發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水超凈化及微堿裝置的應(yīng)用

達(dá)海華

(甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332)

發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水超凈化及微堿裝置的應(yīng)用

達(dá)海華

(甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332)

針對(duì)目前發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水運(yùn)行中普遍存在pH值偏低、銅導(dǎo)線(xiàn)腐蝕速率快、Cu2+和電導(dǎo)率超標(biāo)等問(wèn)題，分析了影響發(fā)電機(jī)冷卻水質(zhì)量的主要因素及控制標(biāo)準(zhǔn)，介紹了應(yīng)用超凈化及全自動(dòng)微堿裝置進(jìn)行內(nèi)冷水處理的方案，評(píng)價(jià)了方案實(shí)施后的效果，總結(jié)了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

超凈化；微堿裝置；電導(dǎo)率；Cu2+含量

1 設(shè)備概況

某公司3，4號(hào)發(fā)電機(jī)組(2×330 MW)采用水—?dú)洹獨(dú)淅鋮s方式，定子繞組采用水內(nèi)冷方式。2005年，2臺(tái)機(jī)組內(nèi)冷水系統(tǒng)各安裝了1套XL-07系列發(fā)電機(jī)冷卻水超凈化裝置。在運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)冷水經(jīng)常發(fā)生pH值小于8.0的情況。由于內(nèi)冷水pH值偏低會(huì)引發(fā)銅導(dǎo)線(xiàn)腐蝕，造成內(nèi)冷水中Cu2+含量時(shí)高時(shí)低，電導(dǎo)率隨水質(zhì)變化波動(dòng)較大，整個(gè)系統(tǒng)水質(zhì)不穩(wěn)定；而且超凈化樹(shù)脂壽命周期僅為1年左右，使用壽命較短，經(jīng)濟(jì)性不高。

2 影響發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)量的主要因素

水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)最大的問(wèn)題是銅導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕。銅導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕會(huì)引起冷卻水中Cu2+含量增加、冷卻水電導(dǎo)率上升，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)泄漏電流增加、絕緣性能下降；銅的腐蝕產(chǎn)物在空芯銅導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)沉積，冷卻水流量降低，有可能使銅導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部發(fā)生堵塞，線(xiàn)圈溫度上升，甚至導(dǎo)致發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈燒毀，造成重大設(shè)備事故。因此，要最大限度地抑制銅導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率和pH值及溶解氧對(duì)銅導(dǎo)線(xiàn)腐蝕速度的影響如圖1，2，3所示。

由圖1可見(jiàn)，內(nèi)冷水電導(dǎo)率大于2.0 μS/cm時(shí)，銅腐蝕速度趨于平穩(wěn)。從防腐的角度來(lái)說(shuō)，控制內(nèi)冷水電導(dǎo)率在2.0～5.0 μS/cm，有利于系統(tǒng)防腐；但會(huì)造成發(fā)電機(jī)絕緣性能下降，有可能導(dǎo)致銅導(dǎo)線(xiàn)接地。所以，為了滿(mǎn)足絕緣性能，必須要保證較低的電導(dǎo)率。但是，電導(dǎo)率降低時(shí)，Cu2+含量又會(huì)升高，不利于系統(tǒng)防腐及改善銅導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕狀況。因此，為了同時(shí)保證系統(tǒng)的絕緣水平和防腐性能，應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)既能保持較高的絕緣水平，又能使銅導(dǎo)線(xiàn)的腐蝕速率最小的電導(dǎo)率。

圖2 pH值對(duì)銅腐蝕速率的影響

圖3 銅的腐蝕速率與內(nèi)冷水pH值、含氧量的關(guān)系

由圖2可見(jiàn)，內(nèi)冷水pH值在7.0～9.0時(shí)，銅的腐蝕速率最低。

由圖3可見(jiàn)，內(nèi)冷水pH值為7.0時(shí)，銅的腐蝕速率隨水中溶氧量變化而起伏很大；pH值達(dá)到8.0時(shí)，銅的腐蝕速率隨水中溶氧量變化而起伏的程度大幅減弱；pH值大于8.0時(shí)，銅的腐蝕速率趨于穩(wěn)定。

3 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水控制標(biāo)準(zhǔn)

為滿(mǎn)足發(fā)電機(jī)對(duì)地絕緣及銅線(xiàn)棒防腐蝕的要求，國(guó)家能源局2011年頒布的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 801—2010《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》，對(duì)200 MW及以上水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)定子空心銅導(dǎo)線(xiàn)冷卻水質(zhì)、雙水內(nèi)冷冷卻水質(zhì)、定子不銹鋼空心導(dǎo)線(xiàn)冷卻水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)作出了最新規(guī)定。其中，對(duì)于定子空心銅導(dǎo)線(xiàn)發(fā)電機(jī)組，要求控制冷卻水電導(dǎo)率在0.4～2.0 μS/cm、控制pH值在8.0～9.0。當(dāng)pH值為7.0～9.0時(shí)，控制溶氧量不大于30 μg/L；控制Cu2+含量不大于20 μg/L。同時(shí)注明，pH值由7.0升至8.0時(shí)，銅腐蝕速率可下降為1/6；由8.0升至8.5時(shí)，銅腐蝕速率可下降為1/15。

該標(biāo)準(zhǔn)修改了DL/T801—2002《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》中控制電導(dǎo)率不大于2.0 μS/cm、pH值7.0～9.0、Cu2+含量不大于40 μg/L、溶氧量不大于30 μg/L的規(guī)定，并對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率下限值作出了具體規(guī)定，對(duì)內(nèi)冷水pH值與溶解氧控制值的規(guī)定也更為合理，對(duì)Cu2+含量的要求更為嚴(yán)格?？偟膩?lái)說(shuō)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)的處理提出了更高的要求，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。

4 微堿裝置應(yīng)用

為改善發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)、提高內(nèi)冷水pH值、減少系統(tǒng)腐蝕、延長(zhǎng)樹(shù)脂壽命，根據(jù)內(nèi)冷水實(shí)際情況，該公司于2013年對(duì)內(nèi)冷水系統(tǒng)進(jìn)行了改造，在原有超凈化裝置基礎(chǔ)上，增設(shè)了一套全自動(dòng)調(diào)節(jié)微堿裝置。整個(gè)內(nèi)冷水系統(tǒng)由超凈化裝置、特種樹(shù)脂、樹(shù)脂捕捉器、微堿裝置、在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表、儀表柜等部分組成。

4.1 改造方案

(1) 在超凈化裝置出水管上增加1個(gè)出水總門(mén)。

(2) 將出水取樣點(diǎn)改至出水捕捉器與出水總門(mén)之間，原有取樣點(diǎn)改為加堿點(diǎn)。

(3) 將系統(tǒng)的除鹽水補(bǔ)水管路，改至超凈化裝置出水管段后側(cè)接近水箱底部的進(jìn)水門(mén)前。

(4) 加裝1套自動(dòng)加堿裝置柜，上部為控制系統(tǒng)，下部為溶藥箱，進(jìn)口計(jì)量泵裝在藥箱上。

(5) 加堿裝置為全自動(dòng)控制，由PID調(diào)節(jié)器根據(jù)超凈化裝置出水電導(dǎo)率大小自動(dòng)控制電磁計(jì)量泵運(yùn)行頻率，調(diào)整加堿量大小。設(shè)定加藥泵啟動(dòng)電導(dǎo)率為0.4 μS/cm、停止電導(dǎo)率為1.0 μS/cm，將裝置出水電導(dǎo)率控制在設(shè)定值0.55 μS/cm(此狀態(tài)下內(nèi)冷水系統(tǒng)pH值約為8.0～8.5)。

(6) 堿液的配置：分析純NaOH，堿濃度為0.5 %，藥箱容量70 L，每次配藥70 L。

(7) 加堿計(jì)量泵的設(shè)置：將沖程旋鈕(stroke)調(diào)至10 %～20 %，通過(guò)按住方式鍵將計(jì)量泵設(shè)置為外部控制方式，選擇第3種控制方式(mA響應(yīng))；設(shè)置mA對(duì)應(yīng)的泵速，4 mA對(duì)應(yīng)0 SPM，20 mA對(duì)應(yīng)10 SPM。改造后內(nèi)冷水系統(tǒng)設(shè)備連接如圖4所示。

4.2 運(yùn)行注意事項(xiàng)

(1) 投運(yùn)加堿裝置前，要確認(rèn)加堿點(diǎn)加堿門(mén)全開(kāi)，堿箱中堿液充足，超凈化裝置已運(yùn)行穩(wěn)定(出水電導(dǎo)率降至0.5 μs/cm以下)，監(jiān)測(cè)儀表已投運(yùn)。

(2) 堿液配制濃度為0.5 %，藥箱藥液可用約25天。運(yùn)行人員應(yīng)注意觀察藥箱液位，當(dāng)液位低于20 L時(shí)及時(shí)配藥；配藥時(shí)注意藥液一定要混合均勻。

(3) 超凈化裝置在短時(shí)間停運(yùn)時(shí)，可不進(jìn)行正洗，直接投運(yùn)；較長(zhǎng)時(shí)間(大于12 h)停運(yùn)后重新投入使用時(shí)須進(jìn)行正洗，以防止直接投運(yùn)超凈化裝置出水電導(dǎo)過(guò)高，影響系統(tǒng)安全。

圖4 改造后的內(nèi)冷水系統(tǒng)

(4) 正洗和運(yùn)行時(shí)，用超凈化裝置進(jìn)水門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量；注意門(mén)要緩慢開(kāi)啟，防止大流量沖擊損壞流量計(jì)。

(5) 儀表取樣系統(tǒng)取樣流量計(jì)的流量調(diào)節(jié)要在電極要求的范圍內(nèi)，防止取樣管路超壓泄漏。

(6) 每月檢查1次樹(shù)脂捕捉器運(yùn)行情況。檢查時(shí)，透過(guò)視鏡觀察樹(shù)脂捕捉器內(nèi)樹(shù)脂捕捉量，如果發(fā)現(xiàn)捕捉器內(nèi)有樹(shù)脂，應(yīng)將超凈化裝置從系統(tǒng)解列，并把樹(shù)脂從排放口排放掉，然后檢查設(shè)備，查明原因并進(jìn)行處理。放掉捕捉器內(nèi)的樹(shù)脂后禁止直接投運(yùn)，應(yīng)開(kāi)啟超凈化裝置出水門(mén)，沖洗干凈后再投運(yùn)。

(7) 超凈化裝置在運(yùn)行期間壓差一般增加很少，盡量避免對(duì)設(shè)備進(jìn)行反洗操作，以免樹(shù)脂亂層影響出水效果。

(8) 每半年校正1次儀表，尤其是pH值表。

(9) 當(dāng)超凈化裝置需要停運(yùn)時(shí)，應(yīng)先停運(yùn)全自動(dòng)調(diào)節(jié)微堿裝置。

(10) 超凈化裝置應(yīng)始終保持充滿(mǎn)水的狀態(tài)，防止樹(shù)脂脫水而失效。

5 運(yùn)行效果

由圖5，6，7所示數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)投入微堿裝置后，內(nèi)冷水系統(tǒng)電導(dǎo)率穩(wěn)定性非常好，均在0.50～0.60 μS/cm；內(nèi)冷水pH值得到有效提高，均維持在8.0～9.0范圍內(nèi)，并基本穩(wěn)定在8.4～8.7；Cu2+含量較改造前降低，基本在5 μg/L以下，比較穩(wěn)定。通過(guò)改造，內(nèi)冷水水質(zhì)得到明顯改善，完全符合DL/T801—2010《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》中相關(guān)水質(zhì)規(guī)定；且運(yùn)行時(shí)水質(zhì)波動(dòng)小，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，能保證內(nèi)冷水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖5 微堿裝置投運(yùn)后發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)

圖6 加微堿裝置前后內(nèi)冷水pH值對(duì)比

圖7 加微堿裝置前后內(nèi)冷水Cu2+含量對(duì)比

6 結(jié)束語(yǔ)

采用微堿裝置后，內(nèi)冷水水質(zhì)得到提高，水質(zhì)合格、穩(wěn)定；內(nèi)冷水系統(tǒng)不需要換水操作，補(bǔ)水量很少，運(yùn)行周期延長(zhǎng)。實(shí)際運(yùn)行中，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便；樹(shù)脂壽命可由原來(lái)的1年提高到2年。壽命到期后只需更換超凈化樹(shù)脂，維護(hù)工作量小。長(zhǎng)期的實(shí)踐證明：該改造效果良好，保證了內(nèi)冷水系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 DL/T801—2010大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

2 曹長(zhǎng)武，宋麗莎，羅竹杰．火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

3 李海燕．發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行綜述[C]．電廠化學(xué)2009學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國(guó)電廠化學(xué)網(wǎng)高峰論壇論文集，武漢，2009.

4 劉應(yīng)鑫．化學(xué)除鹽水電導(dǎo)率超標(biāo)原因分析及處理[J]．電力安全技術(shù)，2012(10)．

5 張偉江，牟法海，李鐵軍，等．國(guó)產(chǎn)300MW機(jī)組調(diào)試中給水系統(tǒng)問(wèn)題的處理[J]．電力安全技術(shù)，2011(6)．

2014-11-17。

達(dá)海華(1980-)，女，工程師，主要從事燃煤火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督、節(jié)水管理工作，email：1805023495@qq.com。