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淺析發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)處理

時(shí)間:2022-05-25 20:39:47 工程力學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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淺析發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)處理

摘要:隨著高參數(shù),大容量發(fā)電機(jī)組的增多,發(fā)電機(jī)采用水冷方式也越來(lái)越多。為防止內(nèi)冷水系統(tǒng)的腐蝕與結(jié)垢,保證冷卻效果及絕緣性能,其水質(zhì)的控制方法也就顯得尤為重要。
關(guān)鍵詞:發(fā)電機(jī) 內(nèi)冷水 處理
        0 引言
        火電廠發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)的水質(zhì)與發(fā)電機(jī)的對(duì)地絕緣性能和銅線棒的腐蝕速率密切相關(guān),其水質(zhì)控制方法直接影響機(jī)組的運(yùn)行安全。1993-1995年國(guó)內(nèi)300MW機(jī)組發(fā)電機(jī)本體發(fā)生事故53起,由于內(nèi)冷水回路堵塞、斷水等原因造成的事故29起,占事故總次數(shù)的54.7%。對(duì)于容量小于125MW的雙水內(nèi)冷機(jī)組,由于內(nèi)冷水水質(zhì)比300MW大型機(jī)組差,故因內(nèi)冷水水質(zhì)引起的事故更多。由此可見,內(nèi)冷水的水質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全。
        某廠發(fā)電機(jī)采用北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司制造330MW水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)定子,水冷外部控制系統(tǒng),發(fā)電機(jī)定子線圈和引出線采用水內(nèi)冷,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈、定子鐵芯及其它部件采用氫氣冷卻。內(nèi)冷水裝置為發(fā)電機(jī)廠家自帶的小混床處理裝置。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水通常選用除鹽水作為冷卻水質(zhì),凝結(jié)水作為備用水源。
        1 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
        1.1 水質(zhì)要求 由于內(nèi)冷水在高電壓電場(chǎng)中作冷卻介質(zhì),因此各項(xiàng)質(zhì)量要求必須以保證發(fā)電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為前提。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)應(yīng)符合如下技術(shù)要求:①有足夠的絕緣性能(即較低的電導(dǎo)率),以防止發(fā)電機(jī)線圈的短路。②對(duì)發(fā)電機(jī)銅導(dǎo)線和內(nèi)冷水系統(tǒng)無(wú)腐蝕性。③不允許發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水中的雜質(zhì)在空心導(dǎo)線內(nèi)結(jié)垢,以免降低冷卻效果,使發(fā)電機(jī)線圈超溫,導(dǎo)致絕緣老化和失效。
        1.2 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》(DLT 801-2002)的規(guī)定,我國(guó)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下:
        內(nèi)冷水主要水質(zhì)指標(biāo)包括pH 值、電導(dǎo)率和含銅量。制定pH值標(biāo)準(zhǔn)是為了阻止發(fā)電機(jī)銅線棒腐蝕。除鹽水純度高,能夠滿足絕緣要求,但是pH值較低,一般在6.0~6.8之間,使得發(fā)電機(jī)定子線棒始終處于熱力學(xué)不穩(wěn)定區(qū),(根據(jù)Cu-H2O體系的電位-pH平衡圖)對(duì)系統(tǒng)有一定的侵蝕性,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、鐵在pH=8左右為腐蝕的鈍化區(qū)。(見圖1)當(dāng)pH>6.8時(shí),銅處于鈍化區(qū),腐蝕速度大大降低;但是,在強(qiáng)堿性介質(zhì)中銅離子與羥基離子會(huì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),破壞銅表面的氧化銅或氧化亞銅保護(hù)層,加速銅的腐蝕,所以DLT 801-2002標(biāo)準(zhǔn)中,提出pH值高限為9.0。實(shí)際上,受電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)的制約,內(nèi)冷水的pH值大于9.0的工況是難于出現(xiàn)的。電導(dǎo)率對(duì)銅腐蝕速率有一定影響,但不敏感,其制定依據(jù)主要是滿足發(fā)電機(jī)的絕緣要求。而制定銅離子濃度標(biāo)準(zhǔn)的目的是限制銅線棒的腐蝕速率,但由于運(yùn)行條件不同,這個(gè)指標(biāo)并不能嚴(yán)格表征銅的腐蝕狀況。由于內(nèi)冷水的pH低,使水中含銅量及電導(dǎo)率均在高限,腐蝕產(chǎn)物還可能在線棒的通流部分沉積,引起局部過(guò)熱,甚至造成局部堵死,影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中水冷器的泄漏以及水冷器投運(yùn)前未經(jīng)沖洗或沖洗不徹底等都會(huì)使生水中的雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)冷水系統(tǒng),造成系統(tǒng)腐蝕和堵塞。

    《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》(DLT 801-2002)增加了硬度、含氨量和溶氧量三個(gè)水質(zhì)指標(biāo),其中的硬度和含氨量指標(biāo)主要是針對(duì)采用凝結(jié)水作補(bǔ)充水的內(nèi)冷水系統(tǒng)而制定的,而溶氧量指標(biāo)是針對(duì)密閉的內(nèi)冷水系統(tǒng)制定的。采用凝結(jié)水作補(bǔ)充水會(huì)攜帶氨進(jìn)入內(nèi)冷水系統(tǒng),而超過(guò)一定濃度的氨有可能與銅離子生成銅氨絡(luò)離子,破壞銅表面的保護(hù)膜,導(dǎo)致銅的腐蝕。當(dāng)凝汽器銅管泄露時(shí),凝結(jié)水中有硬度,采用凝結(jié)水作為補(bǔ)充水就有可能在內(nèi)冷水系統(tǒng)沉積鈣垢,導(dǎo)致內(nèi)冷水過(guò)水通道堵塞。對(duì)于密閉內(nèi)冷水系統(tǒng),內(nèi)冷水溶氧量較小。為控制銅腐蝕速率,并考慮現(xiàn)有除氧技術(shù)條件,規(guī)定了內(nèi)冷水的溶氧量小于30μg/L。
        2 控制方法
        對(duì)于內(nèi)冷水的水質(zhì)控制方法有許多。對(duì)于容量小于125MW的小型機(jī)組一般采用投加銅緩蝕劑和頻繁更換內(nèi)冷水的方法來(lái)滿足水質(zhì)控制要求,而對(duì)于大型機(jī)組則是采用發(fā)電機(jī)制造廠提供的小混床旁路處理內(nèi)冷水的工藝。前者可以減緩銅線棒腐蝕,但有可能因形成銅與緩蝕劑的絡(luò)合物沉淀導(dǎo)致銅線棒內(nèi)冷水通道堵塞;后者可以降低內(nèi)冷水電導(dǎo)率,但不能阻止發(fā)電機(jī)銅線棒腐蝕。國(guó)內(nèi)已有多臺(tái)機(jī)組因銅線棒腐蝕發(fā)生發(fā)電機(jī)內(nèi)部線圈漏水甚至燒毀發(fā)電機(jī)的事故。
        2.1 目前該廠采用小混床(氫型離子交換器)旁路處理法。該方法讓部分內(nèi)冷水通過(guò)裝有陰、陽(yáng)離子交換樹脂的混合離子交換器,以除去水中各種陰、陽(yáng)離子,達(dá)到凈化水質(zhì)的處理方法。
        當(dāng)內(nèi)冷水經(jīng)過(guò)氫型離子交換器時(shí),水中的陽(yáng)離子Ca2+、Mg2+、Cu2+與樹脂中的交換基團(tuán)H+進(jìn)行交換,反應(yīng)式如下:
        該處理方法能夠達(dá)到凈化內(nèi)冷水質(zhì)的目的,使內(nèi)冷水導(dǎo)電率維持在合格范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是:內(nèi)冷水經(jīng)小混床離子交換后,水中H+含量增多,使水質(zhì)pH值進(jìn)一步降低,有時(shí)低至5.0左右,更加劇了對(duì)銅導(dǎo)線的腐蝕。目前該處理方式應(yīng)用較為廣泛。但這種“治標(biāo)不治本”的處理方式是其致命缺陷。鑒于此,公司對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了改造。
        2.2 最近,國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一種發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)微堿性循環(huán)處理工程。該系統(tǒng)由離子交換器、特種樹脂、樹脂捕捉器、水冷箱防污染呼吸裝置、在線儀表監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等部分組成。它是在小混床處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)的雙層床離子交換器,內(nèi)裝有高交換容量的特種樹脂對(duì)內(nèi)冷水進(jìn)行旁路處理,并對(duì)內(nèi)冷水箱安裝CO2吸收器,防止因水位波動(dòng)呼吸作用引起的空氣中的雜質(zhì)粉塵以及CO2的污染,凈化內(nèi)冷水水質(zhì),減緩內(nèi)冷水對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。
        由于該裝置采用的是特種均粒樹脂,使用前進(jìn)行了深度再生和特殊處理,不僅樹脂的使用周期延長(zhǎng)到1~2a,且可使內(nèi)冷水的pH值達(dá)到7.0~9.0,從根本上減緩和抑制了對(duì)銅導(dǎo)線的腐蝕。該裝置已在該廠發(fā)電機(jī)組的內(nèi)冷水系統(tǒng)中應(yīng)用,效果理想。從安全可靠和經(jīng)濟(jì)性方面綜合考慮,微堿性循環(huán)處理法簡(jiǎn)單、安全、可靠,具有一定的推廣意義。 
參考文獻(xiàn):
[1]《大型發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術(shù)要求》(DLT 801-2002).
[2]曹長(zhǎng)武,宋麗莎,羅竹杰.火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù).北京:中國(guó)電力出版社.2005.
[3]李培元.火力發(fā)電廠水處理及水質(zhì)控制[M].北京:中國(guó)電力出版社.2000.

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