某電廠發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻水處理方式的優(yōu)化與改造

摘? 要：簡(jiǎn)要介紹了某電廠轉(zhuǎn)冷水中銅含量高的原因及水處理方式的特殊性，重點(diǎn)介紹了智能凈化裝置在該電廠的應(yīng)用情況，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化與改造方法，從而確保水質(zhì)始終保持在最佳防腐范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī);轉(zhuǎn)冷水;銅腐蝕;智能凈化

1? ? 雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)概述

廣東某電廠#5機(jī)組為QFS2-300-2型雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)，定轉(zhuǎn)子繞組使用水內(nèi)冷方式，定子鐵芯及端部件使用空氣冷卻方式[1]，定子和轉(zhuǎn)子冷卻系統(tǒng)分別為兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，定子每半個(gè)線圈一個(gè)水路，水路進(jìn)水和出水用聚四氟乙烯管相連，定子水流量51 m3/h;轉(zhuǎn)子每槽兩排線圈分別獨(dú)立為一個(gè)水路，轉(zhuǎn)子冷卻水流量40 m3/h。冷卻水泵的額定壓力為0.7 MPa，進(jìn)水溫度設(shè)計(jì)值為35～40 ℃。

2? ? 轉(zhuǎn)冷水中銅含量高的原因

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)冷水通過轉(zhuǎn)子進(jìn)入線棒后，再經(jīng)過另一端流出至轉(zhuǎn)冷水箱，而高速轉(zhuǎn)動(dòng)后微負(fù)壓作用將導(dǎo)致動(dòng)靜結(jié)合密封部位漏入許多空氣進(jìn)入水中，從而在O2及CO2的作用下產(chǎn)生弱酸性，導(dǎo)致銅被逐漸腐蝕及溶解，水中的銅離子含量逐漸升高。當(dāng)轉(zhuǎn)冷水中pH值低于8.0時(shí)，隨著pH值的降低，銅的腐蝕產(chǎn)物急劇增加，相較于密閉性較好的轉(zhuǎn)冷水系統(tǒng)，轉(zhuǎn)冷水腐蝕問題更加突出（圖1）。

隨之而來的問題是，當(dāng)轉(zhuǎn)冷水流量減小，溫升增加，腐蝕產(chǎn)物沉積加劇，通流面積減少，堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，甚至影響機(jī)組的安全運(yùn)行。因此，參考國(guó)家及電力行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)轉(zhuǎn)冷水各項(xiàng)指標(biāo)的要求愈加嚴(yán)格，一般要求在25 ℃下，期望值為：pH值為8.0～9.0，電導(dǎo)率<5.0 μS/cm，含銅量≤20 μg/L。

3? ? 轉(zhuǎn)冷水處理優(yōu)化與改造

目前，國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)補(bǔ)充水源為除鹽水，pH值約等于6.5，遠(yuǎn)低于國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2010年，對(duì)轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水系統(tǒng)采用輸液管連續(xù)加堿，由于輸液管管徑比較小，有時(shí)會(huì)發(fā)生堵塞現(xiàn)象，造成加藥不正常，轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)還是難以達(dá)標(biāo)（表1）。

為此，對(duì)國(guó)內(nèi)目前主流的幾種內(nèi)冷水處理技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研，主要包括以下方法：

3.1? ? 微堿化循環(huán)處理法

針對(duì)小混床內(nèi)部采用微堿化循環(huán)處理法，即增加Na型陽樹脂，使得在原有H陽/OH陰樹脂基礎(chǔ)上三路并聯(lián)并獨(dú)立分層運(yùn)行，通過離子交換法，產(chǎn)生微量的NaOH，適當(dāng)保持合理的pH值范圍以及低電導(dǎo)率，這樣可以使得Cu離子在弱堿作用下處于自鈍化情況下，可以大大減少Cu線棒被轉(zhuǎn)冷水腐蝕[2]。但微堿化循環(huán)處理法存在運(yùn)行周期短，運(yùn)行費(fèi)用較高，樹脂難以再生處理的問題。

3.2? ? 離子交換-加堿堿化法

離子交換-加堿堿化法處理方法采用優(yōu)級(jí)純NaOH作為堿化劑，配制成0.1%～0.5%的溶液。通過計(jì)量加藥泵將堿化劑輸送至轉(zhuǎn)冷水離子交換器中，這樣可以調(diào)節(jié)pH值在7.0～9.0范圍內(nèi)，并可監(jiān)測(cè)內(nèi)冷水中的Na離子百分比和電導(dǎo)率的大小。加藥時(shí)間可以通過電導(dǎo)率及pH值的大小來確定，而當(dāng)pH值上升至8.5或電導(dǎo)率在1.5 μS/cm以上時(shí)，停止計(jì)量加藥泵從而停止加堿化劑。此種方式是此前人工加藥方式的升級(jí)，但存在的問題是由于直接加入強(qiáng)電解質(zhì)NaOH，對(duì)在運(yùn)設(shè)備可靠性要求非常高，設(shè)備一旦出現(xiàn)問題將嚴(yán)重影響機(jī)組的安全。

3.3? ? 智能凈化法

智能凈化法主要是將凝結(jié)水精處理出水加氨點(diǎn)前后壓力點(diǎn)引出，通過PLC智能控制系統(tǒng)的優(yōu)化配比后[3]，確保轉(zhuǎn)冷水處于最佳工況（pH值達(dá)到8.5），同時(shí)將補(bǔ)入的水回收。補(bǔ)水母管加裝電動(dòng)門，當(dāng)通過智能分析判斷補(bǔ)水水質(zhì)不合格，此時(shí)補(bǔ)水電動(dòng)門聯(lián)鎖關(guān);當(dāng)通過智能分析判斷水質(zhì)合格后，補(bǔ)水電動(dòng)門聯(lián)鎖開。智能凈化法改造使用后可不使用小混床，pH值可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整（最佳8.5），智能程度高且效果佳。

經(jīng)過對(duì)以上三種處理方式的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，三種方式對(duì)于轉(zhuǎn)冷水的處理都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，智能凈化法和加堿堿化法的處理效果優(yōu)于微堿化循環(huán)處理法，但是加堿堿化法樹脂失效速度最快，最終導(dǎo)致運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最高。而對(duì)于轉(zhuǎn)冷水系統(tǒng)存在大量氧和二氧化碳導(dǎo)致Cu離子增多這一特殊性的影響，僅智能凈化法通過調(diào)整補(bǔ)水流量可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中的pH期望值（8.0～9.0），且智能凈化法對(duì)Cu的腐蝕速度僅僅是微堿化循環(huán)法的1/100，為離子交換-加堿堿化法的1/20，無需更換樹脂，運(yùn)行維護(hù)量低。

4? ? 智能凈化法應(yīng)用效果

2013年5月，將在#5機(jī)組原來的轉(zhuǎn)子內(nèi)冷水處理裝置拆除，在原位置安裝轉(zhuǎn)子冷卻水智能凈化裝置。該設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)凝結(jié)水精處理加氨后及除鹽水兩路來水的配比，保證經(jīng)裝置混合后的補(bǔ)水電導(dǎo)率及pH值在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最佳防腐范圍內(nèi)。該設(shè)備補(bǔ)水至轉(zhuǎn)冷水箱，轉(zhuǎn)冷水箱上設(shè)溢流管，當(dāng)水位超過溢流管溢流水位后，溢流出水回收至中間水箱（水封作用），中間水箱與凝汽器相連，溢流水最終回至凝汽器，不浪費(fèi)水。

設(shè)備投運(yùn)后，電廠停止向轉(zhuǎn)冷水中加堿化劑，停止小混床運(yùn)行，投運(yùn)后轉(zhuǎn)冷水的電導(dǎo)率及pH值長(zhǎng)期保持合格穩(wěn)定，電導(dǎo)率穩(wěn)定在1.0 μS/cm左右，pH值穩(wěn)定在期望值8.0～9.0，轉(zhuǎn)冷水銅含量長(zhǎng)期平均低于10 μg/L，水質(zhì)情況良好，優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)期望值。設(shè)備投運(yùn)半年后轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)情況如表2所示。

5? ? 結(jié)論

（1）隨著機(jī)組容量的不斷提高，發(fā)電機(jī)銅線圈腐蝕所帶來的問題越來越顯著，電廠運(yùn)行應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)冷水水質(zhì)指標(biāo)，把危險(xiǎn)降到最低。

（2）轉(zhuǎn)冷水智能凈化法通過智能控制策略可以實(shí)現(xiàn)全程程控，包括智能控制自補(bǔ)水、自循環(huán)，不需要額外人工干預(yù)，轉(zhuǎn)冷水箱液位穩(wěn)定，轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)好，銅腐蝕量小，不使用小混床、不加藥、不排污，長(zhǎng)期使用經(jīng)濟(jì)效益明顯，該轉(zhuǎn)冷水處理方法是有效的、值得推薦的方法。

（3）轉(zhuǎn)冷水智能凈化裝置投運(yùn)后效果顯著，長(zhǎng)期運(yùn)行指標(biāo)穩(wěn)定可靠，完全滿足《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T 12145—2016）及《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》（DL/T 801—2010）對(duì)轉(zhuǎn)冷水指標(biāo)的要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王溯.發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)防腐蝕研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2010.

[2] 張海彪.雙水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理技術(shù)[J].熱力發(fā)電，2007，36（11）：72-73.

[3] 沈君，王今芳，王森，等.核電站300 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)優(yōu)化[J].電力與能源，2015，36（4）：580-584.

收稿日期：2020-06-11

作者簡(jiǎn)介：吳小芳（1976—），女，廣東東莞人，助理工程師，從事電廠化學(xué)在線儀表維護(hù)工作。