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好文推荐|发电机氢气系统泄漏应急处理

摘要:发电机氢气系统泄露给机组安全稳定运行带来风险,介绍了发电机漏氢的原因和危害,重点讲述了发电机漏氢时可采取的应急处理措施,供同类氢冷机组发电机漏氢时参考,确保因发电机氢气系统发生泄漏时应急处理和紧急救护工作有序开展。

引言:

氢气具有渗透性强、扩散快、氢气着火的特点是燃烧速度快、爆炸力强、释放的热量高;一旦发电机机内泄漏,氢气系统泄漏的氢量在空气中达到4~7%时,便具备了爆炸起火的充分条件,爆炸下限:4.1%,爆炸上限:74.1%,引燃温度:400℃,氢气系统泄漏引起爆燃和爆炸的途径主要有:工作人员穿铁掌鞋产生火花、穿化纤衣服产生静电、泄漏点从其破损口高速喷出时产生静电,系统内存有的铁锈、水和其它杂质在高速喷出时产生静电,工作人员使用非防爆工具产生火花,介质在高速传输过程中与管道摩擦产生静电,氢气系统使用非防爆设备等。

因氢气爆燃和爆炸对周边的影响是巨大的,它所发生的火灾和爆炸,对人员伤害、对周边环境的破坏以及对社会稳定的影响都是无法估量的。把氢气系统泄漏列为重大危险源,并作为危险目标加以控制。

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氢气系统基本概况

国家能源菏泽发电有限公司#3-#6发电机的冷却采用“水氢氢”方式,即定子线圈(包括定子引线和出线)采用水冷,转子线圈采用氢冷,定子铁芯及端部结构采用氢气表面冷却。为了防止发电机内部氢气外泄,二期和三期发电机分别配备双流环及单流环密封油系统,机内的氢气由于发电机转子两端的轴流式风扇驱动,在机内进行密闭循环。

#3、#4发电机型号为QFSN2–300-2,制造厂为上海电机厂,#3、#4发电机额定运行氢压为0.31Mpa,机内气体容积为68.8立方米。

#5、#6发电机型号为QFSN–300-2-20B,制造厂为东方电机厂,#5、#6发电机额定运行氢压为0.25Mpa,机内气体容积为72立方米。

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漏氢的途径及危害

(1) 氢气置换前密封油系统运行不正常,导致氢气泄漏;

(2) 发电机及氢气系统气密性试验不合格,导致漏氢;

(3) 发电机密封油真空泵、主油箱排烟风机运行不可靠,导致油箱内积存氢气,从而发生氢气爆炸、火灾;

(4) 氢气置换时,发电机未进行任何电气试验,未充分排净死角,引起自燃;

(5) 氢气置换时,未用二氧化碳等惰性气体作为中间介质,导致空气与氢气直接接触置换;

(6) 氢气、二氧化碳使用前未进行化验,纯度不符合规定;

(7)在正在运行的机组现场进行动火工作时,未严格执行动火工作票;

(8)由于设备故障或人为等原因,造成 误操作或排氢门未关严、氢气系统排污门内漏引起泄漏;

(9)氢气系统发生泄漏,如处理不及时或处理不当,可能引起氢气爆燃和爆炸,造成人员伤害和重大设备损坏。

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氢气泄露应急处理

3.1 发电机氢气系统发生泄漏的处理

(1)发现发电机氢压降低,应立即检查核对表计,确认氢压下降,值班员应迅速携带漏氢报警仪查明泄漏部位核实泄漏浓度,汇报值长和发电部应急领导小组。

(2) 氢气泄漏到机房内,应立即开启有关区域门窗,检查屋顶风机运行良好,加强通风换气,防止氢气积存,立即停止汽机房内一切检修工作,与氢气系统无关的运行操作项目全部停止,严禁无关人员滞留在汽机房。

(3)发电机氢压轻微降低,必须查明原因进行处理,并增加补氢量以维持发电机内额定氢压,同时加强机内氢气纯度及发电机铁芯、线圈温度的监视。

(4)氢气系统管道轻微破损、阀门法兰、发电机各测量引线处泄漏引起的轻微漏氢,在不影响机组正常运行前提下可设法处理,同时做好防火、防爆措施,不停机不能处理时应尽快联系停机处理。

(5) 因密封油压低,无法维持正常油氢差压,应调整至油压正常或增开备用泵;若密封油压无法提高,则降低氢压运行,氢压下降时按氢压与负荷对应曲线控制负荷。若发电机机内氢压低于发电机定子水压时,应降低发电机定子线圈进水压力,使机内氢压高于发电机定子水压;若发电机机内氢压低于发电机氢冷却器水压时,应汇报值长,停机处理。

(6)若发电机定子线圈或氢冷却器泄漏引起氢压降低,应立即补氢以维持机内氢压,并注意定冷水箱或开式水系统的排氢,以防氢气积存,做好防火放爆的安全措施;若发电机机内氢压接近发电机定子水压或氢冷却器水压,应紧急停机并排氢,停止定冷水系统和氢冷却器运行。

(7) 如发电机机内氢压下降无法维持额定值,应汇报值长,解除机组AVC,将机组无功负荷降至最低,并根据氢压负荷曲线降低机组有功负荷直至停机,并严格监视发电机铁芯、线圈温度;若发现发电机铁芯、线圈温度超过规定值,应立即停机处理。

(8) 若密封油管路破裂、密封油泵全部故障或失电,造成密封油中断,应紧急停机并排氢。

(9)发电机密封瓦或出线套管损坏引起漏氢,应立即汇报值长,紧急停机并排氢。

(10) 若发现发电机内氢气压力快速下降,确认氢气系统发生严重泄漏,泄漏点无法隔离,禁止补氢,应紧急停机并排氢,汇报值长。

(11) 误操作或排氢门未关严,立即纠正误操作,关严排氢门,同时补氢至正常氢压。

3.2氢气系统泄漏引起氢气爆炸的处理

(1)若氢气泄漏引起火灾时,紧急停机并排氢,进行气体置换,汇报值长和发电部应急领导小组。值长及时报告有关领导和保卫部消防人员,启动我厂事故紧急处理预案。值班人员在厂抢险指挥部到达前先期进行初期火灾的紧急扑救和隔离工作。

(2) 破坏真空停机后,尽量维持密封油系统正常运行,在发电机内氢气全部排空前,不得停止密封油系统运行;保持发电机组低速惰走运行,有条件的话投入连续电动盘车,禁止将发电机完全停止。

(3) 氢气系统发生火灾后,值班人员应使用现场专用灭火器对泄漏点和着火部位进行冷却和灭火,以防事故进一步扩大,利用一切有效手段进行外围灭火,防止火灾漫延;注意检查润滑油系统运行情况,防止火灾漫延至主机润滑油系统,否则主油箱紧急放油;

(4) 当有关火灾抢险人员到位后,运行值班人员应主动汇报现场情况、介绍泄漏地点、部位、泄漏量以及周围情况,根据泄漏程度和周围情况迅速设置隔离警戒线。

3.3 危险区隔离与警戒

(1) 危险区的设定:氢气泄漏部位无法隔断时,机房内氢气浓度迅速上升,有爆炸危险时,机房内为危险区;火灾无法抗拒蔓延到油系统时,油箱、油管道有爆炸危险时,机房内为危险区。

(2) 事故现场及危险区域隔离、警戒方式方法:联系厂保卫部,设立警戒线,防止无关人员进入危险区。事故中心区域的隔离标志应明显,一般为警示绳、警示牌等,警戒方式各路口有专人值守。

(3) 事故现场周边区域交通管制、疏导方式方法:联系厂保卫部,设立警戒线,防止无关人员进入危险区。警戒方式重要路口为固定警戒人员值守,次要路口为流动警戒人员值守。

3.4 现场检测与评估

(1)机房内氢气浓度现场检测的方法及检测人员防护:使用在线氢气检漏仪,便携式氢气检漏仪对氢气泄漏浓度进行现场检测,机房内氢气纯度接近爆炸危险时,及时疏散撤离。氢气检测人员应穿防静电工作服,穿防静电鞋。

(2) 火灾无法抗拒蔓延到油系统时,油箱、油管道着火时,随时用测温仪测量油箱、油管道温度,并做好记录,油箱、油管道有爆炸危险时,机房内人员紧急疏散撤离。

(3) 事故处理的操作和灭火工作严格按照安全措施执行。

3.5 疏散与撤离

(1) 疏散撤离的范围:氢气泄漏部位无法隔断时,机房内氢气浓度迅速上升,有爆炸危险时;火灾无法抗拒蔓延到油系统时,油箱、油管道有爆炸危险时,机房内人员紧急疏散撤离。

(2) 事故现场人员清点、撤离的方式方法:各分队负责人对本队人员清点后汇报现场总指挥,现场总指挥以现场高音喇叭发出撤离信号,各分队负责人带领本队人员先行撤离,设备、装备车辆随后撤离。

(3) 非事故现场人员紧急疏散的方式方法:保卫部以警报器发出紧急撤离警报信号,由保卫部经警负责在路口指挥和引导撤离,各单位在负责人的带领下有组织的有序撤离。

(4) 抢救人员在撤离前、撤离后的报告:撤离前人员、车辆情况汇报,撤离后人员、车辆撤出统计以及检查情况的报告

(5) 周边单位人员疏散的通报方法为电话通知。

3.6 抢险安全注意事项

(1)处理事故时应以“保人身、保设备”为指导原则,处理人员应快速、密切配合、严格执行调度命令,最大限度的缩小事故影响,安全、快速地恢复机组运行及设备安全。

(2)生产现场要常备足够的二氧化碳气体,以备紧急排氢时进行气体置换用。

(3)开关阀门时要使用铜制工具,开关阀门要缓慢进行,防止产生静电或摩擦而产生火花。

(4) 对外排氢时,要检查氢气排除地点20米以内无明火和可燃物,严禁向机房内排氢。

(5)事故处理时,应注意检测泄漏地点氢气浓度及发电机机内氢气纯度,做好检测和记录,根据现场情况,采取相应措施。

(6) 当泄漏部位无法隔断或无法控制时,应迅速将情况汇报有关领导,根据泄漏情况迅速设置警戒线,现场抢险人员不宜过多,命令无关人员退出现场。

(7) 进入机房的人员不得携带火种,关闭一切通讯工具,如手机及对讲机等;

(8)紧急停机后,立即通入CO 2 进行氢气置换,严禁氢气系统向空排气,防止大量空气从泄漏点吸入发电机内,加快氢气和空气的混合速度。

(9)发电机及电气设备着火时,不准使用泡沫灭火器灭火,必须与熟练掌握电气设备的灭火方法的人员一起进行扑救,并确保消防人员与带电设备保持安全距离,严防触电。

(10)严格按照运行规程进行事故处理,机组参数达到紧急停机条件时,应紧急停机进行事故处理。

3.7 可利用应急资源

(1)生产现场应配备足够的漏氢检测仪、铜制工具、气体置换等工具,并确保可随时使用;漏氢检测仪应充电备用良好。

(2) 机房内配备有足够的二氧化碳,以保证发电机紧急排氢时进行气体置换。

(3)机房内配备有干粉灭火器、1211灭火器、消防栓、地上消防栓、灭火沙池、手动报警器、警铃、自动报警系统及消防、疏散通道等。

(4) 汽机房顶通风装置每台机组应保持2-3台风扇运行。

(5)人力资源:全厂义务消防队员、保卫部应急抢险分队(消防救火)卫生所应急抢险分队可随时调遣;外部救援队伍:市消防队。一台消防车随时待命。

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防止 发电机氢气泄漏和 氢气爆炸事故 的预防措施

(1) 加强培训,掌握氢气的性质和氢气爆炸的条件。

(2) 强化运行管理,维持氢气系统及密封油系统的正常运行方式,运行人员加强对氢系统的巡回检查工作,每班运行人员用检漏仪对氢冷发电机空气中的含氢量进行一次检测,发现漏氢及时处理和汇报,最高不得超过2%。

(3)加强设备治理,强化发电机本体及附属设备的检修和维护,确保设备运行可靠;发现漏氢缺陷,应尽快设法消除。

(4)严格按规程操作,在进行充氢、排氢的操作中,严格执行操作程序,严防漏氢。设备和阀门等连接点泄漏检查,可采用肥皂水或合格的携带式可燃气体防爆检测仪,禁止使用明火。

(5) 发电机氢气系统检漏在线检测装置、氢气纯度检测仪应投运正常;应装设发电机机内氢压过低、过高报警装置。

(6)氢冷发电机氢气纯度和含氧量,必须在运行中按规程进行分析化验,氢纯度和含氧量必须符合规定的标准。氢冷系统中氢气纯度应不低于96%,含氧量不应大于2%;如不能达到标准,应立即进行处理,直到合格为止。

(7)氢冷发电机的轴封必须严密,当机组开始起动时,无论有无充氢气,轴封油都不准中断,油压应大于氢压,以防空气进入发电机外壳或氢气充入汽轮机的油系统中而引起爆炸起火。

(8)氢冷发电机运行时,排烟机应保持经常运行,并定期(每周一次)从排烟机出口和主油箱顶取样(漏氢增大时应随时取样检查),监视含氢量是否超过制造厂规定(无造成厂规定的按2%)。如超过则应查明原因并予消除。

(9)密封油系统应运行可靠,并设自动投入双电源或交直流密封油泵联动装置,备用泵(直流泵)必须经常处于良好备用状态,并应定期校验。两泵电源线应用埋线管或外漏部分用耐燃材料外包。

(10)机组漏氢量实测计算每半月进行一次,用以考核漏氢水平。

(11)不得在机房内排放氢气;氢气排放时周围禁止一切明火作业。

(12)当氢冷发电机失火时,应迅速切断氢源和电源,使发电机解列停机,并使用固定的灭火装置进行灭火。机旁应设置大中型二氧化碳或1211灭火装置作灭火备用。

(13)由于漏氢而着火时,首先应断绝氢源或用石棉布密封漏氢处,不使氢气逸出。

(14)在氢冷发电机及其氢冷系统、制氢设备、管道上不论进行动火作业还是进行检修、试验工作,都必须断开氢气系统,并与运行系统有明确的断开点。充氢侧加装法兰短管,并加装金属盲(堵)板。

(15)动火前或检修试验前,应对检修设备和管道用二氧化碳吹洗置换。在置换过程中应有专职人员定期取样,分析混合气体的成分。取样点应迁在排出母管和气体不易流动的死区。取样前先放气1-2min,以排出管内余气。

(16)气体介质的置换避免在机组起动、并列过程中进行。氢气置换过程中不得进行预防性试验和拆卸螺丝等检修工作。

(17)氢气系统使用电、气焊作业时,电、气焊设备均应停放在《动火安全管理标准》规定的 、二级动火区域之外。不准使用漏电、漏气的设备。火线和接地线均应完整、牢固,禁止用铁棒等物件代替接地线和固定接地点。电焊机的接地线应接在被焊接的设备上,接地点应靠近焊接点(不超过1米),并采用双线接地,不准采用远距离接地回路,禁止通过运用中的制氢设备、管道构成焊接回路。

(18) 动火或检修工作中,运行人员应每隔2小时测氢1次,空气中氢气浓度不大于0.4%。有漏氢点时必须增加测氢频次。

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结论

发电机采用氢气作为冷却介质,具有通风损耗小、噪音小、导热性高以及检修维护成本低等一系列优点,但漏氢是个难题,一旦发生氢气系统泄漏事故,要以最快的速度、有序地实施事故处理和救援,确保因发电机氢气系统发生泄漏引发事故的应急处理和紧急救护工作有序开展。

参考文献

[3] 国电集生[2006]236号,中国国电集团公司发电企业典型应急预案编制导则[S].

[5] 国电菏泽发电有限公司(2018).国电菏泽发电有限公司三期330MW机组锅炉汽机运行规程[S].

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