变压变温吸附式氢气净化装置研制及试验研究.pdf

华南理工大学
硕士学位论文
变压变温吸附式氢气净化装置研制及试验研究
姓名:何露
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:朱冬生
20040530
摘要近年来随着大容量氢冷发电机组的相继投产,氢冷发电机内的氢气污染问题越来越引起人们重视。氢气的纯度降低,会导致气体平均密度增大,增加通风损耗从而降低发电机运行效率,严重影响发电机组的安全运行。解决氢冷发电机内氢气污染问题已经成为氢冷发电机组安全高效运行的迫切需要。目前国内外吸附式挣化装置以封闭式变温恒压再生工艺为主,吸附剂再生流程比较复杂,设备比较庞大,投资费用高。再生过程和吸附过程同等压力,即和吸附过程相同的压力,再生温度需要高达妗℃。本文以双塔吸附柱交替自动再生操作的变温吸附式以及变压吸附式氢气净化工艺为基础,结合两者的优点,设计了新型变压变温吸附式氢气净化工艺流程2捎玫缛劝糁苯蛹尤龋幌脑偕徊捎盟氛婵泵来降低再生压力,同时再生温度由妗℃降低到妗。本文还描述了变压变温吸附式氢气净化装置的研制过程,对装置安全技术及装置主要部件的设计加工以及其他重要部件的选型进行了分析。本文针对氢气净化装置的关键设备一吸附塔的传热传质作了进一步研究。综合分析吸附床传热传质强化研究成果后,在电热棒管壁加工翅片,以增加传热面积,采用改性后的沸石复合物作吸附剂,以提高吸附剂固有导热系数。最后,本文通过比较试验,测试系统在不同的吸附式净化工艺流程包括变温恒压、变压恒温、变压变温三种吸附循环下的性能情况,为变压变温吸附式氢气净化工艺流程的优越性作试验验证;最后通过改变气体流量、抽真空时间、加热情况等工况测试了吸附床的传质传热性能。关键词:变压变温吸附:氢气净化:工艺优化;性能试验
华南理工大学工学硕士学位论文妗℃~,.,.瓵·.甆.,.瓵,,甌Ⅱ
琣;.簆;;
日期:境礔月≥。日作者签名:/于珂’锯学位论文版权使用授权书学位论文原创性声明华南理工大学期:誓犄栽***缛本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密囵。献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。和汇编本学位论文。保密口,在朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭导师签名:期:。妒年厂月扣日作者签名:
物理量名称及符号表尉忍常数吸附质气相浓度,/比热,/吸附剂颗粒直径,吸附温度吸附质饱和压力,源项吸附床壁面温度,℃环境温度,℃空塔速度,痵吸附床有效导热系数,/‘体积流量,/传质系数,床层空隙率气体导热系数,/,吸附剂浓度,/吸附剂堆积高度,尹待求变量吸附量,吸附质/吸附剂最大值壁面颗粒皮欧数床层压降,吸附热,/热量,传热系数,/术℃导热系数,/℃吸附剂导热系数,/水的比热,沸石比热之比下标:肪华南理工大学工学硕士学位论文,△膏!￡皿
第一章绪论本研究课题提出的背景及意义氢气冷却的优点Ⅲ机的通风损耗以及转子表面的摩擦损耗都大大减少,.这不但降低了散热途径上的随着我国电力行业的迅猛发展,大型汽轮发电机中多用氢冷式发电机组,用氢气作为冷却介质。如果氢气受到污染,机内氢气湿度大,并含有氧、油等杂质,使机内氢气纯度降低,直接影响氢气冷却效果,对发电机组安全运行带来危害⋯。这种危害并不是仅表现为对个别零部件使用性能的侵蚀和削弱,而是全方位的危害。首先会导致通风损耗增加并且降低冷却效率,严重时可导致发电机出力下降~%,对于万或者万的发电机组来说,每小时就是万发电量的损失,对发电厂的经济效益。影响很大;其次会使铁芯表面生锈定转子绕阻受潮,绝缘电阻降低,因而产生击穿闪络,造成电机放电现象,严重影响了大中氢冷发电机的安全、可靠运行。本课题根据电力部门有关要求,对现有的氢气净化装置进行技术改造,开发研制新型吸附式氢气提纯净化装置,采用变压变温吸附专利工艺对发电机内部氢气进行提纯净化,具有吸附容量大,净化程度高,安全性能好的特点,确保氢冷式发电机在稳定状态下正常运行。随着经济的发展,对电力的需求越来越大,这样就要求制造大容量的发电机,大容量发电机效率高,经济性好,但制造大容量发电机受到各种条件的限制。发电机容量的增大主要是依靠它的线负荷的增加,当定予尺寸受限制时,只有增加电流密度,绕组的电流密度越大,则它上面的散热量也越大。提高发电机单机容量的最有效、最现实的途径就