氫氧化鈉處理在發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)的應(yīng)用效果

王凱波

（山西漳電蒲洲熱電有限公司，山西永濟 044500）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國火電機組裝機容量迅速增加。在運行過程中，很多電廠都不同程度地出現(xiàn)過發(fā)電機冷卻水銅含量超標(biāo)的問題，威脅到機組的安全運行。如何解決這一問題，有效防止銅導(dǎo)線的腐蝕，就顯得尤為重要。針對蒲洲發(fā)電2臺空冷機組發(fā)電機內(nèi)冷水處理方式進(jìn)行了分析研究。

1 系統(tǒng)介紹

蒲洲發(fā)電分公司1、2號機組為哈爾濱汽輪機有限責(zé)任公司制造的300 MW亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、反動式直接空冷凝汽式機組，分別于2006年10月和12月正式投產(chǎn)發(fā)電。

發(fā)電機采用水—氫—氫冷卻方式，即定子繞組為水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)部冷卻，鐵芯為氫氣冷卻。內(nèi)冷水系統(tǒng)自成一個獨立的自循環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)冷水從內(nèi)冷水箱中吸出，升壓后進(jìn)入冷卻器，經(jīng)過濾網(wǎng)，進(jìn)入發(fā)電機線圈，出水流回水箱，如此不斷循環(huán)。補充水為二級除鹽水，定子冷卻水流量為48 m3/h，發(fā)電機內(nèi)冷水采用小混床旁路處理工藝，處理水量3～6 t/h，系統(tǒng)中設(shè)有溫度、壓力、液位、流量、電導(dǎo)率、pH值等表計。

2 運行中存在的問題分析

2.1 銅的腐蝕與pH值的關(guān)系

據(jù)《電廠化學(xué)設(shè)備運行》一書介紹[1]:銅、鐵金屬在水中遭受的腐蝕是隨著水溶液pH值的降低而增大的，銅在pH=8.5左右為腐蝕的鈍化區(qū)，當(dāng)pH值低于7時，銅將遭受嚴(yán)重的腐蝕。

2.2 運行實際狀況

自蒲洲發(fā)電分公司2臺機組投入運行，內(nèi)冷水處理一直采用常規(guī)的旁路混床處理。采用該方式運行，發(fā)電機內(nèi)冷水的電導(dǎo)率一般小于1.0 μS/cm，符合DL/T801—2002《大型發(fā)電機內(nèi)冷水水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》的標(biāo)準(zhǔn)要求（25℃時電導(dǎo)率≤2.0 μS/cm），但是pH值卻在6.0～6.5之間，使銅線棒遭受著嚴(yán)重的腐蝕，銅含量經(jīng)常超標(biāo)，有時高達(dá) 300 μg/L。

2.3 銅含量超標(biāo)的危害

發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)是很小的用水系統(tǒng) (系統(tǒng)總?cè)莘e約8 m3)，對水質(zhì)要求較高。如果內(nèi)冷水處理監(jiān)督和控制不當(dāng)，特別是銅含量超標(biāo)會造成以下危害,影響發(fā)電機的安全運行。

a)導(dǎo)致定冷水的電導(dǎo)率上升，絕緣性能下降，易造成發(fā)電機線圈短路。

b)腐蝕產(chǎn)物容易在發(fā)電機空心銅導(dǎo)線中沉積而發(fā)生堵塞，影響發(fā)電機的冷卻效果。

3 采取的處理方案

3.1 處理方案的確定

pH值偏低是造成銅線棒腐蝕的主要原因，有3種解決方案可供選擇。

a）將小混床改為弱堿性處理方式，但是改造費用較高，單機改造費用在20萬元以上，而且還要定期更換樹脂，檢修維護(hù)費用較高。

b）向系統(tǒng)中添加一定濃度、劑量的氫氧化鈉溶液。

c）向系統(tǒng)中加一定濃度、劑量的氨水。

經(jīng)過比較論證：方案1考慮到資金問題被否定，方案3考慮到銅部件對銨離子較敏感，易造成氨腐蝕被否定。采取第2方案向系統(tǒng)中添加氫氧化鈉溶液。

3.2 小型試驗

為控制內(nèi)冷水pH值在7.0以上，同時又要兼顧電導(dǎo)率不超過2.0 μS/cm，實驗室進(jìn)行了一系列小型試驗，以尋求合適的NaOH加入劑量。

稱取一定量的NaOH配成濃溶液，然后用除鹽水稀釋，配成不同濃度的稀溶液，同時檢測溶液的pH值和電導(dǎo)率，試驗情況見表1。

表1 不同濃度氫氧化鈉水溶液的試驗情況

根據(jù)小型試驗結(jié)果，定子冷卻水pH值控制在7～9 范圍內(nèi)時，NaOH 濃度控制在 4×10-6～2×10-5內(nèi)，其pH值、電導(dǎo)率最符合銅穩(wěn)定的水質(zhì)要求，加入10%的NaOH溶液在13～60 mL之間。

3.3 工業(yè)試驗

選取內(nèi)冷水箱頂部排空氣門為加藥點，加藥方式用移液管人工定量加入。試驗前對定冷水系統(tǒng)的滲漏點進(jìn)行檢查處理，確保系統(tǒng)嚴(yán)密性，退出旁路小混床運行。定期對在線pH、電導(dǎo)率表計進(jìn)行校驗，確保監(jiān)測的準(zhǔn)確性，每班對內(nèi)冷水銅含量進(jìn)行化驗。

首先在1號定冷水系統(tǒng)開始正式工業(yè)試驗，加10%的NaOH調(diào)整定冷水的pH值為7.0～9.0，Cu離子含量由105 μg/L下降到5 μg/L以下。經(jīng)過1個月的調(diào)整，開始對2號定冷水系統(tǒng)投加NaOH進(jìn)行處理，Cu離子含量由72 μg/L下降到5 μg/L 以下。

機組啟動時定子冷卻水系統(tǒng)先進(jìn)行大流量沖洗，待硬度、電導(dǎo)率合格合格后，添加10%的NaOH溶液，進(jìn)行跟蹤化驗，直至電導(dǎo)率≤2 μS/cm （25 ℃），pH 值＞7.0，含 Cu2+≤30 μg/L。當(dāng)定冷水pH值低于標(biāo)準(zhǔn)7.0，或者銅含量有上升趨勢（一般達(dá)到10 μg/L），適量補加NaOH進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電導(dǎo)率達(dá)到2 μS/cm，適當(dāng)進(jìn)行排污換水進(jìn)行調(diào)整即可。

4 結(jié)論

經(jīng)過幾年運行證明：在保證定冷水系統(tǒng)嚴(yán)密性的前提下，退出旁路小混床運行，通過向定冷水系統(tǒng)添加適當(dāng)濃度、適當(dāng)劑量的NaOH溶液，能夠使定子冷卻水的硬度、pH值、電導(dǎo)率、銅含量控制在DL/T1039—2007《發(fā)電機內(nèi)冷水處理導(dǎo)則》[2]要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，有效解決銅導(dǎo)線腐蝕的問題，保證機組的安全穩(wěn)定運行?；灲y(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 2012年7至12月1號、號2定子冷卻水水質(zhì)統(tǒng)計情況

[1]山西省電力工業(yè)局.電廠化學(xué)設(shè)備運行 [M].北京：中國電力出版社，1997.

[2]武漢大學(xué)，北京國華電力技術(shù)研究中心有限公司.發(fā)電機內(nèi)冷水處理導(dǎo)則：DL/T1039—2007[S].北京：中國電力出版社，2007:1.