摘要：内蒙古京泰发电有限责任公司2×300MW循环流化床机组水电解制氢系统投运以来干燥塔A产品氢气露点值一直偏高接近于标准值上线。通过对干燥塔内部结构、工作原理、加热器、分子筛及仪表配置使用情况等方面进行了检查分析，最终认定为干燥塔A再生B工作控制程序不完善是造成产品氢气露点值偏高的主要原因，并针对原因进行了相应的优化处理，处理后效果良好。
关键词：干燥塔；分子筛；加热器；产品氢气；露点值
1 设备概述
内蒙古京泰发电有限责任公司2*300MW循环流化床机组设置中压水电解制氢系统一套，由中国船舶重工集团公司第七一八研究所生产提供。设备型号为CNDQ—32/10，氢气产量10Nm3/h，氢气纯度≥99.8%。整套设备由框架一（包括电解槽、气液分离洗涤装置、碱液循环泵、氢气干燥装置、氢气排水水封、阻火器等）、框架二（包括管道、阀门、压力表、减压器等）、框架三（包括纯水箱、碱液箱、加水泵等）、除盐水冷却装置、氢气储罐、压缩空气储罐，电气和控制设备、以及必须的仪器仪表等组成。干燥部分工艺流程如图1所示:
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图1：氢气干燥部分工艺流程图
干燥部分由气水分离器、干燥塔A、干燥塔B、冷却器、过滤器和积水器构成。干燥部分的工作状态可细分为以下几种：A再生B工作、B工作、A工作B再生、A工作，整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其工作周期为48h，其中：A再生B工作及B工作的时间为24h，A工作B再生及A工作的时间为24h。干燥塔内部结构如图2所示。
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图2：干燥塔内部结构示意图
2 故障情况
水电解制氢系统自投运以来干燥塔A产品氢气露点值一直偏高，但均在合格值范围之内，2019年年初逐渐开始出现在露点值上线上下波动，造成产品氢气无法进行正常充罐，需运行人员手动干预进行产品氢气排空处理，直至露点值合格后再切换至充罐位，存在一定的安全风险及安全隐患。
3 原因分析
1）产品氢气露点仪不准确造成。经现场查看两台干燥塔共用一台露点仪，不存在干燥塔A露点值偏高、干燥塔B露点值正常这种现象。
2）干燥塔A加热器、温度测点故障或损坏。通过对干燥塔A加热器、温度测点进行检查确认两组加热器及温度测点均完好。
3）干燥塔内部分子筛填装量不够或失效。联系制氢设备厂家重新采购了分子筛，对干燥塔A进行了全部更换，并确保填装量满足设备使用标准要求，再次启动设备试运时，虽相比之前有了轻微的下降，但跟干燥塔B比较相差还很多，此项也确认排除。
4）干燥塔A内筒开裂造成氢气走捷径未通过分子筛层。由于干燥塔A之前出现过再生切换阀卡涩故障，造成干燥塔A多次干烧，可能出现内筒开裂，对干燥塔A内筒进行检查未发现开裂现象。
4 处理措施及效果
1）处理措施
通过对以上所考虑的原因进行逐项排除后，对干燥系统循环往复运行周期参数进行了全程跟踪及监测。当运行程序走到A再生B工作时发现A再生B工作加热流程只有1次，温度控制范围下塔170℃、上塔260℃，而B再生A工作加热流程有2次，当上塔温度低于200℃，加热器开始2次加热，温度控制范围不变或直至加热周期结束。
分析得出干燥塔A再生B工作控制程序不完善是造成产品氢气露点值偏高的主要原因。通过对干燥器再生逻辑进行分析发现干燥塔A与干燥塔B再生干燥逻辑完全一致，初步怀疑算法块执行顺序对逻辑输出结果存在影响。对干燥塔A逻辑算法块执行顺序进行在线仿真，并与干燥塔B执行结果进行了对比，找出了逻辑算法块错误信息并进行了调整，将干燥塔A再次进行在线仿真结果与干燥塔B执行结果一致，启动设备试运干燥塔A露点偏高现象消除。干燥塔A处理前、后再生趋势图如下：
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图3：处理前干燥塔A再生趋势图
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图5：处理后干燥塔A再生趋势图
2）效果
通过对干燥塔A再生B工作的控制程序进行优化后，产品氢气的露点值得到了很大改观，2020年干燥塔A产品氢气露点值平均＜-75，略优于干燥塔B。详细数据如表1所示。
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表1：干燥塔A、B露点值对照表
5结束语
水电解制氢系统是氢冷发电机组的重要组成部分，也是各发电企业安全重点保护对象，系统的安全稳定运行直接关乎到企业的生存及员工的生命财产安全。加强制氢系统安全管理、技术管理，提高产品氢气的品质，是氢冷发电机组安全稳定运行的重要技术保障，所产生的经济效应是无形的、不可估量的。
参考文献
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作者简介：叶广（1081），男，山西人，助理工程师，从事火力发电厂设备管理工作。