發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理方式選擇與應(yīng)用

龍協(xié)峰

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤(pán)縣 553531）

發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理方式選擇與應(yīng)用

龍協(xié)峰

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤(pán)縣 553531）

火電廠發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)的水質(zhì)與發(fā)電機(jī)的對(duì)地絕緣性能和銅線棒的腐蝕速率密切相關(guān)，其水質(zhì)控制方法直接影響機(jī)組的運(yùn)行安全。我廠發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)采用專用水質(zhì)處理裝置，通過(guò)特殊的離子交換工藝處理，提高內(nèi)冷水的pH值，降低內(nèi)冷水的電導(dǎo)率和銅離子濃度，使發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

發(fā)電機(jī)；內(nèi)冷水處理；選擇；應(yīng)用

1 基本情況介紹

貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司“上大壓小”改建工程為2×660MW機(jī)組，發(fā)變組采用的是東方電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的QFSN-660-2-22B三相同步發(fā)電機(jī)，額定功率660MW（扣除采用自并勵(lì)靜止勵(lì)磁所需的功率），額定容量733.3MVA，額定電壓22kV，額定功率因數(shù)0.9，最大連續(xù)輸出功率與汽輪機(jī)相匹配，最大容量783MVA。發(fā)電機(jī)采用水-氫-氫冷卻方式。即定子線圈直接水冷，轉(zhuǎn)子線圈直接氫冷（氣隙取氣方式），定子鐵芯氫冷，定子引出線氫冷。密封油系統(tǒng)采用單流環(huán)式密封。

2 發(fā)電機(jī)銅線腐蝕的機(jī)理

在中性或弱酸性水溶液中Cu-H2O體系的反應(yīng)如下：

由反應(yīng)式⑴可知，影響銅在水中腐蝕的因素是水中的溶解氧濃度和pH值，降低內(nèi)冷水中的溶解氧濃度或提高內(nèi)冷水的pH值都可以抑制反應(yīng)式（1）的平衡向右移動(dòng)，有效阻止發(fā)電機(jī)銅線棒在內(nèi)冷水中的腐蝕。

當(dāng)溶解氧濃度小于100μg/L時(shí)，銅腐蝕速度與溶解氧濃度幾乎成線形關(guān)系，溶解氧濃度越高，銅腐蝕速度越大。因此，《大型發(fā)電機(jī)定冷水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T801-2010）規(guī)定定冷水的溶解氧濃度小于30μg/L，以降低銅線棒腐蝕速度；隨著水中溶解大。但當(dāng)溶解氧濃度的含量增大到一定值時(shí)，由于銅的表面鈍化，其腐蝕速度又會(huì)降低。該規(guī)律表明，對(duì)于非密閉內(nèi)冷水系統(tǒng)，溶氧量不能降到30μg/L以下，不采取除氧措施，保持較高溶氧量反而可以降低銅的腐蝕速度。

圖1 溶解氧濃度與銅腐蝕速度的關(guān)系曲線（40℃）

在Cu-H2O體系的電位與pH平衡圖中，當(dāng)pH>6.8時(shí)，Cu-H2O體系中的銅處于鈍化區(qū)，即在中性及弱堿性水溶液中，銅表面能形成致密的氧化亞銅膜，隔斷銅本體與氧氣、水的接觸，阻止銅的進(jìn)一步腐蝕；但是當(dāng)水溶液的堿性較大時(shí)，水溶液中的Cu-H2O體系將發(fā)生如下反應(yīng)：

反應(yīng)（2）的發(fā)生使反應(yīng)（1）的平衡向右移動(dòng)，促進(jìn)了銅的腐蝕。由此可見(jiàn)，在低pH值的水溶液中，由于銅表面不能生成氧化亞銅保護(hù)膜而使銅快速腐蝕；而在高pH值的水溶液中，由于水溶液中的銅離子的絡(luò)合，同樣加速了銅的腐蝕。因此，DL/T801-2002標(biāo)準(zhǔn)提出了內(nèi)冷水的pH值控制上限，即控制內(nèi)冷水pH7.0～9.0。

由于很難完全密封內(nèi)冷水系統(tǒng)，受空氣中CO2的影響，內(nèi)冷水和補(bǔ)充的除鹽水的pH值一般在6.2～6.5之間。在這樣的水質(zhì)條件下，根據(jù)電位與pH平衡圖，銅處于腐蝕區(qū)，腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入內(nèi)冷水導(dǎo)致內(nèi)冷水中的銅離子濃度和電導(dǎo)率增大。所以，內(nèi)冷水系統(tǒng)難于密封，內(nèi)冷水pH值超標(biāo)，必然導(dǎo)致電導(dǎo)率和銅離子濃度超標(biāo)。實(shí)際生產(chǎn)中為了保證發(fā)電機(jī)的絕緣要求，采用頻繁更換內(nèi)冷水或采用小混床處理以保證電導(dǎo)率達(dá)標(biāo)。在這個(gè)過(guò)程中銅離子被部分除去而達(dá)標(biāo)，但pH值仍沒(méi)有達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致銅線棒腐蝕的因素仍存在，銅線棒的腐蝕沒(méi)有被阻止。

3 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（1）對(duì)水質(zhì)要求由于內(nèi)冷水在高電壓電場(chǎng)中作冷卻介質(zhì)，因此各項(xiàng)質(zhì)量要求必須以保證發(fā)電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為前提。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)應(yīng)符合如下技術(shù)要求：①有足夠的絕緣性能（即較低的電導(dǎo)率），以防止發(fā)電機(jī)線圈的短路。②對(duì)發(fā)電機(jī)銅導(dǎo)線和內(nèi)冷水系統(tǒng)無(wú)腐蝕性。③不允許發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水中的雜質(zhì)在空心導(dǎo)線內(nèi)結(jié)垢，以免降低冷卻效果，使發(fā)電機(jī)線圈超溫，導(dǎo)致絕緣老化和失效。

（2）系統(tǒng)配置處理方式及水質(zhì)情況：在發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理系統(tǒng)上設(shè)置200升小混床，利用特種樹(shù)脂進(jìn)行水質(zhì)處理，處理后水質(zhì)基本達(dá)到DL/T801-2002標(biāo)準(zhǔn)（pH 為 7～9，電導(dǎo)率為≤0.5μS/cm（25℃））標(biāo)準(zhǔn)。

（3）現(xiàn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DLT801-2010）的規(guī)定，發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：內(nèi)冷水主要水質(zhì)指標(biāo)包括 pH 值（8.0～9.0）、電導(dǎo)率（0.4～2.0μS/cm（25℃））和含銅量≤20μg/L。控制pH值是為了阻止發(fā)電機(jī)銅線棒腐蝕。除鹽水純度高，能夠滿足絕緣要求，但是除鹽水pH值較低，一般在6.0～6.8之間，使得發(fā)電機(jī)定子線棒始終處于熱力學(xué)不穩(wěn)定區(qū)，從銅離子濃度與pH的關(guān)系曲線圖可知，在pH為8.5時(shí)，銅的腐蝕速率最?。ㄒ?jiàn)圖2）。

圖2 銅離子濃度（即腐蝕）與pH的關(guān)系

（4）發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的三大指標(biāo)，電導(dǎo)率、pH值和銅離子濃度，它們之間有密切的聯(lián)系，在堿性（7.5～9.0）的狀態(tài)下，電導(dǎo)率與pH值呈一定的正比關(guān)系，而pH值>8的時(shí)候，能保證銅離子濃度<10ppb，因此調(diào)整裝置的閥門(mén)可根據(jù)內(nèi)冷水的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，輔以注意內(nèi)冷水電導(dǎo)率。

但是，如果內(nèi)冷水呈酸性（pH<7），電導(dǎo)率與pH值就不成正比關(guān)系了，因?yàn)榇藭r(shí)銅的腐蝕速率會(huì)迅速上升，銅離子濃度的上升也會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率升高。盡量避免內(nèi)冷水在酸性狀態(tài)，因?yàn)榇藸顟B(tài)會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率、pH值和銅離子不斷惡化，甚至惡性循環(huán)。

4 系統(tǒng)改造

2015年9月份，采用某公司提供的專用內(nèi)冷水處理裝置，型號(hào)為SZSY-3型。根據(jù)機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在系統(tǒng)流程不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。選用離子交換樹(shù)脂應(yīng)為均粒樹(shù)脂，樹(shù)脂失效后可再生重復(fù)使用；樹(shù)脂采用H型、Na型、陰樹(shù)脂配合使用，改造后流程如圖3所示。

圖3

5 改造后運(yùn)行效果（見(jiàn)表1～2）

從CS系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)可以看出，改造后水質(zhì)達(dá)到《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DLT801-2010）的規(guī)定。

表1 （#1機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)）

表2 （#2機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)）

6 結(jié)束語(yǔ)

該裝置在我公司的應(yīng)用從目前運(yùn)行情況看，效果運(yùn)行良好，樹(shù)脂再生周期長(zhǎng)，維護(hù)量少，操作簡(jiǎn)便，從根本上減緩和抑制了對(duì)銅導(dǎo)線的腐蝕。

TG172.81

A

1004-7344（2016）21-0063-02

2016-7-7

龍協(xié)峰（1977-），男，苗族，貴州晴隆人，助理工程師，本科，主要從事電廠化學(xué)水處理及水分析管理工作，研究方向?yàn)榉乐闺姀S熱力設(shè)備結(jié)垢、積鹽、腐蝕，電廠用油質(zhì)監(jiān)督和入爐煤質(zhì)管理。