осушка газа осуществляется в адсорберах, заполненных твердым адсорбентом-силикагелем или цеолитом. Установки обязательно содержат минимум два адсорбента, один из которых находится в регенерации (а.с. СССР NN 603414, 603415, G 01 B, 3/58 и N 1011502, G 01 B, 3/56). Известна также установка адсорбционного типа осушки водорода, представленная в книге "Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением" авторов В.С. Иванова и Ф.З.Серебрянского (издательства "Энергия" 1955 г. стр. 67-71). В этой установке силикагель, заполняющий адсорбер, регенерируется горячим воздухом с температурой (573 - 673)K, который продувается газодувкой через специальный электронагреватель. Процесс регенерации длится несколько часов, а до регенерации и после нее адсорбер должен быть продут нейтральным газом (CO2 или N2) во избежание контакта водорода с воздухом. Известны установки осушки водорода, использующие принцип охлаждения водорода в теплообменном аппарате, хладагент последнего охлаждается в холодильной машине (а.с. 1170557). Образовавшийся в результате конденсации водяных паров из водорода конденсат удаляется из водорода, что и приводит к его осушке. Наиболее распространенным типом является фреоновая установка, описанная в книге. Ю.И.Азбукина "Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов" (Атомэнергоиздат, 1983 г., стр. 20 - 22) Наиболее близким решением является установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора по патенту N 2071162 H 02 K 9/26 с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая, вентилятор с всасывающей и нагнетательными зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, причем выходной патрубок испаряемой среды выполнен в виде пассивного сопла эжектора, активное сопло которого соединено с зоной отбора турбины, а смешивающее сопло - с паровым объемом конденсатора; испаритель имеет оросительное устройство, испаряемая среда в нем - конденсат из конденсатора турбины; теплообменная поверхность испарителя снабжена фитилями. Недостатками перечисленных установок являются: 1. Громоздкость и энергоемкость, связанные с необходимостью использования газодувки, электрического нагревателя и минимум двух адсорберов для обеспечения бесперебойной работы во время регенерации адсорбционных установок; 2. Высокие эксплуатационные расходы, связанные с обслуживанием холодильной машины или газодувки и электрического нагревателя; 3. Экологическая вредность из-за использования фреона и других подобных хладагентов; 4. Невозможность получения низких температур в процессе чистого испарения воды при одноступенчатом эжекторе и плохом вакууме в конденсаторе турбины, например, при работе конденсатора на встроенных пучках в зимний период, т.е. неработоспособность при давлениях в полости испарителя больших 830 Па. Целью изобретения является обеспечение работоспособности экологически чистой установки осушки водорода в широком диапазоне вакуума в конденсаторе турбогенератора. Это достигается тем, что установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором содержит вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, причем выходной патрубок испаряемой среды выполнен в виде пассивного сопла эжектора, активное сопло которого соединено с зоной отбора турбины, а смешивающее сопло соединено с пассивным соплом дополнительного эжектора; пассивное сопло дополнительного эжектора также соединено с паровой полостью конденсатора; между входным патрубком испаряемой среды и теплообменной поверхностью испарителя установлена решетка с образованием подрешеточной и надрешеточной полостей, последняя из которых соединена с патрубком входа испаряемой среды, а первая - с окружающей средой через дроссельное устройство, испаритель снабжен регулятором уровня испаряемой среды, который соединен с патрубками входа и выхода испаряемой среды. Все признаки влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом. На чертеже схематично изображена установка осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором. Установка содержит электрический генератор 1, паровую турбину 2 с конденсатором 3, вентилятор 4 с всасывающей 5 и нагнетательной 6 зонами, рекуперативный испаритель 7 с патрубками 8 и 9 выхода водорода и патрубками 10 и 11 входа и выхода испаряемой среды; установка снабжена также эжектором 12 с пассивным соплом в виде выходного патрубка 11 испаряемой среды и активным соплом 13, соединенным отбором 14 турбины 2; установка имеет дополнительный эжектор 15, пассивно сопло 16 которого соединено со смешивающим соплом 17 эжектора 12 и паровой полостью конденсатора 3, а между входным патрубком 10 испаряемой среды и теплообменной поверхностью 18 испарителя 7 установлена решетка 19 с образованием подрешеточной 20 и надрешеточной 21 полостей, подрешеточная полость 10 соединена с окружающим пространством через дроссельное устройство 22; испаритель 7 снабжен также конденсатоотводчиком 23 и регулятором уровня 24, который соединен с патрубками 9 и 10 испаряемой среды испарителя 7. Установка работает следующим образом. Влажный водород с влагосодержанием порядка d = 0,15 кг/кг сух.газа и температурой до 323 K подается из генератора 1 вентилятором 4 из нагнетательной зоны 6 к патрубку 8 входа водорода в испаритель 7, где циркулируя внутри трубок, являющихся теплообменной поверхностью 18, охлаждается благодаря фазовому переходу испаряемой среды в воздух, поступающий в подрешеточную полость 20 из окружающей испаритель 7 среды через дроссельное устройство 22. В результате охлаждения водорода до температуры порядка 278 K, что соответствует влагосодержанию 0,032 кг/кг сух. газа при избыточном давлении 0,25 МПа, водяные пары, бывшие в нем, конденсируются; сконденсированная влага удаляется через конденсатоотводчик 23, а осушенный водород поступает во всасывающую зону 5 вентилятора 4, т.е. в генератор 1. Испаряемая среда (обессоленная вода) поступает в установку через регулятор уровня 24 на решетку 19, где происходит адиабатический процесс смешения с воздухом, поступающим из окружающей среды через дроссельное устройство 22. В результате смешения происходит охлаждение воздушно-водяной смеси до T 275K, которая затем поступает на теплообменную поверхность 18, где происходит воздушно-испарительный процесс охлаждения этой поверхности. Это позволяет достигнуть необходимого охлаждения водорода в широком диапазоне значений вакуума в конденсаторе 3 турбины 2 от минус 0,05 МПа до минус 0,0998 МПа, чего невозможно было достичь в чисто испарительном процессе без каскада последовательно включенных эжекторов и, связанного с этим, большого усложнения установки. Уровень воды над решеткой 19, поддерживается регулятором уровня 24, обеспечивающим устойчивый и развитый барботажный режим движения газожидкостного потока, характеризующегося критерием устойчивости Кутателадзе изменяющегося в диапазоне 0,2 - 0,8. Решетка 19 обеспечивает распределение воздуха по фронту испарителя 7 в соответствии с передаваемой поверхностью 18 тепловой нагрузкой. Используемым хладагентом является обессоленная вода, температура которой не превышает 313 К, что значительно эффективнее, чем использовать конденсат из конденсатора 3, т.к. температура конденсата при ухудшенном вакууме достигает 353 К. Вакуум в испарителе 7 создается эжектором 12, активное сопло 13 которого соединено с отбором 14 пара из турбины 2. Из отбора берется порядка 50 кг/час пара с давлением (абсолютным) 0,3 - 0,5 МПа, что практически не сказывается на работе турбины через которую проходят сотни тонн пара в час; в режимах же хорошего вакуума в конденсаторе 3 расход пара на эжектор 12 может быть значительно уменьшен. Выход испаряемой среды из испарителя 7 осуществляется через патрубок 11, выполненный в виде пассивного сопла эжектора 12. Сброс смеси паров из эжектора 12 производится в пассивное сопло 16 дополнительного эжектора 15, соединенного с паровым пространством конденсатора 3. Таким образом, отсутствие в установке хладагентов типа фреонов и аммиака делает ее экологически чистой. Использование минимального расхода пара, практически отработавшего в турбине 2, в качестве активной среды в эжекторе 12, а также использование обессоленной воды и воздуха из окружающего пространства делают установку высокоэкономичной по сравнению с установками, использующими холодильные машины с электроприводом. Воздушно-испарительный процесс вместо чистого испарения, осуществленный в испарителе 7, позволяет осушать водород во всем диапазоне изменения вакуума в конденсаторе 3 от минус 0,05 до минус 0,0998 МПа, в то время как охлаждение водорода в режиме чистого испарения воды в испарителе 7 возможно только при вакууме в конденсаторе 3 турбины 2 не хуже минус 0,098 МПа, при ухудшении вакуума в конденсаторе 3 для осуществления охлаждения водорода в режиме чистого испарения воды необходим каскад эжекторов. При воздушно-испарительном процессе охлаждения водорода отпадает необходимость в зоне орошения в испарителе 7 и в фитилях на теплообменной поверхности 18. Установка проста и надежна, имеет низкие эксплуатационные расходы. Установка, разработанная по данному предполагаемому изобретению, изготовлена и находится в эксплуатации на ряде электростанций г. Москвы. Осуществление данного предлагаемого изобретения возможно везде, где есть необходимость в осушке газа и есть активный поток газа (пара) с избыточным давлением 0,3 - 0,5 МПа.

Формула изобретения

Установка для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором, содержащая вентилятор с всасывающей и нагнетательной зонами и рекуперативный испаритель с патрубками входа и выхода водорода и патрубками входа и выхода испаряемой среды, при этом нагнетательная зона соединена с патрубком входа водорода, а патрубок выхода последнего - с всасывающей зоной с образованием замкнутого циркуляционного контура, причем выходной патрубок испаряемой среды выполнен в виде пассивного сопла эжектора, активное сопло которого соединено с зоной отбора турбины, отличающаяся тем, что в установке размещен дополнительный эжектор, пассивное сопло которого соединено со смешивающим соплом эжектора испарителя и с паровой полостью конденсатора, а между входным патрубком испаряемой среды и теплообменной поверхностью испарителя установлена распределительная решетка с образование подрешеточной и надрешеточной полостей, последняя из которых соединена с патрубком входа испаряемой среды, а первая - с окружающей средой через дроссельное устройство, причем испаритель снабжен регулятором уровня испаряемой среды, который соединен с патрубками входа и выхода испаряемой среды.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к холодильной технике, к установкам для осушки газа способом его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги, и может найти, в частности, применение на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрических генераторов

Изобретение относится к электромашиностроению

Изобретение относится к электромашиностроению

Изобретение относится к электромашиностроению о Цель изобретения состоит в повышении надежности, КПД и упрощении конструкции

Изобретение относится к областям электротехники, электроэнергетики и электромашиностроения, в частности к генераторам с водородным охлаждением, и предназначено для улучшения эксплуатационных характеристик турбогенератора, повышения их КПД и безопасности на электростанциях

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей эксплуатации электрических машин, в частности снижения влагосодержания газа, используемого для охлаждения турбогенераторов или их консервации в период длительного простоя или останова

Изобретение относится к электротехнике и касается производства и эксплуатации электрических машин как в период их эксплуатации, так и в период простоя

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании электрических машин для наземного транспорта

Изобретение относится к электротехнике, в частности к установкам для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора с приводом в виде паровой турбины с конденсатором

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может найти применение во всех типах закрытых электрических машин, эксплуатирующихся в условиях окружающей среды с высокой относительной влажностью и запыленностью

Изобретение относится к системам генерации энергии. Технический результат: повышение КПД. Система для охлаждения воздуха в системе производства электроэнергии содержит камеру обработки воздуха, первый и второй компрессоры, абсорбционный холодильник для пара, устройство аккумулирования энергии. Камера обработки воздуха выполнена с возможностью получения воздуха, его охлаждения и удаления влаги из воздуха. Первый компрессор проточно соединен с камерой обработки воздуха и выполнен с возможностью получения воздуха из камеры обработки воздуха и выпуска первого сжатого нагретого потока воздуха. Абсорбционный холодильник соединен с первым компрессором и выполнен с возможностью охлаждения первого сжатого нагретого потока воздуха. Второй компрессор соединен с абсорбционным холодильником и выполнен с возможностью получения охлажденного указанного первого потока воздуха и выпуска второго сжатого нагретого потока воздуха. Устройство аккумулирования энергии соединено со вторым компрессором и выполнено с возможностью аккумулирования тепловой энергии от второго сжатого нагретого потока воздуха. Система охлаждения воздуха содержит также емкость, соединенную с устройством аккумулирования энергии и выполненную с возможностью хранения охлажденного сжатого воздуха, полученного из устройства аккумулирования энергии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к электромашиностроению и может найти применение во всех типах закрытых электрических машин, эксплуатирующихся в условиях окружающей среды с высокой относительной влажностью и запыленностью. Техническим результатом является упрощение технологии изготовления и монтажа контейнера в корпус, а также упрощение технического обслуживания контейнера в процессе эксплуатации. В электрической машине, содержащей закрытый корпус и ротор с валом, в полости корпуса размещен контейнер с влагопоглотителем, выполненный в виде прямой трубки, расположенной в осевом несквозном отверстии с торца вала. На конце трубки расположен пылевой фильтр. В радиальном направлении контейнер имеет отверстия, закрытые воздухопроницаемой сеткой, совпадающие с радиальными отверстиями вала электрической машины. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты изоляции электрических машин, работающих в условиях повышенной влажности и запыленности окружающей среды. Задача изобретения - повышение эффективности защиты электрической машины от пыли и влаги. Технический результат достигается за счет того, что в электрической машине, содержащей статор, ротор и контейнер с влагопоглотителем, размещенные в герметически закрытом корпусе, имеющем узел выравнивания давлений воздуха внутри и вне корпуса, узел выравнивания давлений выполнен в виде эластичной гофрированной мембраны. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности - к холодильной технике и установкам для осушки газа путем его охлаждения и удаления сконденсировавшейся в нем влаги и может найти применение, например, на электростанциях для осушки водорода в системе охлаждения электрического генератора

www.findpatent.ru