本實用新型涉及一種氫冷發電機組，具體涉及一種氫冷發電機組氫氣脫氧干燥裝置。
背景技術：
隨著中國社會經濟的發展，用電量急劇增加，相應的發電廠電機容量也穩步提高。而氫氣作為優良的冷卻介質，在發電領域應用量越來越大。
在氫冷發電機的運行過程中，氫氣濕度的大小一直是影響發電機組安全運行的重要因素之一。在國家能源局2014年4月15日頒布的《防止點了生產重大事故的二十五項重點要求》中明確提出要“嚴格控制氫冷發電機內，在氫氣濕度超標情況下，禁止發電機長時間運行。”，根據DL/T651-1998《氫冷發電機氫氣濕度的技術要求》和GB/T7064-2008《隱極同步發電機技術要求》的規定，運行中發電機內氫氣是度應在-25℃～0℃露點溫度。為防止發電機電氣絕緣因機內過于干燥而開裂，發電機氫氣濕度不應低于-25℃露點溫度；但是氫氣濕度超標通常是指運行中發電機內氫氣是度超過0℃露點溫度。氫氣濕度超標對發電機的危害主要表現在3個方面：一是氫氣在氫冷發電機中主要起冷卻作用。作為冷卻介質，時刻與發電機的定子繞組的電氣絕緣發生接觸。氫氣濕度過高會降低發電機內部的定子繞組線棒絕緣性能，長期在氫氣濕度超標工況下運行的發電機組，會因為絕緣性能降低使內部產生局部放電，從而破壞電氣絕緣，導致短路事故，危及發電機的安全；二是氫氣濕度超標會使發電機轉子護環產生腐蝕作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使機內構件產生表面凝露，使轉子護環受產生的附加應力而導致裂紋等危害；氫氣濕度過大，氣體的平均密度增大，嚴重時可導致發電機出力下降10%-20%。因此必須合理地控制發電機的氫氣濕度，采取行之有效的措施監測和降低發電機的氫氣濕度，對于大型氫冷機發電機的安全運行有著重要的意義。
由于氫氣是易燃易爆氣體，氫氣與空氣的混合物超過一定的范圍(當氫氣濃度在4%到74%之間)后會產生爆炸，為電廠的生產安全帶來嚴重的后果。通常，氫和氧混合物的爆炸極限與壓力、溫度和水蒸氣的含量有關，在標準大狀況下其體積含量（V/V）的爆炸范圍為：H2 4%--95%；O2 5%--96%。DL/T5027—93《電力設備典型消防規程》中規定氫冷發電機及其氫冷系統和制氫設備中的氫氣純度和含氧量，必須在運行中按專用規程的要求進行分析化驗，氫純度和含氧量必須符合規定的標準。氫冷系統中氫氣純度須不低于96%，含氧量不應大于2%；制氫設備中，氣體含氫量不應低于99.5%，含氧量不應超過0.5%。如不能達到標準，應立即進行處理，直到合格為止。而且氫冷發電機組正常運行過程中，空氣會通過真空濾油系統進入氫氣系統中或通過空側密封油串入氫側密封油系統，然后進入氫氣系統，這些原因也導致氫氣中的氧含量也會隨之增加。目前在發電機運行過程中，并沒有有效的脫氧裝置，可將氫氣中氧氣脫除，避免發電機運行中因冷卻水或密封油中的溶解氧進入氫氣中，增大發電機組中氫氣氧含量，為發電機的安全運行帶來隱患。
技術實現要素：
本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、安全可靠、自動化程度高、提高發電效率、可依次進行除油和干燥作業、并可進行再生的氫冷發電機組氫氣脫氧干燥裝置。
為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：氫冷發電機組氫氣脫氧干燥裝置，包括氫氣輸入管道、氫氣輸出管道、脫氧系統、油過濾系統、第一四通閥、第二四通閥、第一干燥塔、第二干燥塔和四通閥驅動機構；
氫氣輸入管道的出氣口與第一四通閥的第一接口連接，第一干燥塔的進氣口通過第一干燥管道與第一四通閥的第二接口連接，氫氣輸出管道的進氣口與第二四通閥的第一接口連接，第二干燥塔的出氣口通過第二干燥管道與第二四通閥的第二接口連接，第一四通閥的第三接口通過再生管道與第二四通閥的第三接口連接，第一干燥塔的出氣口通過第三干燥管道與第二四通閥的第四接口連接，第二干燥塔的進氣口通過第四干燥管道與第一四通閥的第四接口連接；
脫氧系統包括設在氫氣輸入管道上的鈀催化劑脫氧罐，鈀催化劑脫氧罐上設有觀察窗，鈀催化劑脫氧罐上連接有溫度儀，鈀催化劑脫氧罐底部連接有脫水管，脫水管上設有脫水閥；
氫氣輸入管道上設有進氫切斷閥；進氫切斷閥的進口與鈀催化劑脫氧罐的出氣口連接；
油過濾系統包括油過濾管道，油過濾管道的進氣口連接在進氫切斷閥與鈀催化劑脫氧罐之間的氫氣輸入管道上，油過濾管道的出氣口連接在進氫切斷閥出口處的氫氣輸入管道上，油過濾管道上沿氣流方向依次設有第一濕度傳感器隔離閥、油過濾器和第二濕度傳感器隔離閥，油過濾器的出油口連接有排油管，排油管上設有排油閥，油過濾管道上設有位于第一濕度傳感器隔離閥和油過濾器之間的進口濕度傳感器；
四通閥驅動機構包括壓縮空氣處理器、二位五通電磁閥、旋轉氣缸、行程開關和操作桿，壓縮空氣處理器的出氣口通過二位五通電磁閥與旋轉氣缸的兩端連接，行程開關設在旋轉氣缸上用于限定旋轉氣缸的動力輸出端的旋轉角度，旋轉氣缸的動力輸出端通過操作桿分別與第一四通閥和第二四通閥的閥桿傳動連接。
再生管道上沿第二四通閥到第一四通閥的方向上依次設有第一溫度計、再生流量調節閥、冷凝器、第二溫度計、氣水分離器和再生回路切斷閥，冷凝器連接有進水管和出水管，氣水分離器的排水口連接有排水管，排水管的出水口連接有自動排水器，排水管上設有排水隔離閥。
第一干燥塔包括第一塔體，第一塔體內設有第一循環風機和位于第一循環風機上方的第一吸附劑層，第一吸附劑層外設有第一加熱器，第一塔體頂部設有第一壓力表和第一溫度傳感器。
第二干燥塔包括第二塔體，第二塔體內設有第二循環風機和位于第二循環風機上方的第二吸附劑層，第二吸附劑層外設有第二加熱器，第二塔體頂部設有第二壓力表和第二溫度傳感器。
還包括氣體置換系統；氣體置換系統包括置換進氣管、置換出氣管和均圧管，置換進氣管的出氣口與氣水分離器連接，置換進氣管上設有置換進氣閥，置換出氣管的進氣口連接在再生回路切斷閥與第一四通閥之間的再生管道上，置換出氣管上設有置換出氣閥，均圧管的一端連接在第一四通閥與進氫切斷閥之間的氫氣輸入管道上，均圧管的另一端連接在再生回路切斷閥與第一四通閥之間的再生管道上，均圧管上設有均壓閥。
氫氣輸出管道上連接有出口濕度傳感器。
采用上述技術方案，本實用新型在正常工作時，氫氣首先進入脫氧系統的鈀催化劑脫氧罐，鈀催化劑脫氧罐采用裝有鈀催化劑罐的結構形式進行脫氧，快捷高效的將氧氣降低至1ppm以下，避免因發電機組氧氣過高，而采用充氫排氣等工作來降低氧含量。脫氧后的氣體再經過油過濾器，將氫氣中的液態油或油蒸氣過濾，然后氫氣進入第一干燥塔或第二干燥塔中將氣體中的水分吸附，第一干燥塔和第二干燥塔采用雙級干燥的結構，可以循環工作并再生，并可不間斷工作，從而達到氫氣濾油和干燥的目的。
本實用新型具有以下有益效果：
1、本實用新型可以濾除氫氣中的油蒸氣，避免油污進入氫氣輔助設備中，為后級氫氣輔助設備正常運行提供保障；
2、本實用新型可以干燥氫氣，確保氫氣濕度在標準規定范圍內，保障發電機組正常運行；
3、本實用新型可以將干燥過程中吸附的氫氣進行再生并回收。
4、去除氫氣中的氧氣，也可以將氫氣中的氧含量降低至1ppm，不僅能夠保障發電機組運行安全，而且去除氧氣后增大氫氣純度，可以減少氫氣運行過程中的風摩耗，提高發電效率，保障氫冷發電機組正常運行。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的氫冷發電機組氫氣脫氧干燥裝置，包括氫氣輸入管道1、氫氣輸出管道2、脫氧系統、油過濾系統、第一四通閥4、第二四通閥5、第一干燥塔6、第二干燥塔7和四通閥驅動機構。
氫氣輸入管道1的出氣口與第一四通閥4的第一接口連接，第一干燥塔6的進氣口通過第一干燥管道8與第一四通閥4的第二接口連接，氫氣輸出管道2的進氣口與第二四通閥5的第一接口連接，第二干燥塔7的出氣口通過第二干燥管道9與第二四通閥5的第二接口連接，第一四通閥4的第三接口通過再生管道10與第二四通閥5的第三接口連接，第一干燥塔6的出氣口通過第三干燥管道11與第二四通閥5的第四接口連接，第二干燥塔7的進氣口通過第四干燥管道12與第一四通閥4的第四接口連接。
脫氧系統包括設在氫氣輸入管道1上的鈀催化劑脫氧罐24，鈀催化劑脫氧罐24上設有觀察窗51，鈀催化劑脫氧罐24上連接有溫度儀54，鈀催化劑脫氧罐24底部連接有脫水管52，脫水管52上設有脫水閥53。
氫氣輸入管道1上設有進氫切斷閥13；進氫切斷閥13的進口與鈀催化劑脫氧罐24的出氣口連接。
油過濾系統包括油過濾管道14，油過濾管道14的進氣口連接在進氫切斷閥13與鈀催化劑脫氧罐24之間的氫氣輸入管道1上，油過濾管道14的出氣口連接在進氫切斷閥13出口處的氫氣輸入管道1上，油過濾管道14上沿氣流方向依次設有第一濕度傳感器隔離閥15、油過濾器16和第二濕度傳感器隔離閥17，油過濾器16的出油口連接有排油管18，排油管18上設有排油閥19，油過濾管道14上設有位于第一濕度傳感器隔離閥15和油過濾器16之間的進口濕度傳感器3，進口濕度傳感器3用于監控干燥前氫氣的濕度。
四通閥驅動機構包括壓縮空氣處理器20、二位五通電磁閥21、旋轉氣缸22、行程開關和操作桿23，壓縮空氣處理器20的出氣口通過二位五通電磁閥21與旋轉氣缸22的兩端連接，行程開關設在旋轉氣缸22上用于限定旋轉氣缸22的動力輸出端的旋轉角度，旋轉氣缸22的動力輸出端通過操作桿23分別與第一四通閥4和第二四通閥5的閥桿傳動連接。
再生管道10上沿第二四通閥5到第一四通閥4的方向上依次設有第一溫度計25、再生流量調節閥26、冷凝器27、第二溫度計28、氣水分離器29和再生回路切斷閥30，冷凝器27連接有進水管31和出水管32，氣水分離器29的排水口連接有排水管33，排水管33的出水口連接有自動排水器34，排水管33上設有排水隔離閥35。
第一干燥塔6包括第一塔體，第一塔體內設有第一循環風機36和位于第一循環風機36上方的第一吸附劑層，第一吸附劑層外設有第一加熱器37，第一塔體頂部設有第一壓力表38和第一溫度傳感器39。
第二干燥塔7包括第二塔體，第二塔體內設有第二循環風機40和位于第二循環風機40上方的第二吸附劑層，第二吸附劑層外設有第二加熱器41，第二塔體頂部設有第二壓力表42和第二溫度傳感器43。
本實用新型還包括氣體置換系統；氣體置換系統包括置換進氣管44、置換出氣管45和均圧管46，置換進氣管44的出氣口與氣水分離器29連接，置換進氣管44上設有置換進氣閥47，置換出氣管45的進氣口連接在再生回路切斷閥30與第一四通閥4之間的再生管道10上，置換出氣管45上設有置換出氣閥48，均圧管46的一端連接在第一四通閥4與進氫切斷閥13之間的氫氣輸入管道1上，均圧管46的另一端連接在再生回路切斷閥30與第一四通閥4之間的再生管道10上，均圧管46上設有均壓閥49。
氫氣輸出管道2上連接有出口濕度傳感器50，出口濕度傳感器50用于監控氫氣干燥后的濕度。
如圖1所示，下面按照各個功能詳細介紹本實用新型的具體操作過程。
（1）氫氣脫氧干燥流程：關閉進氫切斷閥13，開啟第一濕度傳感器隔離閥15、第二濕度傳感器隔離閥17、第一四通閥4的第一接口及第二接口、第二四通閥5的第四接口及第一接口，氫氣由氫氣輸入管道1進入到鈀催化劑脫氧罐24內進行脫氧，快捷高效的將氧氣含量降低至1ppm以下，生成的水由于氫和氧在鈀催化劑脫氧罐24中的反應會產生高溫，生成的水為氣態，與氫氣混合通過進行第一干燥塔6或第二干燥塔7進行干燥。脫氧后的氫氣再經過油過濾管道14，在油過濾器16的作用下將氫氣中的油蒸氣過濾去除，接著氫氣在第一循環風機36的作用下，進入到第一塔體內，第一塔體內的第一吸附劑層將氫氣中含有的水蒸氣吸附（圖中空心箭頭所示），通過第一壓力表38和第一溫度傳感器39的示數對第一塔體內的干燥過程進行實時監控，干燥后的氫氣由氫氣輸出管道2排出，進入發電機的低壓排氣管。
（2）氫氣干燥模塊再生流程：本實用新型中的干燥模塊由第一干燥塔6和第二干燥塔7交替工作，依照圖示實心箭頭所示，未進行干燥工作的第二干燥塔7進行再生工作，可根據設定自由切換。啟動第二塔體內的第二加熱器41，第二加熱器41將第二塔體中吸附劑層吸附的水分通過加熱方式與吸附劑脫離，變為氣態，與氫氣混合，通過第二循環風機40提供動力，加熱后的氫水混合氣經第二四通閥5的第二接口及第三接口進入再生管道10，再流經再生流量調節閥26，進入冷凝器27，冷凝器27通過進水管31和出水管32外接循環水進行熱交換，將氫氣中的水分降溫液化，然后氣體經氣水分離器29將氫氣與液態水分分離，液態水通過排水器隔離閥、自動排水器34，由排水管33排出，分離后的氫氣通過第一四通閥4的第三接口及第四接口，重新進入第二干燥塔7，繼續進行循環再生工作。
（3）置換再生循環管路流程：依照圖示進行說明，第二干燥塔7處于循環再生工作狀態。流程起始首先關閉再生回路切斷閥30、均壓閥49和置換出氣閥48，打開置換進氣閥47，置換氣體進入氣水分離器29，再經氣水分離器29進入再生回路系統，當再生回路系統內氣體壓力達到0.2Mpa（第二塔體上的第二壓力表42的示數）時，打開置換出氣閥48進行排氣，當排氣結束前，關閉置換出氣閥48，再生回路系統內壓力再次上升為0.2Mpa時，通過置換出氣閥48進行排氣，如此反復進行多次，直至達到置換要求。再生回路內的氣體置換結束后，打開再生回路切斷閥30再置換30s，確保再生回路系統中氣體完全置換。
（4）第一四通閥4或第二四通閥5操作流程：第一四通閥4和第二四通閥5的操作由四通閥驅動機構進行驅動，四通閥驅動機構主要包括壓縮空氣處理器20、二位五通電磁閥21、旋轉氣缸22、行程開關、操作桿23組成。壓縮空氣經壓縮空氣處理器20過濾空氣中的水、油和粉塵顆粒等，然后經油霧器（為氣動系統元件提供霧狀潤滑油），再經二位五通閥分別給旋轉氣缸22兩端提供進氣通路，使旋轉氣缸22按照程序要求動作。操作桿23通過旋轉氣缸22傳輸的動能將旋轉氣缸22輸出軸的旋轉運動傳遞給第一四通閥4和第二四通閥5，最后經行程開關確保第一四通閥4和第二四通閥5旋轉切換到正確位置。
（5）當本實用新型需要更換油過濾器16時，就將進氫切斷閥13打開，關閉第一濕度傳感器隔離閥15和第二濕度傳感器隔離閥17。
以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。