優(yōu)化發(fā)電機內(nèi)冷卻水防止銅腐蝕的方法和措施

1、優(yōu)化發(fā)電機內(nèi)冷卻水防止銅腐蝕的方法和措施河南中孚電力公司王無限 何攀峰 2012.06.06簡介簡介 中孚電力有限公司裝機容量為3300MW，發(fā)電機是東方電機廠生產(chǎn)的QFSN-300-2-20B三相同步發(fā)電機，發(fā)電機采用冷卻方式為：水-氫-氫，其定子線圈采用定冷水進行冷卻，為了保證發(fā)電機安全經(jīng)濟運行，內(nèi)冷水應(yīng)滿足以下要求：1、有較低的電導(dǎo)率，防止發(fā)電機線圈的短路；2、對發(fā)電機的空心銅導(dǎo)線內(nèi)冷水系統(tǒng)應(yīng)無侵蝕性；3、不允許發(fā)電機冷卻水中的雜質(zhì)在空心導(dǎo)線內(nèi)結(jié)垢，以免降低冷卻效果和堵塞銅線棒等。國標(biāo)DL/T8012002大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求中詳細(xì)地規(guī)定了內(nèi)冷水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：pH值（25）7.0

2、9.0；電導(dǎo)率2.0us/cm，銅的質(zhì)量濃度40ug/L，為了達(dá)到上述要求，設(shè)計時采取的是：用除鹽水作為補充水。定冷水系統(tǒng)設(shè)一個冷卻水箱，兩臺定子冷卻水泵和兩個定子冷卻器，冷卻器和冷卻水泵一臺運行，一臺備用。在定冷水系統(tǒng)中設(shè)置有旁路小混床，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。此方法主要通過對內(nèi)冷水進行旁路處理來降低內(nèi)冷水的電導(dǎo)率，同時去除內(nèi)冷水系統(tǒng)中結(jié)垢物質(zhì)以及腐蝕下來的雜質(zhì)，確保內(nèi)冷水水質(zhì)。 系統(tǒng)設(shè)置見圖。 離子交換器定冷水箱頂部排空閥定冷水箱凝結(jié)水補水門除鹽水補水門定冷水冷卻系統(tǒng)定冷水主濾網(wǎng)定冷水壓力調(diào)節(jié)閥定冷水泵定冷水取樣圖：1存在的問題 在實際運行中，存在以下幾個問題：1、pH值大于7的非常少；2、電

3、導(dǎo)率經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)；3、水中銅離子含量較高；（正常在30 g/L 左右）4、小混床運行時間較短，再生頻繁。最長為3個月。5、置換水頻繁。1周1次。（在和同行業(yè)交流中，大部分都存在類似問題）pH值偏低、電導(dǎo)率不合格的主要原因：1、由于混床使用的是強酸性樹脂，在置換銅離子時，釋放的是氫離子，導(dǎo)致pH值偏低；2、由于頻繁的換水，使空氣中的二氧化碳進入水中，水解后使水pH值降低，電導(dǎo)升高；3、系統(tǒng)密封不好，也會使空氣中的二氧化碳進入水中。問題分析（一）問題分析（二）銅不合格的主要原因：1、 經(jīng)過樹脂交換后的出水pH值一般在6.57.0之間，根據(jù)CuH2O體系的點位pH平衡圖可知，當(dāng)pH值小于6.95時，

4、銅腐蝕速率急劇上升。 主要原理是pH值較低時，在定子線圈中形成的Cu2O保護膜會發(fā)生反應(yīng)： Cu2O +2H+=2Cu2+H2O 形成銅離子溶解于水，破壞了保護層，加速了銅腐蝕。 2、由于頻繁換水或系統(tǒng)不密封，空氣中的二氧化碳?xì)怏w不斷漏入內(nèi)冷水系統(tǒng)后pH值會更低，最終導(dǎo)致銅腐蝕速率增加。問題分析（三）涵蓋的問題： 由于小混床運行周期短，水質(zhì)經(jīng)常不合格，為解決合格率問題，現(xiàn)場就采取大量換水，一周更換一次水，雖然使銅離子合格，但是頻繁的換水隱藏并加速了內(nèi)冷水不斷對發(fā)電機定子線棒產(chǎn)生銅腐蝕的本質(zhì)。使發(fā)電機運行存在較大的安全隱患。結(jié)論：只要解決了水的PH值問題，就能從跟本上解決腐蝕的問題。方案的確定

5、在防止電力生產(chǎn)重大事故的25項重點要求中第11.3.1.5項中也對內(nèi)冷水pH值提出了明確要求。pH值必須保證在7以上為合格。 提高內(nèi)冷水pH值的方法較多，主要有：向內(nèi)冷水補加凝結(jié)水法、加微量堿處理法和弱堿化處理法等。分析以上方法認(rèn)為，弱堿化處理法涵蓋其他技術(shù)，而且其運行成本低，也符合我們目前的需要。 在調(diào)研中，咨詢走訪的單位有河南中試所、大唐張家口電廠、華能國華電廠、洛陽首陽山電廠、洛陽熱電廠等。針對發(fā)電規(guī)模和現(xiàn)場實際運行狀況，洛陽首陽山電廠的旁路離子交換弱堿處理裝置我們認(rèn)為比較符合我們目前的需求。 弱堿化處理工作原理 該系統(tǒng)由陽床和陰床組成，陽床又分為鈉床和氫床，內(nèi)冷水進入裝置后分兩路分別進

6、入鈉床和氫床后共同進入陰床后流入內(nèi)冷水箱。通過調(diào)節(jié)氫床和鈉床的流量來調(diào)節(jié)內(nèi)冷水的pH值和電導(dǎo)率，達(dá)到抑制銅腐蝕的作用。交換反應(yīng)如下： Cu2+2RH R2Cu +H+ （1） Cu2+2RNa R2Cu+Na+ （2） HCO2-+ROHRHCO3+OH- （3） 當(dāng)pH值高時，開大氫床調(diào)節(jié)門，關(guān)小鈉床調(diào)節(jié)門，氫床流量增大，即（1）交換量大于（2）交換量，內(nèi)冷水中陽床置換出來的大量氫離子就會和陰床置換出來的氫氧根離子中和生成水，從而降低了內(nèi)冷水的pH值；當(dāng)pH值偏低時，調(diào)節(jié)剛好相反。方案的實施 利用機組小修期間對機組內(nèi)冷水系統(tǒng)進行改造。 2010年5月28日對#4機組開始安裝， 5月30日結(jié)束

7、后開始沖洗，6月2日正式投入運行。 系統(tǒng)設(shè)置見下圖。? ? ? ? ? ? ?呼吸孔 去地溝 原有系統(tǒng) 新增系統(tǒng) SZSY-1 內(nèi)冷水處理裝置 發(fā)電機內(nèi)冷水水箱 內(nèi)冷水泵 發(fā)電機 注： 粗實線表示新裝管道； 所有連接管道均為 DN15 不銹鋼管； 裝置預(yù)留法蘭接口。 冷卻器 冷卻水源 內(nèi)部調(diào)節(jié)示意圖內(nèi)冷水入口門交換器A入口門交換器B入口門A下出口門交換器B出口門總出口門儀表入口門1儀表入口門2儀表出口門入口減壓閥沖洗旁路門1沖洗旁路門4沖洗旁路門2沖洗旁路門3沖洗旁路門5沖洗旁路門6沖洗旁路門7入口壓力表過濾器入口壓力表出口壓力表入口采樣門A中采樣門A下采樣門B采樣門A下出口流量計出水流量計A

8、上排空氣門B排空氣門過濾器排空氣門A下排空氣門上層裝卸樹脂口上層裝卸樹脂口下層裝卸樹脂口下層裝卸樹脂口B裝卸樹脂口B裝卸樹脂口 #4機改造前后pH值對比（2009年9月2011年4月） #4機改造前后電導(dǎo)率值對比（2009年9月2011年4月） #4機改造前后銅離子含量對比（2009年9月2011年4月） 通過幾個多月的追蹤觀察，對改造后設(shè)備的運行非常滿意， 2010年7月15日對#5機內(nèi)冷水系統(tǒng)進行改造；2011年10月18日改造#6機內(nèi)冷水系統(tǒng)，截止目前#4、5、6機內(nèi)冷水水質(zhì)始終沒有出現(xiàn)異常，合格率均為100%。出現(xiàn)新的問題及分析 在運行的一年多時間里，三臺機組的裝置均出現(xiàn)鈉床運行周期短的問題。（最短的為4個多月）最終經(jīng)過咨詢和現(xiàn)場查找發(fā)現(xiàn)：1、反洗時沒有及時退出系統(tǒng)；2、機組檢修時沒有換好水后就投運了裝置；3、出水pH值控制較高。結(jié)論 根據(jù)追蹤觀察和對數(shù)據(jù)統(tǒng)計，得出銅含量與pH值的對應(yīng)關(guān)系： pH值（25）小于7時，銅含量在60ug/L以上； pH值（25）在7.2-7.5時，銅含量在10ug/L左右； pH值（25）大于8時，銅含量在5ug/L左右； 跟據(jù)以上結(jié)論，我們把pH運行控制在7.5左右時，可使凈化裝置運行時間在1012個月。把ph值控制到8.0以上時，銅含量下降不明顯