Comment fonctionne le système de refroidissement à l’hydrogène dans une centrale thermique ?
Les grands turbogénérateurs des centrales thermiques génèrent d’énormes pertes de chaleur au niveau des enroulements du stator, des enroulements du rotor et des noyaux de fer lors de la production d’électricité. Le système de refroidissement à hydrogène utilise de l'hydrogène gazeux comme fluide de refroidissement en circulation pour absorber la chaleur à l'intérieur du générateur, puis transfère la chaleur à l'eau de refroidissement via des refroidisseurs à hydrogène (échangeurs de chaleur gaz-eau à tubes à ailettes), formant une boucle de circulation fermée.
Processus de travail étape par étape
Absorption de chaleur à l'intérieur du générateur Le rotor rotatif à grande vitesse et le stator statique produisent une chaleur massive. L'hydrogène gazeux remplit le boîtier scellé du générateur, s'écoule sur les enroulements et le noyau chauds, absorbe la chaleur perdue et devient de l'hydrogène chaud.
Circulation forcée du gaz Les ventilateurs de circulation intégrés entraînent l'hydrogène chaud vers les refroidisseurs d'hydrogène installés à l'intérieur du boîtier du générateur.
Échange thermique dans un refroidisseur d'hydrogène L'hydrogène chaud traverse la surface extérieure du faisceau de tubes à ailettes. L'eau de refroidissement circule à l'intérieur des tubes. Transfert de chaleur de l’hydrogène chaud vers l’eau de refroidissement. La température de l’hydrogène chute fortement après dissipation thermique.
Recirculation de l'hydrogène refroidi L'hydrogène froid retourne dans la cavité du générateur, absorbe à nouveau la chaleur des composants électriques et répète le cycle fermé.
Chaleur évacuée par le circuit d'eau de l'usine L'eau de refroidissement qui a absorbé la chaleur du générateur s'écoule des refroidisseurs à hydrogène et est envoyée au système d'eau de circulation de l'usine pour dissiper la chaleur dans les tours de refroidissement.
Boucle auxiliaire de sécurité et de conditionnement (critique pour un fonctionnement stable)
Système de joint d'huile d'arbre : maintient l'étanchéité sur les extrémités de l'arbre en rotation, empêche les fuites d'hydrogène gazeux. Le boîtier du générateur fonctionne toujours sous une légère pression positive pour empêcher l’air d’entrer.
Sécheur à hydrogène : élimine l'humidité à l'intérieur de la boucle d'hydrogène, contrôle le point de rosée pour éviter la condensation qui endommage l'isolation des enroulements.
Flux de travail de purge des gaz : avant de remplir ou de purger l'hydrogène, le CO₂ sert de gaz intermédiaire pour déplacer l'air/l'hydrogène, afin d'éviter un mélange explosif dangereux entre l'hydrogène et l'air.
Surveillance en ligne : les capteurs suivent en permanence la pression, la pureté, le point de rosée et la température de l'hydrogène et déclenchent une alarme en cas de conditions anormales.
Pourquoi l'hydrogène au lieu de l'air
La conductivité thermique de l’hydrogène est environ 7 fois supérieure à celle de l’air.
Perte de friction due au vent beaucoup plus faible, améliore l'efficacité globale du générateur.
L'hydrogène sec n'est pas corrosif pour l'isolation des enroulements et les pièces métalliques.
