Verticale waterstofkoeler voor 1 miljoen generatoren in waterkrachtcentrales

De 1 miljoen generator van een grote waterkrachtcentrale heeft een grote capaciteit, grote omvang, stabiele bedrijfsbelasting en lange levensduur, wat extreem strenge eisen aan het koelsysteem vereist. Traditionele koelmethoden hebben ofwel onvoldoende warmteafvoerefficiëntie en kunnen niet voldoen aan de warmteafvoervereisten voor hoge belasting van miljoenen eenheden; Ofwel is de constructie te groot en neemt deze te veel ruimte in beslag in de waterkrachtcentrale, wat in tegenspraak is met de compacte indelingsplanning van de waterkrachtcentrale. De opkomst van verticale waterstofkoelers heeft de pijnpunten in deze branche precies opgelost. Het verticaal opgestelde structurele ontwerp en de efficiënte waterstofwarmteoverdrachtskarakteristieken passen zich perfect aan de bedrijfsomstandigheden van een generator van 1 miljoen in een waterkrachtcentrale aan, waardoor het de voorkeursoplossing wordt voor koelsystemen van grote waterkrachtcentrales.

De kernlogica van een verticale waterstofkoeler is om te vertrouwen op de uitstekende warmteoverdrachtsprestaties van waterstof om een ​​koelsysteem met gesloten-lus te bouwen en een efficiënte warmteafvoer van de generator te bereiken. Vergeleken met traditionele methoden zoals luchtkoeling en waterkoeling is de thermische geleidbaarheid van waterstof zeven keer zo groot als die van lucht, en de dichtheid ervan is slechts 1/14 van die van lucht. Het kan snel de warmte in de generator absorberen, de stromingsweerstand verminderen, het aandrijfvermogen van de ventilator verminderen, het energieverbruik van de unit verlagen en de efficiëntie van de warmteafvoer en de energie-besparingsbehoeften in evenwicht brengen. Tijdens de werking van een generator van 1 miljoen brengen de axiale ventilatoren aan beide uiteinden van de rotor het waterstofgas onder druk, dat door het luchtkanaal van de statorkern en de ventilatiegaten van de rotorwikkeling stroomt, waarbij de warmte die door de wikkeling en de kern wordt gegenereerd volledig wordt geabsorbeerd, waardoor heet waterstofgas wordt gevormd; Het hete waterstofgas komt vervolgens in de verticale waterstofkoeler terecht en ondergaat indirecte warmte-uitwisseling met het circulerende water in de koelwaterleiding. Nadat de temperatuur tot het ingestelde bereik is gedaald, komt het weer in de interne circulatie van de generator terecht om de warmteafvoer continu te voltooien en ervoor te zorgen dat de temperatuur van elk onderdeel van de generator binnen de veilige drempel wordt geregeld.
Als reactie op de operationele kenmerken van een 1 miljoen-generator in een waterkrachtcentrale heeft de verticale waterstofkoeler gerichte structurele optimalisaties en prestatie-upgrades ondergaan, waardoor het aanpassingsvermogen en de betrouwbaarheid aanzienlijk zijn verbeterd. Qua constructief ontwerp bespaart de verticale opstelling de horizontale ruimte aanzienlijk. Vergeleken met de horizontale koeler kan het volume met 30% -50% worden verminderd bij dezelfde warmteoverdrachtsefficiëntie, wat perfect aansluit bij de lay-outvereisten van de generatorbasis in de waterkrachtcentrale. Of het nu gaat om de rugzakindeling die is verbeterd door Harbin Electric, de rugzakindeling van TEPCO, of het speciale schema waarbij alleen de stoomzijde wordt geplaatst wanneer deze is ingeschakeld, de verticale waterstofkoeler kan flexibel worden aangepast en de installatiepositie kan worden aangepast aan de basisstructuur, zonder de noodzaak van grootschalige renovatie van de fabrieksindeling. Tegelijkertijd heeft het een shell-and-tube-structuur (serie), met honderden warmtewisselingsbuizen die verticaal zijn gerangschikt om meerdere lagen warmteoverdrachtsoppervlakken te vormen. De warmteoverdrachtscoëfficiënt kan 800-1500W/(m² · K) bereiken en het warmteoverdrachtsoppervlak van een enkel apparaat wordt met 20% -30% vergroot in vergelijking met traditionele horizontale apparatuur. Hij kan snel de piekwarmteafgifte aan van een generator van 1 miljoen die op volle belasting draait.

Op het gebied van veiligheid en stabiliteit houdt de verticale waterstofkoeler volledig rekening met de werkomgeving van waterkrachtcentrales en de kenmerken van waterstof, en bouwt hij een uitgebreid veiligheidsgarantiesysteem op. Waterstof zelf heeft stabiele chemische eigenschappen, ondersteunt geen verbranding en corrodeert geen metalen onderdelen, wat het verlies van interne apparatuur in de generator kan verminderen. Er is echter een strikte controle van de zuiverheid en druk vereist. - Het monitoringsysteem, gekoppeld aan de verticale waterstofkoeler, kan de waterstofzuiverheid (niet minder dan 96% bij normaal gebruik, bij voorkeur 98%), de waterstofdruk (de nominale werkdruk is gewoonlijk 0,5 MPa) en de vochtigheid in realtime bewaken. Wanneer de indicatoren abnormaal zijn, zal er onmiddellijk een alarm worden afgegeven en waterstofaanvulling, ontlading en andere handelingen worden geactiveerd om waterstoflekkage of de vorming van brandbare explosieve gemengde gassen te voorkomen. Bovendien is de koeler gemaakt van corrosie-bestendige materialen en kunnen de 316L roestvrijstalen, titaniumlegering en andere buizenbundels zich aanpassen aan de waterkwaliteit van het circulerende water in waterkrachtcentrales, waardoor kalkaanslag en corrosieproblemen worden vermeden, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verlengd. Tegelijkertijd is het ontwerp van de afneembare kop gemakkelijk schoon te maken en de buizenbundels te vervangen, waardoor de onderhoudstijd met 30% -50% wordt verkort en de exploitatie- en onderhoudskosten van waterkrachtcentrales worden verlaagd.
In praktische toepassingen bepaalt het efficiënte warmteafvoervermogen van een verticale waterstofkoeler rechtstreeks de bedrijfsefficiëntie en levensduur van een generator van 1 miljoen. Als we de waterkrachtcentrale van Baihetan als voorbeeld nemen, worden de waterkrachtcentrales van een miljoen kilowatt geconfronteerd met het probleem van warmteafvoer, veroorzaakt door een grote capaciteit en hoge belasting. Hoewel luchtkoelingstechnologie met magnetische poolwikkelingen wordt gebruikt om de koeling van de warmtebron te optimaliseren, verbetert de ondersteunende toepassing van verticale waterstofkoelers de stabiliteit van het algehele warmtedissipatiesysteem verder, waardoor de niet-{3}}temperatuurcoëfficiënt van de rotorwikkeling binnen een redelijk bereik wordt geregeld wanneer de unit op volle belasting werkt, waardoor veroudering van de isolatie als gevolg van lokale oververhitting wordt vermeden en de onderhoudscyclus en levensduur van de generator aanzienlijk worden verlengd. Tegelijkertijd zijn de energiebesparende voordelen-van verticale waterstofkoelers ook aanzienlijk. Door het ontwerp van het luchtpad en de efficiëntie van de warmte-uitwisseling te optimaliseren, kan het aandrijfvermogen van de ventilator worden verminderd, het energieverbruik van de eenheid worden verlaagd en waterkrachtcentrales worden geholpen de tweeledige doelstellingen van "efficiënte energieopwekking, energiebesparing en vermindering van het verbruik" te bereiken, wat zeer compatibel is met de ontwikkelingspositionering van schone en-koolstofarme waterkrachtcentrales.

Met de voortdurende ontwikkeling van de Chinese waterkrachtindustrie blijft de bouwschaal van waterkrachtcentrales van miljoen kilowatt toenemen, en nemen de eisen aan generatorkoelsystemen ook voortdurend toe. De verticale waterstofkoeler, met zijn kernvoordelen van compacte structuur, efficiënte warmtewisseling, veiligheid en betrouwbaarheid en gemakkelijk onderhoud, is niet alleen geschikt voor de hoge belastingsbehoeften van 1 miljoen generatoren, maar ook voor de complexe bedrijfsomgeving en lay-outvereisten van waterkrachtcentrales, en wordt de kernuitrusting van het koelsysteem voor grote hydrogeneratoreenheden. De toepassing ervan lost niet alleen het warmtedissipatieprobleem van generatoren op miljoen niveaus op, maar bevordert ook de ontwikkeling van waterkrachtapparatuur richting hoge efficiëntie, energiebesparing en intelligentie, en biedt krachtige ondersteuning voor de hoogwaardige ontwikkeling van de Chinese schone energie-industrie.
In de toekomst zullen verticale waterstofkoelers, met de voortdurende iteratie en verbetering van de technologie, hun structurele ontwerp verder optimaliseren, de efficiëntie van de warmteoverdracht verbeteren, intelligente bewakings- en bedieningstechnologie integreren, realtime monitoring van de bedrijfsstatus, foutwaarschuwingen en nauwkeurig onderhoud realiseren, de bedrijfs- en onderhoudskosten verder verlagen en de operationele betrouwbaarheid verbeteren. Als ‘koelbewaker’ van een generator van 1 miljoen zal de verticale waterstofkoeler het ‘hart’ van waterkrachtcentrales blijven versterken, grote waterkrachtcentrales helpen om continu en stabiel schone elektriciteit te produceren, sterke energie te injecteren in de transformatie van de Chinese energiestructuur en het bereiken van het ‘dual carbon’-doel.