Refroidisseur vertical d'hydrogène pour 1 million de générateurs dans les centrales hydroélectriques

Le million de générateurs d'une grande centrale hydroélectrique a une grande capacité, une grande taille, une charge de fonctionnement stable et une longue durée, ce qui nécessite des exigences extrêmement strictes en matière de système de refroidissement. Les méthodes de refroidissement traditionnelles ont une efficacité de dissipation thermique insuffisante et ne peuvent pas répondre aux exigences de dissipation thermique à charge élevée d'unités de niveau million ; Soit la structure est trop grande et occupe trop de place dans la centrale hydroélectrique, ce qui contredit la planification compacte de la centrale hydroélectrique. L’émergence des refroidisseurs verticaux à hydrogène a précisément résolu les problèmes de cette industrie. Sa conception structurelle disposée verticalement et ses caractéristiques efficaces de transfert de chaleur à l'hydrogène s'adaptent parfaitement aux conditions de fonctionnement d'un million de générateurs dans une centrale hydroélectrique, devenant ainsi la solution privilégiée pour les systèmes de refroidissement des grandes unités de production hydroélectriques.

La logique de fonctionnement principale d'un refroidisseur vertical à hydrogène est de s'appuyer sur les excellentes performances de transfert de chaleur de l'hydrogène pour construire un système de refroidissement en boucle fermée-et obtenir une dissipation efficace de la chaleur du générateur. Par rapport aux méthodes traditionnelles telles que le refroidissement par air et par eau, la conductivité thermique de l'hydrogène est 7 fois celle de l'air et sa densité n'est que de 1/14 de celle de l'air. Il peut rapidement absorber la chaleur à l'intérieur du générateur, réduire la résistance à l'écoulement, réduire la puissance d'entraînement du ventilateur, réduire la consommation électrique de l'unité et équilibrer l'efficacité de la dissipation thermique et les besoins d'économie d'énergie -. Pendant le fonctionnement d'un générateur de 1 million, les ventilateurs axiaux aux deux extrémités du rotor mettent sous pression l'hydrogène gazeux, qui circule à travers le conduit d'air du noyau du stator et les trous de ventilation de l'enroulement du rotor, absorbant entièrement la chaleur générée par l'enroulement et le noyau, formant de l'hydrogène gazeux chaud ; L'hydrogène gazeux chaud entre ensuite dans le refroidisseur d'hydrogène vertical et subit un échange thermique indirect avec l'eau en circulation dans la conduite d'eau de refroidissement. Une fois que la température est tombée dans la plage définie, elle entre à nouveau dans la circulation interne du générateur pour terminer en continu l'opération de dissipation thermique et garantir que la température de chaque composant du générateur est contrôlée dans le seuil de sécurité.
En réponse aux caractéristiques opérationnelles d'un million de générateurs dans une centrale hydroélectrique, le refroidisseur vertical d'hydrogène a fait l'objet d'une optimisation structurelle ciblée et d'améliorations de performances, améliorant considérablement son adaptabilité et sa fiabilité. En termes de conception structurelle, la disposition verticale permet d'économiser considérablement de l'espace horizontal. Par rapport au refroidisseur horizontal, le volume peut être réduit de 30 % -50 % avec la même efficacité de transfert de chaleur, s'adaptant parfaitement aux exigences d'aménagement de la base du générateur dans la centrale hydroélectrique. Qu'il s'agisse de la disposition du sac à dos améliorée par Harbin Electric, de la disposition du sac à dos de TEPCO ou du schéma spécial consistant à le disposer uniquement du côté vapeur lorsqu'il est allumé, le refroidisseur d'hydrogène vertical peut être adapté de manière flexible et la position d'installation peut être ajustée en fonction de la structure de base, sans qu'il soit nécessaire de procéder à une rénovation à grande échelle de l'aménagement de l'usine. Dans le même temps, il adopte une structure à coque et tube (série), avec des centaines de tubes d'échange thermique disposés verticalement pour former plusieurs couches de surfaces de transfert de chaleur. Le coefficient de transfert de chaleur peut atteindre 800-1 500 W/(m² · K), et la surface de transfert de chaleur d'un seul appareil est augmentée de 20 à 30 % par rapport à l'équipement horizontal traditionnel. Il peut rapidement faire face à la puissance calorifique maximale d'un million de générateurs fonctionnant à pleine charge.

En termes de sécurité et de stabilité, le refroidisseur vertical d'hydrogène prend pleinement en compte l'environnement d'exploitation des centrales hydroélectriques et les caractéristiques de l'hydrogène, et construit un système complet de garantie de sécurité. L'hydrogène lui-même a des propriétés chimiques stables, n'entretient pas la combustion et ne corrode pas les pièces métalliques, ce qui peut réduire la perte d'équipement interne dans le générateur. Cependant, un contrôle strict de la pureté et de la pression est requis - le système de surveillance associé au refroidisseur d'hydrogène vertical peut surveiller la pureté de l'hydrogène (pas moins de 96 % en fonctionnement normal, de préférence 98 %), la pression de l'hydrogène (la pression de service nominale est généralement de 0,5 MPa) et l'humidité en temps réel. Lorsque les indicateurs sont anormaux, il déclenche rapidement une alarme et déclenche le réapprovisionnement en hydrogène, la décharge et d'autres opérations pour éviter les fuites d'hydrogène ou la formation de gaz mélangés explosifs combustibles. De plus, le refroidisseur est fabriqué à partir de matériaux résistants à la corrosion-, et l'acier inoxydable 316L, l'alliage de titane et d'autres faisceaux de tubes peuvent s'adapter à l'environnement de qualité de l'eau en circulation dans les centrales hydroélectriques, évitant ainsi les problèmes de tartre et de corrosion, prolongeant ainsi la durée de vie de l'équipement. Dans le même temps, la conception de la tête amovible facilite le nettoyage et le remplacement des faisceaux de tubes, réduisant ainsi le temps de maintenance de 30 à 50 % et réduisant les coûts d'exploitation et de maintenance des centrales hydroélectriques.
Dans les applications pratiques, la capacité efficace de dissipation thermique d'un refroidisseur vertical à hydrogène détermine directement l'efficacité de fonctionnement et la durée de vie d'un million de générateurs. En prenant la centrale hydroélectrique de Baihetan comme exemple, ses unités de production hydroélectriques d'un million de kilowatts sont confrontées au problème de dissipation thermique causé par une grande capacité et une charge élevée. Bien que la technologie de refroidissement par air des enroulements de pôles magnétiques soit utilisée pour optimiser le refroidissement de la source de chaleur, l'application de refroidisseurs verticaux à hydrogène améliore encore la stabilité du système global de dissipation thermique, garantissant que le coefficient de non-uniformité de la température de l'enroulement du rotor est contrôlé dans une plage raisonnable lorsque l'unité fonctionne à pleine charge, évitant le vieillissement de l'isolation causé par une surchauffe locale et prolongeant considérablement le cycle de maintenance et la durée de vie du générateur. Dans le même temps, les avantages en termes d'économie d'énergie des refroidisseurs verticaux à hydrogène sont également significatifs. En optimisant la conception du chemin d'air et l'efficacité de l'échange thermique, il peut réduire la puissance d'entraînement du ventilateur, réduire la consommation d'énergie de l'unité et aider les centrales hydroélectriques à atteindre le double objectif de « production d'électricité efficace, conservation d'énergie et réduction de la consommation », ce qui est hautement compatible avec le positionnement de développement de centrales hydroélectriques propres et à faible teneur en carbone.

Avec le développement continu de l'industrie hydroélectrique de la Chine, la construction de centrales hydroélectriques d'un million de kilowatts continue de croître et les exigences en matière de systèmes de refroidissement des générateurs augmentent également constamment. Le refroidisseur d'hydrogène vertical, avec ses principaux avantages de structure compacte, d'échange thermique efficace, de sécurité, de fiabilité et de maintenance pratique, convient non seulement aux besoins de fonctionnement à charge élevée d'un million de générateurs, mais également à l'environnement d'exploitation complexe et aux exigences d'aménagement des centrales hydroélectriques, devenant ainsi l'équipement de base du système de refroidissement des grandes unités de production hydroélectrique. Son application résout non seulement le problème de dissipation thermique de millions de générateurs, mais favorise également le développement d'équipements hydroélectriques vers un rendement élevé, des économies d'énergie et une intelligence, apportant ainsi un soutien solide au développement de haute -qualité de l'industrie chinoise de l'énergie propre.
À l'avenir, grâce à l'itération et à la mise à niveau continues de la technologie, les refroidisseurs verticaux à hydrogène optimiseront davantage leur conception structurelle, amélioreront l'efficacité du transfert de chaleur, intégreront une technologie intelligente de surveillance et d'exploitation, assureront une surveillance-en temps réel de l'état de fonctionnement, des alertes de panne et une maintenance précise, réduiront davantage les coûts d'exploitation et de maintenance et amélioreront la fiabilité opérationnelle. En tant que « gardien du refroidissement » d'un million de générateurs, le refroidisseur vertical à hydrogène continuera à alimenter le « cœur » des centrales hydroélectriques, aidant les grandes centrales hydroélectriques à produire de manière continue et stable de l'électricité propre, injectant une forte puissance dans la transformation de la structure énergétique de la Chine et la réalisation de l'objectif du « double carbone ».