发电机内冷水的处理及应用

发电机内冷水的处理及应用

黄坚坚

（国家电投集团广西北部湾（钦州）热电有限公司广西?钦州535000)

摘要：发电机处于电厂的心脏部分，发电机内冷水水质的好坏对电厂安全影响很大。随着高参数、大容量发电机组的增多，发电机采用水—氢—氢冷的方式也越来越多，为保证发电机安全运行，就必须要防止内冷水系统的腐蚀与结垢，保证冷却水效果及绝缘性能。

关键词：发电机；内冷水；处理

火电厂发电机内冷水系统的水质与发电机的对地绝缘性能和铜线棒的腐蚀速率密切相关，其水质控制方法直接影响机组的运行安全。由于内冷水的pH值较低，使水中含铜量及电导率均在高限，腐蚀产物还可能在线棒的流通部分沉积，引起局部过热，甚至造成局部堵死现象，影响发电机组的安全运行，运行过程中水冷器的泄漏以及水冷器运行前未经冲洗或冲洗不彻底等都会使生水中的杂质进入内冷水系统，造成系统腐蚀和堵塞，因此对发电机内冷水进行处理是十分必要的。

1.发电机内冷水水质要求及质量标准

1.1内冷水水质要求

由于内冷水在高电压电场中作冷却介质，因此各项质量要求必须以保证发电机安全经济运行为前提。发电机内冷水水质应符合如下技术要求：①有足够的绝缘性能（即较低的电导率），以防止发电机线圈的短路。②对发电机铜导线和内冷水系统无腐蚀性。③不允许发电机内冷水中的杂质在空心导线内结垢，以免降低冷却效果，使发电机线圈超温，导致绝缘老化和失效。

1.2内冷水质量标准

根据《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》（DLT801-2002）的规定，我国发电机内冷水质量标准如下：

2.发电机铜导线受内冷水腐蚀机理

发电机铜导线的材质一般为紫铜，在不加保护的情况下，其腐蚀速率一般为0.002～0.05g／（m2?h），氧是主要的腐蚀剂，水中二氧化碳的含量和pH值对腐蚀程度影响较大。在ρ（O2）＝0.1-2mg/L、p(CO2)=1-5mg/L、pH=6.5-7.8的条件下，溶解的氧与铜相互作用，形成氧化膜：

Cu+O2=2CuO（2-1）

这些氧化铜会均匀地覆盖在铜表面上，它的保护性能较差，不能防止基体腐蚀过程的进一步发生。腐蚀过程中，

Cu+Cu2+=2Cu+（2-2）

腐蚀形成的一价铜离子被溶解氧氧化为二价铜离子，

4Cu++O2+2H2O=4Cu2++4OH-（2-3）

在没有专门的保护措施时，腐蚀强度便取决于氧的浓度和Cu2＋的含量。

但是，当发电机冷却系统运行时，铜导线的腐蚀与氧化铜的形成过程有关，氧化铜的形成速度取决于铜离子的含量、溶液的pH值和温度。要使溶液中的氧化铜沉淀，必须使Cu2＋浓度高于CuO的溶解度；反之，氧化物溶解。

当pH由3增加到7时，铜氧化物饱和溶液浓度由1mol／L减少到10－9mol／L；pH为7～9之间时，氧化铜的溶解得到缓冲；进一步提高pH会引起溶解度急剧增大，结果在溶液中形成阴离子和。

3.内冷水水质控制方法

3.1混床处理法

小混床法是相对较早的一种处理方法，在其内部将阴、阳两种离子交换树脂混合填装。针对内冷水水质不良问题，将内冷水不合格的出水导入离子交换器，依靠离子交换树脂将系统中的腐蚀产物及其他盐类物质吸附除去，然后再将混床出水输入发电机冷却系统，从而使内冷水电导率和含铜量达标。在电厂里先后使用过RH-ROH型混床、双套小混床连用、RNa-OH型混床等。

3.2向内冷水补加凝结水法

向内冷水补加凝结水相当于向内冷水中加入微量的氨，从而提高pH值，达到防腐的目的[10]。采用该方法存在的问题是：敞开式内冷水系统容易使氨气挥发、二氧化碳溶解，使内冷水pH值降低。由于凝结水电导率不稳定,易使系统安全性更差。若采用此法，为保持内冷水箱水量平衡，必须放掉水箱中的一部分水。这部分水如排掉，损失大,若回收至凝汽器，铜导线的腐蚀产物会被带入锅炉给水系统，造成热力系统结铜垢。再者，凝结水中含有的铵离子易引起氨蚀。

3.3微碱性循环处理法

在发电机运行温度下，内冷水最佳pH值为8.0～9.0[11]。因此,通过对发电机内冷水碱化处理，将pH值提高到7.0以上，使发电机铜导线进入稳定区，可以达到减缓腐蚀的目的。将内冷水调整至碱性运行，可以降低内冷水的含铜量，且内冷水各项运行水质均符合国家标准。碱化处理有两种方式：(1)内冷水系统的离子交换混床采用钠型阳树脂；(2)向冷却水中加入一定量的稀氢氧化钠溶液，但此法在现场不常使用。

碱性处理法的优点是：(1)内冷水系统对空气的侵入不敏感，在pH为8.5～9.0时，含氧量对铜腐蚀速率的影响相对较小；(2)由于加入了微量氢氧化钠,使得整个系统具有较大的缓冲作用，二氧化碳对pH的影响较小，短时的密封失效对系统的影响不会很大。

3.4采用密闭式隔离水冷系统

采用密闭式隔离水冷系统，混床运行周期长，有害物质浓度低；该系统可以实现自动控制，初投资及运行费用低。同时,机组除氧器和H/OH混床可起到过滤器的作用，截留少量腐蚀产物和粒状杂质，但此种方法须封闭内冷水箱、除盐水箱及整个供水系统。

3.5加缓蚀剂法

添加缓蚀剂处理，实质是在铜表面形成一层保护膜来抑制铜导线腐蚀，最终使得内冷水中铜离子含量、电导率等水质指标达标。其最大困难就是如何将内冷水电导率和含铜量两个项目协调达到标准，即在铜的质量浓度不超过40μg/L的同时，电导率必须维持在2μS/cm以下。一般采用加药处理方式的内冷水电导率控制至少是不大于5μS/cm，铜的质量浓度不超过40g/L。目前国内发电机内冷水采用添加缓蚀剂处理技术主要有MBT法、BTA法、APDC法及复合缓蚀剂法等。

3.6超净化处理法

目前，国内出现了一种发电机内冷水超净化处理装置，它是在小混床处理装置的基础上进行了改进，采用独特结构的双层离子交换器，内装有高交换容量的特种树脂，对内冷水进行旁路处理，并对内冷水箱安装CO2吸收器，防止因水位波动呼吸作用引起的空气中杂质粉尘及CO2等的污染，净化内冷水水质减缓内冷水对系统的腐蚀。由于该装置采用的是特种均粒树脂使用前进行了深度再生和特殊处理，不仅树脂的使用周期延长1-2a，且可使内冷水的pH值达到7.0以上，从根本上减轻和抑制了对铜导线的腐蚀，该装置已在多台发电机组的内冷水系统中应用，效果理想。

参考文献

[1]DL/T801-2002,大型发电机内冷却水质及系统技术要求[S].

[2]王海凤等.发电机内冷水的腐蚀因素分析及处理改造[J].内蒙古电力技术，2007,25:40-41.

[3]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京;中国电力出版社.2000.