淺談大型發電機定子冷卻水水質控制

鄭博林

摘要：本文對發電機定子冷卻水系統及處理方法進行了介紹，并對不同定子冷卻水處理方法進行了比較和分析；對定子冷卻水處理方法的選擇、定子冷卻水的水質調整和監控及發電機的停備用保護進行了討論。發電機定子冷卻水系統出現的腐蝕及系統內各設備、管道、補充水等所帶入的雜質，以及設備防腐方法不當所引起的發電機定子線圈內部運行出現異常現象，通過對發電機定子線圈內部雜質的來源進行分析，提出了安全有效的預防措施。發電機定子冷卻水的各項水質指標均達到要求，以保證發電機組安全穩定運行。

關鍵詞：發電機；定子冷卻水；過濾；腐蝕

一、概述

隨著亞臨界、超臨界、超超臨界機組的增加，保證發電機組安全運行，對發電機定子冷卻水水質要求則更加嚴格。為此，發電機定子冷卻水水質的日常化學監督工作就顯得非常重要，在《防止電力生產重大事故二十五項重點要求實施導則（2009版）》中，在防止發電機損壞事故的相關規定中，進一步提出加強對發電機定子冷卻水水質指標的控制。因為發電機定子冷卻水水質不合格，將直接影響到發電機內的定子線圈受到腐蝕、結垢，腐蝕產物也將會堵塞定子冷卻水管路，引起發電機定子線圈超溫，影響發電機組的安全運行。所以應該優化系統運行方式，使定子冷卻水發揮其應有的作用，能夠保證定子冷卻水通過定子線圈進行正常循環，以便帶走發電機在發電過程中定子線圈所產生的熱量，并使發電機定子線圈的進水溫度保持恒定，減少氫冷鐵芯與定子線圈之間的相對位移。

發電機定子冷卻水是作為發電機定子線圈的冷卻介質，因此對其品質要求是：不結垢、不腐蝕、傳熱快、絕緣性好的特點。各國家都對發電機定子冷卻水水質做了嚴格規定，隨著機組參數和容量的提高，定子冷卻水水質控制標準將會越來越嚴格。

二、發電機定子冷卻水水質控制效果及處理方式

1、堿化處理

1.1銨型混床用于定子冷卻水處理。銨型混床常用于定子冷卻水處理。銨型混床在與定子冷卻水進行離子交換后釋放出NH4OH，NH4OH呈弱堿性，可以滿足定子冷卻水對于pH值的要求。同時，NH4OH又是弱電解質，電離度相對較小，當進入定子冷卻水中時，不會導致定子冷卻水的電導率產生較大變化。此外，由于定子冷卻水中有NH4OH和NH4+的存在，會形成緩沖溶液，可以緩慢釋放出OH-，在很長時間內保持定子冷卻水的pH值在一個較穩定的區間范圍內。

1.2直接加氫氧化鈉處理。向定子冷卻水中加入一定量的氫氧化鈉，調節定子冷卻水pH處于8～8.9之間。對于這種處理方式，定子冷卻水pH值很容易合格，而電導率和銅含量將很難合格。氫氧化鈉的堿化特性很好，容易配制和使用。氫氧化鈉純度越高，在控制相同的pH值的要求下，實際氫氧化鈉用量與理論所需氫氧化鈉量的差值將越小，因此進入定子冷卻水系統中的雜質將越少，對定子冷卻水電導率的影響也就越小，因此應首選加入優級純的氫氧化鈉。實際上堿化處理常與保持定子冷卻水系統密閉性極為重要，還與系統補充水的PH值關系很大。因為如果系統密閉性不好，堿化處理后的定子冷卻水pH值會因為空氣中二氧化碳的影響而下降，為維持定子冷卻水的pH值將需要加入更多的氫氧化鈉，從而導致定子冷卻水電導率超標。采用部分定子冷卻水通過小混床旁路可以將定子冷卻水電導率降低，為了防止空氣中二氧化碳的溶入，采用氮氣密封定子冷卻水箱上部、定子冷卻水補充水源為凝結水（含氧量、二氧化碳含量低）或高速混床出水，并在氫氧化鈉加藥箱上安裝除二氧化碳呼吸器等。

1.3直接加氨法。定子冷卻水的補充水多為凝結水或凝結水與除鹽水的混合水，由于凝結水中含有一定濃度的氨，因此，向定子冷卻水系統補充凝結水相當于直接向定子冷卻水系統中直接加氨，從而提高pH值以達到防腐目的。凝結水pH值為9.0～9.5，電導率約為2.0μs/cm，在與空氣接觸時，由于二氧化碳溶入補充水，將會導致pH值下降、電導率升高。因此向定子冷卻水系統補充凝結水的要求是補充水系統密閉性好，否則隨著二氧化碳氣體溶解的增多，定子冷卻水電導率容易超出標準，并且凝結水的電導率也將增大。凝汽器如果出現泄漏而污染了凝結水，從而造成對定子冷卻水水質的污染，凝結水水質一旦出現污染，就要立即采用其它方式來處理。因此，部分電廠采用向定子冷卻水系統補充除鹽水或高速混床出口經加氨后的凝結水來調節定子冷卻水的pH值。

2、加氧和除氧處理

根據資料介紹，國外部分機組采用了加氧或除氧方法處理定子冷卻水。其原理是：當定子冷卻水中的溶解氧濃度在小于40μg/L和大于1000μg/L時，銅的腐蝕速率均較低。加氧處理技術在電廠中很少采用。除氧處理技術有：鈀離子型催化樹脂加氫除氧和真空除氧。目前這兩種技術在國外定子冷卻水處理領域內都有采用。

3、精密過濾處理

對國內進口機組的調研發現大多數全進口發電機組定子冷卻水處理的一個顯著特點就是加裝有精密過濾器。對定子冷卻水進行全部精密過濾，其過濾精度為3μm。混床采用普通H/OH型離子交換床體，用以除去定子冷卻水中離子雜質，來降低水的電導率。定子冷卻水經該系統處理后，水質如下：電導率（25℃）≤0.5μs/cm、Cu≤20μg/L、PH（25℃）≤7。水質的pH值將不能滿足GB-T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》的要求，需要對系統補充水進行加堿化劑處理。

綜上所述，在使用銨型混床處理發電機定子冷卻水時，與其他方法相比較具有相當明顯的優勢，且能夠同時滿足GB-T 12145-2016《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》的各項指標要求，又可以使定子冷卻水水質在一定時間范圍內保持穩定，且運行與維護都極為便利，這是其它定子冷卻水處理技術所不具備的。

三、結束語

隨著大型火力發電機組投產日益增多，解決發電機定子冷卻水系統的水質問題是一件迫在眉捷的事情，它對整個發電機組的安全正常運行有著非常重要的意義，采用凝結水加氨的方式得到了較好的經濟效果，運行維護費用降低，滿足水質要求，提高了設備的運行效率。對于相關的技術人員來說，要不斷的優化系統，應根據本廠的實際情況確定定子冷卻水的處理方法，盡可能將問題從根本上進行解決。endprint