從90年國產(chǎn)第一臺(tái)冷凝式氫氣干燥器誕生以來，至今全國已有十余家氫氣干燥器的生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)三種類型的氫氣干燥器：冷凝式氫氣干燥器、電子致冷式氫氣干燥器和再生吸附式氫氣干燥器。有些電廠先后選用了幾家的產(chǎn)品，但發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度卻一直不能達(dá)標(biāo)，另有些電廠氫氣干燥器安裝后，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度達(dá)標(biāo)了，但頻繁的故障和較大的維修、維護(hù)工作量卻使人頭痛不已。鑒于以上情況，許多發(fā)電廠對(duì)于如何選擇一種合適的氫氣干燥設(shè)備感到茫然，于是將目光投向價(jià)格昂貴的國外同類產(chǎn)品。那么究竟何種類型的氫氣干燥器才能真正適合目前在我國各發(fā)電廠推廣使用呢？下面我就這一專題結(jié)合我公司十幾年來研制生產(chǎn)和安裝調(diào)式氫氣干燥器所積累的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)做一個(gè)介紹。
我們先來分析一下發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的除濕要求。
根據(jù)DL/T651-1998《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度的技術(shù)要求》，運(yùn)行于環(huán)境溫度20℃以上的發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)不大于0℃，不小于-25℃，運(yùn)行于環(huán)境溫度0-20℃的發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣露點(diǎn)不大于-5℃，不小于-25℃。由于發(fā)電機(jī)氫氣干燥循環(huán)只是部分循環(huán),為了滿足發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度要求，氫氣干燥器的出口氫氣工作壓力下的露點(diǎn)最佳范圍是-15℃—-25℃。
發(fā)電機(jī)內(nèi)的水分來源主要是密封油中的水分、制氫站來氫中的水分、與少量存在的氧氣化合生成的水分及剛檢修完的機(jī)組中內(nèi)部殘留的水分等。目前國內(nèi)氫冷發(fā)電機(jī)密封油中的含水量普遍較高，在發(fā)電機(jī)不漏油的情況下，密封油中的少量水分滲透過密封軸瓦進(jìn)入到發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣中，在發(fā)電機(jī)漏油的情況下，大量的水分直接蒸發(fā)到發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣中。目前我國大部分發(fā)電機(jī)存在密封油向機(jī)內(nèi)漏油的情況。總體來看，發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣中水分來源普遍較大。
根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，目前能夠使所有漏油較嚴(yán)重、氫氣濕度較大的200-600MW發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度在72小時(shí)內(nèi)達(dá)標(biāo)的氫氣干燥器，必需滿足以下條件：氫氣干燥器必需耐油，并能順利的排油、排污；對(duì)于間歇式除濕的氫氣干燥器，其氫氣處理量應(yīng)在80Nm3/h以上，出口氫氣工作壓力下的露點(diǎn)在-15℃以下的持續(xù)除濕時(shí)間應(yīng)不少于2小時(shí)，間歇時(shí)間應(yīng)不大于1小時(shí)。對(duì)于持續(xù)除濕的氫氣干燥器，其氫氣處理量應(yīng)在50Nm3/h以上，出口氫氣工作壓力下的露點(diǎn)在-15℃以下。為確保適用于所有發(fā)電機(jī)的氫氣除濕，氫氣干燥器必需滿足以上條件，才能推廣應(yīng)用，
下面分析一下幾種類型的氫氣干燥器的除濕原理和優(yōu)缺點(diǎn)。
氫氣去濕的方法有兩種，一種是冷凝式除濕，即：使用制冷設(shè)備將氫氣的溫度降低，使其中的水分以結(jié)露或結(jié)霜的形式析出，再經(jīng)過化霜將析出的水分排出，從而達(dá)到氫氣去濕的目的。另一種是吸附式除濕，即：使氫氣在裝有吸濕劑的容器中流動(dòng)，使其中的水分被吸濕劑吸收，從而達(dá)到氫氣去濕的目的。根據(jù)使用制冷設(shè)備的不同，冷凝式除濕裝置又分為機(jī)械制冷式和電子致冷式二種。通常前者稱冷凝式氫氣干燥器；后者稱電子致冷式（或稱半導(dǎo)體制致冷式）干燥器。
我們知道，機(jī)械制冷技術(shù)目前已是一種成熟的技術(shù)，它可以比較經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)很大的制冷量和很低的制冷溫度，已被廣泛應(yīng)用。由于目前環(huán)保制冷劑R134A、R404、R407、R410等的問世，機(jī)械制冷已不必為環(huán)保問題擔(dān)心。冷凝式氫氣干燥器由于采用機(jī)械制冷和金屬換熱器結(jié)構(gòu)，因此具有制冷溫度低、效率高、制冷量和溫度容易控制、除濕流量大、除濕效果好、不受氫氣中的油污、灰塵影響等優(yōu)點(diǎn)，氫氣除濕系統(tǒng)獨(dú)立封閉，沒有易泄漏點(diǎn)和可能引燃點(diǎn)，安全性非常好。由于機(jī)械制冷設(shè)備是轉(zhuǎn)動(dòng)承壓設(shè)備，因此存在容易泄漏，易出故障的問題，并且維修專業(yè)性強(qiáng)、難度大。這是目前冷凝式氫氣干燥器普遍存在的問題。但是這些問題通過技術(shù)的提高和工藝的改進(jìn)是不難解決的。
電子致冷是二十世紀(jì)五十年代發(fā)展起來的人工制冷技術(shù)，其制冷方法是：在兩塊金屬板之間按相同方向排列大量的P、N型半導(dǎo)體材料，形成同向的異種導(dǎo)體接觸面，制成致冷組件。當(dāng)給致冷組件通以一定的直流電流時(shí)，異種導(dǎo)體接觸面將發(fā)生珀?duì)栙N效應(yīng)，其一端（熱瑞）溫度升高放出熱量，另一端（冷瑞）溫度降低吸收熱量，因而達(dá)到制冷的目的。由于電子致冷不存在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，因此電子致冷式氫氣干燥器具有無磨損、無振動(dòng)、無噪音、不污染環(huán)境、維護(hù)量小等優(yōu)點(diǎn)。但電子致冷技術(shù)至今仍無較普遍應(yīng)用，原因是找不到一種珀?duì)栙N效應(yīng)較強(qiáng)的異種導(dǎo)體接觸面，目前半導(dǎo)體制冷組件的珀?duì)栙N效應(yīng)仍然較弱，制冷效率很低。同時(shí)發(fā)生珀?duì)栙N效應(yīng)的異種導(dǎo)體接觸面較薄，材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大，冷、熱面的熱傳導(dǎo)較強(qiáng)，因此電子致冷不利于保溫，隨著制冷深度的增加，冷、熱面的熱傳導(dǎo)加強(qiáng)，電子致冷的制冷效率會(huì)進(jìn)一步變低（30℃對(duì)-15℃的能量制冷利用率不到10%，實(shí)際制冷系數(shù)不到0.4）。用半導(dǎo)體制冷組件進(jìn)行低溫制冷很不經(jīng)濟(jì)。這種制冷技術(shù)目前還只適用于微小環(huán)境的制冷，不適用于要求制冷量較大的發(fā)電機(jī)的氫氣除濕。另外，因目前半導(dǎo)體制冷組件的性能、質(zhì)量等問題的制約，亦使電子致冷式干燥器的故障率較高。
再生吸附式干燥器具有出口氫氣濕度小，除濕效果好，振動(dòng)和噪音小，不易出故障等優(yōu)點(diǎn)。由于采用吸濕劑除濕，其主要缺點(diǎn)是氫氣處理量小，氫氣中的油污、灰塵對(duì)除濕效果影響很大，甚至使吸濕劑失去除濕能力, 吸濕劑在再生加熱時(shí)和冷卻時(shí)都會(huì)產(chǎn)生溫度的不均勻變化，如加熱時(shí)，吸濕劑顆粒外部先熱，內(nèi)部后熱；冷卻時(shí)干燥劑顆粒外部先冷，內(nèi)部后冷。由于熱脹冷縮原因產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力變化，這種變化最終將導(dǎo)致吸濕劑顆粒粉末化，粉末可能由氫氣流帶入發(fā)電機(jī)內(nèi)，造成對(duì)發(fā)電機(jī)的污染，因此必須定期清洗或更換吸濕劑，維護(hù)工作量和工作難度較大。為克服油污和吸濕劑粉末化的不良影響，要加裝過濾裝置，使設(shè)備復(fù)雜化，同時(shí)維護(hù)量也加大。如果發(fā)電機(jī)有漏油的情況，則應(yīng)慎重選擇該種干燥器。吸附式氫氣干燥器管路上閥門和接頭較多，因此可能泄漏點(diǎn)較多，內(nèi)部有風(fēng)機(jī)和加熱器與氫氣直接接觸，如果氫氣純度不高，會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸情況，因此，吸附式氫氣干燥器安全隱患很大，使用前檢查泄漏和氣體置換工作必須做到位。
通過以上的分析，我們可以看出冷凝式氫氣干燥器能夠適用于所有的氫冷發(fā)電機(jī)，再生吸附式干燥器適用于漏油情況較少的發(fā)電機(jī)。電子致冷式干燥器由于電子致冷技術(shù)的限制，難以滿足發(fā)電機(jī)的除濕要求，應(yīng)盡早淘汰。
由于目前我國大部分發(fā)電機(jī)存在密封油向機(jī)內(nèi)漏油的情況，因此，只有冷凝式氫氣干燥器適合目前在我國各發(fā)電廠廣泛使用。再生吸附式干燥器由于徹底解決油污染問題和泄漏問題的難度較大，成本較高，且必須定期維護(hù)，運(yùn)行成本較高，安全隱患很大，因此不易推廣使用。
由于冷凝式氫氣干燥器存在相對(duì)容易泄漏，易出故障、維修專業(yè)性強(qiáng)、難度大的缺點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)制造和選擇應(yīng)用冷凝式氫氣干燥器應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面。
1. 結(jié)構(gòu)合理，排油排污順利，整體外觀盡可能的小巧美觀。
2. 采用防振動(dòng)結(jié)構(gòu)和防泄漏措施，卻保制冷系統(tǒng)耐振動(dòng)，不泄漏；采用先進(jìn)的制冷設(shè)備和技術(shù)，杜絕冷凝式氫氣干燥器容易泄漏，易出故障的問題。
3. 考慮整機(jī)的拆、修工藝性,使整機(jī)裝、拆、維修、換件都非常容易，并設(shè)計(jì)簡單易行的維修、維護(hù)工藝，使非專業(yè)人員參照維修工藝說明書也可以輕松的進(jìn)行維修、維護(hù)。
4. 智能化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使用操作盡可能最簡單，并能夠自動(dòng)分析并指示各種故障或異常情況。跟據(jù)指示，參照維修工藝說明，輕松的進(jìn)行維修、維護(hù)。使維修、維護(hù)工作簡單化。
5. 精密溫控運(yùn)行，制冷溫度控制在－15℃－35℃之間波動(dòng)，使壓縮機(jī)有充足的休息時(shí)間，延長其使用壽命。
6. 對(duì)于間歇式除濕的氫氣干燥器，其氫氣處理量應(yīng)在80Nm3/h以上，制冷溫度在-15℃以下的持續(xù)除濕時(shí)間應(yīng)不少于2小時(shí)，化霜間歇時(shí)間（包括制冷溫度在-15℃以上的時(shí)間）應(yīng)不大于1小時(shí)。對(duì)于持續(xù)除濕的氫氣干燥器，其氫氣處理量應(yīng)在50Nm3/h以上，制冷除濕溫度應(yīng)在-15℃以下。
7. 運(yùn)行安全可靠，整機(jī)應(yīng)按氫氣系統(tǒng)運(yùn)行防爆要求進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。具有必要的防爆性能。
8. 符合環(huán)保要求，按綠色環(huán)保要求設(shè)計(jì)。
我公司的新一代產(chǎn)品QLG-Ⅴ型冷凝式氫氣干燥器具備上述的所有特征，敬請(qǐng)各位留意選用。