控制发电机内冷水PH值的措施

控制发电机内冷水PH值的措施

丁丽辉

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司发电分公司内蒙霍林郭勒029200）

摘要：本文介绍了内冷水微碱装置在霍煤鸿骏铝电公司发电分公司B厂（以下简称我厂）内冷水处理系统中的成功应用。我厂内冷水微碱装置自2010年10月投入运行，至今已运行6年，内冷水各项指标均合格。针对早期投产的300MW发电机定子冷却水水质不合格关键因素进行实践摸索，我厂采取了切实可行的技术改造，避免内冷水水质不合格引起的发电机短路、结垢、腐蚀、线棒过热等问题造成发电机烧毁的事故。

关键词：控制内冷水PH值

前言火电厂发电机内冷水系统的水质与发电机的绝缘性能和铜线棒的腐蚀速率密切相关，其水质调控方法直接影响机组的安全运行。资料统计：1993-1995年国内300MW机组发电机本体发生事故53起，其中由于内冷水回路堵塞、断水等原因造成的事故29起，占事故总次数的54.7%。实践表明，内冷水水质不合格将可能引起发电机短路、结垢、腐蚀、线棒过热等问题发生，甚至造成发电机烧毁等事故。由此可见，内冷水的水质问题已经直接影响发电机的运行安全。

1发电机内冷水系统存在问题的分析

霍煤鸿骏铝电公司自备电厂#7、8发电机为东方汽轮机厂生产的300MW机组，发电机的冷却方式为水—氢—氢冷却方式。自机组投运以来，其内冷水系统一直采用连续补水的开放式运行方式，补水水源为除盐水。由于除盐水pH值偏低（6.0～6.8），对系统有一定的腐蚀性，导致铜导线的腐蚀，引起内冷水中铜含量超标，进而电导率也随之超标。后采用向系统中补充一部分凝结水的方式来提高内冷水的pH值，可以形成暂时pH值和电导率都合格的表面现象，但却出现了加凝结水比例难以准确控制，调、换水频繁等问题。同时仍不能完全排除电导率超标，铜离子含量超标或PH超标的现象。铜导线的腐蚀也依然存在，是“治标不治本”。最后采用混床内添加内冷水专用树脂对内冷水进行旁路处理，方法为“小混床处理法”，小混床内装有阴阳两种离子交换树脂，分别用来除去水中的阴离子和阳离子，达到净化水质的目的。但在实际运行中发现小混床的运行存在很多问题，主要问题有4个方面：

（1）小混床本身结构存在一些缺陷，例如存在偏流、漏树脂、运行周期不稳定等问题，出水水质不理想。

（2）小混床内装内冷水专用树脂，虽能维持铜含量及电导率在合格范围内，但是由于系统暴露在空气中，吸收空气中的二氧化碳，使内冷水pH值偏低，一般在7.0-7.2之间。

（3）普通树脂交换容量小，每隔3～6个月需要更换新树脂，替换掉的树脂不能重复利用造成很大的浪费。

（4）小混床处理系统设计存在的问题：系统设计中缺少一些必要的在线仪表，无法连续检测系统水质，树脂捕捉器的设置和内部结构不合理，存在树脂漏入发电机现象等问题。

根据运行数据统计，#7、8发电机内冷水一般维持电导率在0.2～1.8μS/cm，pH值在6.6～7.2，系统铜含量在30～120μg/L。上述情况表明，这种处理系统不能使发电机内冷水水质全部达到GB/T12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》的规定：电导率（25℃）≤2.0μS/cm，铜含量＜40μg/L，pH值（25℃）7.0-9.0。因此，必须采取有效的防腐和净化措施改善内冷水品质。

2对发电机内冷水处理系统工艺的改进措施

为了从根本上解决发电机内冷水pH值偏低、腐蚀性强、电导率不稳定、铜离子超标、补水量大等问题，并提高内冷水的品质，在2010年的#7机组D检中，对发电机内冷水的处理方式进行了改进。内冷水的主要水质指标包括PH值、电导率和含铜量。制定PH标准是为了阻止发电机铜线棒腐蚀，当PH值大于6.8时，铜处于钝化区，腐蚀速度大大降低。而受电导率标准的制约，内冷水的PH值大于9.0的工况是难以实现的。电导率对铜腐蚀速率有一定的影响，但不敏感，其制定依据主要是满足发电机的绝缘要求。而制定铜离子浓度标准的目的是限制铜线棒的腐蚀速率，掌握铜的腐蚀状况。

由于内冷水pH值影响铜的电极电位，是控制腐蚀的关键因素。当pH值在7～9之间时，可使铜处于稳定区且大大减轻腐蚀。因此我厂7号机组内冷水系统在原有H/OH型混床旁路处理系统的基础上增装了1台Na型床和一台OH型床，2台床可以单独运行也可以并联运行。即采用RH+RNa+ROH、RH+ROH和RH+RNa的多套混床处理方法，对内冷水进行旁路微碱性处理，以提高内冷水的pH值，抑制发电机内冷水系统的腐蚀。

2.1工作原理

H型混床交换原理：当内冷水经过H型混床时，水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Cu2+与树脂中的交换基团H+进行交换，反应式为：RH++Ca2+-->：CaR2+H+，将水中的阳离子置换成H+。水中的阴离子CO2-、Mg2+、Cu2+与树脂中的交换基团H+进行交换，反应式为：RH++Ca2+-->：CaR2+H+，将水中的阳离子置换成H+。

Na/OH型床交换原理：当内冷水经过Na/OH型床时，水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Cu2+和阴离子Cl-与树脂中的交换基团Na+和OH-进行交换，将水中的阴、阳离子置换成Na+和OH-，进而提高内冷水的PH值。

在系统运行时，监测内冷水的pH值和电导率，根据指标的变化来调整控制2台床的处理水量。当内冷水的pH值偏低（低于7.0）时，可投运Na型床或OH型床，Na+从RNa型树脂中置换出来，相当于产生了少量的NaOH，内冷水pH值得以提高。随着Na+的置换，冷却水电导率逐渐升高。当Na+含量较大，电导率达到一定指标时，关闭或减小Na型床流量，同时投运OH型床，当pH值低到一定值时，再增大OH型床流量或减小甚至关闭Na型床，如此反复操作以达到内冷水的各项指标均合格。

2.2操作方法

本装置均手动调整。当H/OH型床出水指标不达标时，调整Na/OH型床。根据电导率和PH值的大小分别调整Na型和OH型床的出力。电导率偏大时关小Na床，开大OH型床。H型床、Na型和OH型床，内部装填普通均粒树脂也可以使用内冷水专用树脂，并在出口加装树脂捕捉器，以防止树脂进入系统。同时在装置出口和内冷水箱出口配备了在线电导率仪和pH表，用于连续监测内冷水的水质变化。

在实际运行中，首先将床内树脂在体外用HCL和NaOH再生，并用除盐水冲洗至出水pH值大于6.0和小于9.0后再分别装入H、Na、OH型床内，然后可开启H型床的入口门，再分别开Na、OH型床的入口门，对内冷水进行旁路处理。一般维持内冷水的pH值（25℃）为8.0～8.5，电导率（25℃）为0.5～1.0μS/cm。若电导率大于1.5μS/cm，则应当将H/OH型混床投入运行。随着H、OH型床的投运，内冷水的pH值和电导率会逐渐下降。当内冷水的pH值接近7.0时，需要逐渐增大Na型混床的流量。而减小H型床的流量。当内冷水的pH值接近9.0时，需要逐渐关小Na型混床的流量，甚至停运Na型床，以保证内冷水的pH值在8.0-9.0之间。若内冷水的电导率大于2.0μS/cm和调整运行床PH不能达标时，则立即对内冷水进行排污，同时再生树脂。

2.3改造后的系统

3.4运行效果

系统改进后，#7发电机内冷水系统实现了“闭式循环”，与过去开放式系统相比，补水量由5t/h降为接近0.05t/h。补水量大大降低，投运当日的内冷水质即合格，系统处于良好的运行状况下。由于基本不需要补水，系统基本不受外界干扰，耐冲击性增加，系统安全性大大提高。

系统改进后，＃7发电机内冷水pH值上升到7.5～8.5，电导率基本上稳定在1.1μS/cm以下，铜含量也明显降低，系统腐蚀得到减缓。

可以看出，发电机内冷水处理系统改进后，水质状况得到改善，内冷水的各项水质指标均达到了预期效果，符合GB/T12145-2008标准的规定。

3内冷水系统改进后的总体评价

我厂内冷水微碱装置自2010年10月投入运行，至今已运行6年，通过在内冷水处理系统中增加小型微碱处理装置，提高了内冷水的pH值，降低了铜含量，从根本上改善了内冷水的水质，使内冷水水质合格率达到了100%。系统安全性明显提高，保证了发电机组的安全稳定运行。

系统改进后补水量大大降低，不仅节约了大量除盐水，而且减少了运行员工的劳动强度。为了防止空气中的二氧化碳对内冷水造成污染，在今后技术改进时还可以考虑安装除氧装置，保证内冷水的溶解氧浓度低于30ug/l，达到国标中规定的溶解氧标准，有效阻止铜线棒的腐蚀。

参考文献：

1.吴仁芳，徐忠鹏.电厂化学.中国电力出版社，2010.

作者简介：

丁丽辉，1973年1月出生，内蒙古通辽人，高级技师，本科学历、从事电厂化学专业20余年。邮箱dinglihui.hlh@163.com