مبرد هيدروجين عمودي لمليون مولد في محطات الطاقة الكهرومائية

إن مولد المليون لمحطة الطاقة الكهرومائية الكبيرة لديه قدرة كبيرة، حجم كبير، حمل تشغيل مستقر، ومدة طويلة، الأمر الذي يتطلب متطلبات نظام تبريد صارمة للغاية. تتميز طرق التبريد التقليدية بكفاءة غير كافية في تبديد الحرارة ولا يمكنها تلبية متطلبات تبديد الحرارة ذات الحمل العالي لمليون وحدة مستوى؛ إما أن يكون الهيكل كبيرًا جدًا ويشغل مساحة كبيرة جدًا في محطة الطاقة الكهرومائية، وهو ما يتعارض مع التخطيط التخطيطي المدمج لمحطة الطاقة الكهرومائية. لقد أدى ظهور مبردات الهيدروجين العمودية إلى حل نقاط الألم في هذه الصناعة بدقة. يتكيف تصميمه الهيكلي المرتب عموديًا وخصائص نقل حرارة الهيدروجين الفعالة بشكل مثالي مع ظروف التشغيل لمولد بقدرة مليون في محطة للطاقة الكهرومائية، ليصبح الحل المفضل لأنظمة التبريد لوحدات توليد الطاقة الكهرومائية الكبيرة.

يتمثل منطق العمل الأساسي لمبرد الهيدروجين العمودي في الاعتماد على الأداء الممتاز لنقل الحرارة للهيدروجين لإنشاء نظام تبريد بحلقة مغلقة- وتحقيق تبديد الحرارة بكفاءة من المولد. بالمقارنة مع الطرق التقليدية مثل تبريد الهواء وتبريد الماء، فإن الموصلية الحرارية للهيدروجين تزيد 7 مرات عن الهواء، وكثافته 1/14 فقط من الهواء. يمكنه امتصاص الحرارة داخل المولد بسرعة، وتقليل مقاومة التدفق، وتقليل قوة تشغيل المروحة، وتقليل استهلاك الطاقة للوحدة، وموازنة كفاءة تبديد الحرارة واحتياجات توفير الطاقة-. أثناء تشغيل مولد 1 مليون، تقوم المراوح المحورية الموجودة على طرفي الدوار بالضغط على غاز الهيدروجين، الذي يتدفق عبر قناة الهواء الأساسية للجزء الثابت وفتحات تهوية لف الدوار، مما يمتص الحرارة الناتجة عن اللف والقلب بالكامل، ويشكل غاز الهيدروجين الساخن؛ يدخل غاز الهيدروجين الساخن بعد ذلك إلى مبرد الهيدروجين العمودي ويخضع لتبادل حراري غير مباشر مع الماء المتداول في أنبوب ماء التبريد. بعد انخفاض درجة الحرارة إلى النطاق المحدد، يدخل في الدورة الداخلية للمولد مرة أخرى لإكمال عملية تبديد الحرارة بشكل مستمر والتأكد من التحكم في درجة حرارة كل مكون من مكونات المولد ضمن العتبة الآمنة.
استجابة للخصائص التشغيلية لمولد يتسع لمليون في محطة للطاقة الكهرومائية، خضع مبرد الهيدروجين العمودي لتحسينات هيكلية مستهدفة وتحديثات في الأداء، مما أدى إلى تحسين قدرته على التكيف وموثوقيته بشكل كبير. فيما يتعلق بالتصميم الهيكلي، فإن الترتيب الرأسي يوفر المساحة الأفقية بشكل كبير. بالمقارنة مع المبرد الأفقي، يمكن تقليل الحجم بنسبة 30% -50% تحت نفس كفاءة نقل الحرارة، مما يتكيف بشكل مثالي مع متطلبات التخطيط لقاعدة المولد في محطة الطاقة الكهرومائية. سواء كان ذلك تخطيط حقيبة الظهر الذي تم تحسينه بواسطة Harbin Electric، أو تخطيط حقيبة الظهر من TEPCO، أو المخطط الخاص للترتيب فقط عند نهاية البخار عند تشغيله، يمكن تكييف مبرد الهيدروجين العمودي بمرونة ويمكن تعديل موضع التثبيت وفقًا للهيكل الأساسي، دون الحاجة إلى تجديد واسع النطاق لتخطيط المصنع. في الوقت نفسه، فهي تعتمد هيكل الغلاف والأنبوب (السلسلة)، مع مئات من أنابيب التبادل الحراري مرتبة عموديًا لتشكيل طبقات متعددة من أسطح نقل الحرارة. يمكن أن يصل معامل نقل الحرارة إلى 800-1500 واط/(م² · كلفن)، ويتم زيادة مساحة نقل الحرارة لجهاز واحد بنسبة 20% -30% مقارنة بالمعدات الأفقية التقليدية. يمكنه التعامل بسرعة مع ذروة إنتاج الحرارة لمولد يعمل بحمولة كاملة تبلغ سعته مليونًا.

فيما يتعلق بالسلامة والاستقرار، فإن مبرد الهيدروجين العمودي يأخذ في الاعتبار بشكل كامل بيئة تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية وخصائص الهيدروجين، ويبني نظام ضمان السلامة الشامل. يتمتع الهيدروجين نفسه بخصائص كيميائية مستقرة، ولا يدعم الاحتراق، ولا يؤدي إلى تآكل الأجزاء المعدنية، مما يمكن أن يقلل من فقدان المعدات الداخلية في المولد. ومع ذلك، يلزم التحكم الصارم في النقاء والضغط - يمكن لنظام المراقبة المتوافق مع مبرد الهيدروجين العمودي مراقبة نقاء الهيدروجين (ليس أقل من 96% في التشغيل العادي، ويفضل 98%)، وضغط الهيدروجين (ضغط العمل المقدر عادة 0.5 ميجا باسكال)، والرطوبة في الوقت الحقيقي. عندما تكون المؤشرات غير طبيعية، فإنها ستنبه على الفور وتؤدي إلى تجديد الهيدروجين وتفريغه وعمليات أخرى لمنع تسرب الهيدروجين أو تكوين غازات مختلطة قابلة للاشتعال ومتفجرة. بالإضافة إلى ذلك، فإن المبرد مصنوع من مواد مقاومة للتآكل-، ويمكن للفولاذ المقاوم للصدأ 316L وسبائك التيتانيوم وحزم الأنابيب الأخرى التكيف مع بيئة جودة المياه للمياه المتداولة في محطات الطاقة الكهرومائية، مما يؤدي إلى تجنب مشاكل التقشر والتآكل، مما يؤدي إلى إطالة عمر خدمة المعدات. في نفس الوقت، تصميم الرأس القابل للفصل سهل التنظيف واستبدال حزم الأنابيب، مما يقلل وقت الصيانة بنسبة 30% -50% ويقلل تكاليف التشغيل والصيانة لمحطات الطاقة الكهرومائية.
في التطبيقات العملية، تحدد قدرة تبديد الحرارة الفعالة لمبرد الهيدروجين العمودي بشكل مباشر كفاءة التشغيل وعمر الخدمة لمولد 1 مليون. إذا أخذنا محطة بايهيتان للطاقة الكهرومائية كمثال، فإن وحدات توليد الطاقة الكهرومائية التي تبلغ طاقتها مليون كيلووات تواجه مشكلة تبديد الحرارة الناجمة عن السعة الكبيرة والحمل العالي. على الرغم من استخدام تقنية تبريد هواء ملف القطب المغناطيسي لتحسين تبريد مصدر الحرارة، فإن التطبيق الداعم لمبردات الهيدروجين العمودية يعمل على تحسين استقرار نظام تبديد الحرارة الإجمالي، مما يضمن التحكم في معامل عدم انتظام درجة الحرارة للملف الدوار ضمن نطاق معقول عندما تعمل الوحدة بحمولة كاملة، وتجنب تقادم العزل الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية، وإطالة دورة الصيانة وعمر الخدمة للمولد بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، تعتبر مزايا توفير الطاقة-لمبردات الهيدروجين الرأسية مهمة أيضًا. من خلال تحسين تصميم مسار الهواء وكفاءة التبادل الحراري، يمكن أن يقلل من قوة تشغيل المروحة، ويقلل من استهلاك الطاقة للوحدة، ويساعد محطات الطاقة الكهرومائية على تحقيق الأهداف المزدوجة المتمثلة في "توليد الطاقة بكفاءة، والحفاظ على الطاقة وتقليل الاستهلاك"، وهو ما يتوافق بشكل كبير مع وضع تطوير محطات الطاقة الكهرومائية النظيفة ومنخفضة الكربون-.

مع التطور المستمر لصناعة الطاقة الكهرومائية في الصين، يستمر حجم بناء محطات الطاقة الكهرومائية مليون كيلووات في التوسع، كما تتزايد باستمرار متطلبات أنظمة تبريد المولدات. مبرد الهيدروجين العمودي، بمزاياه الأساسية المتمثلة في الهيكل المدمج، والتبادل الحراري الفعال، والسلامة والموثوقية، والصيانة المريحة، ليس مناسبًا فقط لاحتياجات التشغيل ذات الأحمال العالية لمليون مولد، ولكن أيضًا لبيئة التشغيل المعقدة ومتطلبات التخطيط لمحطات الطاقة الكهرومائية، ليصبح المعدات الأساسية لنظام التبريد لوحدات توليد الطاقة الكهرومائية الكبيرة. إن تطبيقه لا يحل مشكلة تبديد الحرارة لمولدات المستوى المليون فحسب، بل يعزز أيضًا تطوير معدات الطاقة الكهرومائية نحو الكفاءة العالية والحفاظ على الطاقة والذكاء، مما يوفر دعمًا قويًا للتطوير-عالي الجودة لصناعة الطاقة النظيفة في الصين.
في المستقبل، مع التكرار والترقية المستمرين للتكنولوجيا، ستعمل مبردات الهيدروجين الرأسية على تحسين تصميمها الهيكلي وتحسين كفاءة نقل الحرارة ودمج تقنية المراقبة والتشغيل الذكية وتحقيق مراقبة في الوقت الفعلي لحالة التشغيل والتحذير من الأخطاء والصيانة الدقيقة وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة وتعزيز الموثوقية التشغيلية. باعتباره "حارس التبريد" لمولد بقدرة مليون طن، سيستمر مبرد الهيدروجين الرأسي في تمكين "قلب" محطات الطاقة الكهرومائية، مما يساعد محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة على إنتاج كهرباء نظيفة بشكل مستمر ومستقر، وضخ طاقة قوية في تحويل هيكل الطاقة في الصين وتحقيق هدف "الكربون المزدوج".