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我国大中型发电机多采用氢气作为冷却介质,在气体介质中,氢气比空气和其它气体具有更好的冷却性能,纯氢气的表面散热系数是空气的1.51倍,导热系数为空气的6.69倍,氢气的密度小,通风损耗小,可使故障的损坏程度大为减轻,对发电机的安全运行起到良好的冷却作用。但在发电机运行过程中,由于系统故障常常使冷却氢气受到污染。污染后的氢气湿度大,并含有氧、油等杂质,大大降低了冷却效率,严重影响了大中氢冷发电机的安全、可靠运行。
冷却系统中氢气含湿、含氧量超标,需要立即采取措施处理。氢气含氧量少,低于2%时,不助燃,即使发电机内部发生短路故障,也不会着火。如果发电机运行期间发生故障而引起的冷却氢气中氧含量超标,使氢气达到爆炸极限,有可能引起爆炸。很多发电厂目前的做法是在运行中频繁地进行大量“补一排氢”的置换操作。这样做不但使大量氢气白白丢失,而且容易造成系统不稳定,氢气的纯度仍不能得到长期的保证,同时给电厂制氢站带来极大的压力。
为解决氢气的污染问题,本课题组为发电机冷却系统研制了氢气净化装置。本论文结合吸附式氢气净化装置的工艺流程,为净化装置配备除氧系统,使其在除湿,除油的同时,具备除氧功能。除氧过程中,采用高效钯催化剂,使氢气中残留的氧气与氢气在常温下启动反应生成水,达到除去氧气杂质的目的。
本论文采用超声波浸渍法制备了Pd/Al<,2>O<,3>催化剂,大大提高了钯晶粒在载体上的均匀分布。扫描电镜测得购买的钯催化剂表面钯粒径分布在5~25nm,而采用超声波浸渍使得钯粒径均小于5纳米,呈云雾状分布。这将大大提高其催化性能,降低钯负载量,节省贵重金属,降低催化剂成本。
采用超声波浸渍法制备的催化剂UA(2),并通过对催化反应影响因素(如空速,湿度,温度)的考察,为氢气中催化除氧系统的设计和催化剂的选取提供参考依据,同时也为惰性气体及其他气体的除氧过程提供了实验数据。