發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理技術(shù)的探討

徐建路

（中鋁蘭州分公司 自備電廠，甘肅 蘭州730060）

1 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的水質(zhì)要求

大中型發(fā)電機(jī)組設(shè)備普遍采用水－氫冷卻方式，發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水選用除鹽水或凝結(jié)水作冷卻介質(zhì)。冷卻水的水質(zhì)對(duì)保證發(fā)電機(jī)組設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是非常重要的。近年來(lái)隨著大容量、亞臨界、超臨界發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，為了確保發(fā)電機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水品質(zhì)的要求越來(lái)越高，國(guó)標(biāo)GB／T12145—2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》，對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有如下規(guī)定：

a）水內(nèi)冷和轉(zhuǎn)子獨(dú)立循環(huán)的發(fā)電機(jī)組，在25℃溫度下，冷卻水電導(dǎo)率不大于5μS／cm，銅的質(zhì)量濃度不大于40μg／L，pH值7.0-9.0；

b）機(jī)組功率為200 MW以下時(shí)，發(fā)電機(jī)冷卻水的硬度（水中鈣和鎂陽(yáng)離子的總濃度）不大于10μmol／L，機(jī)組功率為200 MW及以上時(shí)，發(fā)電機(jī)冷卻水的硬度不大于2μmol／L；

c）汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組采用獨(dú)立密閉循環(huán)水系統(tǒng)時(shí)，其冷卻水的電導(dǎo)率小于2.0μS／cm。

2 目前國(guó)內(nèi)外發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理的方法及存在問(wèn)題

為了改善發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的水質(zhì)，目前國(guó)內(nèi)外發(fā)電機(jī)組普遍采取的防腐、凈化處理的方式主要有單純補(bǔ)充除鹽水或凝結(jié)水運(yùn)行方式、內(nèi)冷水加銅緩蝕劑法、小混床處理法和雙小混床處理法。這些方法在實(shí)際生產(chǎn)中難以解決內(nèi)冷水中的電導(dǎo)率和pH值機(jī)內(nèi)冷水的關(guān)鍵技術(shù)是解決現(xiàn)有小混床處理法中電導(dǎo)率、銅離子指標(biāo)必須長(zhǎng)期合格的問(wèn)題，即發(fā)電機(jī)的內(nèi)冷水pH不小于7.0，并穩(wěn)定在7～8之間；解決小混床偏流、漏樹(shù)脂而導(dǎo)致出水pH值偏低引起循環(huán)系統(tǒng)酸性腐蝕問(wèn)題；解決小混床樹(shù)脂交換容量小，機(jī)械強(qiáng)度低，易破碎問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)系統(tǒng)及防止補(bǔ)水對(duì)循環(huán)內(nèi)冷水產(chǎn)生受沖擊性污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行及免維護(hù)等功能。

3 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水超凈化處理的創(chuàng)新技術(shù)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)創(chuàng)新

系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，在小混床進(jìn)、出入口處加裝樹(shù)脂捕捉器，確保在運(yùn)行或停運(yùn)狀態(tài)下，樹(shù)脂不會(huì)漏入發(fā)電機(jī)內(nèi)；水箱增加呼吸組件，有效減少空氣中CO2對(duì)水質(zhì)的污染，提高內(nèi)冷水pH值；系統(tǒng)配置監(jiān)測(cè)電導(dǎo)率和pH值的測(cè)量?jī)x表。

3.2 混床交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

a）將混床的單室結(jié)構(gòu)改造成雙室結(jié)構(gòu)，即將交換器內(nèi)的多孔板分隔成上下兩個(gè)室，孔上安裝不銹鋼水帽，上下兩室中填充特制離子交換樹(shù)脂，上、下兩室可以獨(dú)立再生和反洗，有效地解決了單室結(jié)構(gòu)在反沖洗時(shí)，因上部失效樹(shù)脂混入下部未失效高再生的樹(shù)脂層中，影響出水水質(zhì)的問(wèn)題；

b）交換器進(jìn)水安裝了布水裝置，使進(jìn)水均勻分布，減少了水流沖擊而產(chǎn)生的偏流；

c）下部出水孔板均勻鉆孔，孔上加裝特制不銹鋼水帽，杜絕了漏樹(shù)脂的問(wèn)題；

d）床內(nèi)加裝樹(shù)脂攪拌噴嘴，利用壓力水或壓縮空氣從噴嘴噴射中產(chǎn)生的動(dòng)力混合攪拌陰陽(yáng)樹(shù)脂，使兩種樹(shù)脂在罐體內(nèi)均勻混合，從而提高出水水質(zhì)。

3.3 采用特制的離子交換樹(shù)脂

采用特制的離子交換樹(shù)脂代替目前采用的普通型離子交換樹(shù)脂。這種特制的高強(qiáng)度離子交換樹(shù)脂是經(jīng)水力分選、過(guò)篩、酸堿鹽和有機(jī)溶劑反復(fù)處理后，再經(jīng)大劑量?jī)?yōu)級(jí)純?cè)噭┥疃仍偕?、檢驗(yàn)等嚴(yán)格的工藝優(yōu)選和處理后達(dá)到大幅度降低樹(shù)脂中的低聚合物含量而成的樹(shù)脂。

4 中鋁蘭州分公司自備電廠發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況分析

中鋁蘭州分公司自備電廠3臺(tái)300MW機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況：內(nèi)冷水系統(tǒng)由內(nèi)冷水箱、內(nèi)冷水泵、冷卻裝置、過(guò)濾器和去離子小混床組成。發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理方法是將發(fā)電機(jī)閉式循環(huán)7%的內(nèi)冷水（流量為8 m3／h）通過(guò)去離子器除去內(nèi)冷水中的陰、陽(yáng)離子，達(dá)到凈化內(nèi)冷水水質(zhì)的小混床處理方式。該系統(tǒng)原設(shè)計(jì)安裝存在如下缺陷：

a）去離子器為單室結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存在偏流、漏樹(shù)脂問(wèn)題；

b）去離子器填充的是進(jìn)口IRN160陰陽(yáng)混合樹(shù)脂，根據(jù)廠家提供的資料，IRN160樹(shù)脂運(yùn)行一年左右更換，其工作交換容量較小，運(yùn)行周期短，樹(shù)脂失效后須在體外再生，運(yùn)行成本較高；

c）水箱內(nèi)用于檢測(cè)漏氫的壓縮空氣中的CO2會(huì)污染內(nèi)冷水水質(zhì)，pH值降低；

d）系統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段不夠完善，沒(méi)有安裝pH值檢測(cè)儀表。

中鋁蘭州分公司自備電廠300MW機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理采用的是小混床方式，由于系統(tǒng)及內(nèi)冷水處理系統(tǒng)存在上述設(shè)計(jì)安裝缺陷，從運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，雖然發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率基本能夠滿足國(guó)標(biāo)和廠家規(guī)定要求，但發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水p H值長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定狀態(tài)。2009年1月份 1號(hào)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水pH值在8.06～8.64之間，2月份p H值在8.06～8.23之間，2001年6月份pH值在6.08～8.76之間 （在運(yùn)行中，2號(hào)發(fā)電機(jī)和3號(hào)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水pH值也不穩(wěn)定），指標(biāo)難以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)存在酸性腐蝕的安全隱患。

5 改造發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水處理技術(shù)的建議

5.1 中鋁蘭州分公司自備電廠300MW機(jī)組內(nèi)冷水處理系統(tǒng)必需進(jìn)行技術(shù)改造

目前發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率指標(biāo)可以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但pH值指標(biāo)長(zhǎng)期不穩(wěn)定，存在酸性腐蝕的安全隱患。為確保發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)指標(biāo)要求，必需做以下技術(shù)改造：

a）將單室去離子床改成雙室去離子超凈化裝置，以提高去離子出水水質(zhì)；

b）去離子床進(jìn)、出口處加裝樹(shù)脂捕捉器，防止樹(shù)脂漏入循環(huán)系統(tǒng)；c）水箱加裝CO2吸收組件，減少內(nèi)冷水的污染；

d）系統(tǒng)加裝pH監(jiān)測(cè)儀表，完善發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水中pH值的監(jiān)測(cè)；

e）采用國(guó)產(chǎn)特制的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，使樹(shù)脂運(yùn)行更換周期由1年延長(zhǎng)至3年左右，以節(jié)約運(yùn)行成本。

5.2 采用內(nèi)冷水超凈化處理技術(shù)

中鋁蘭州分公司自備電廠300MW機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水的電導(dǎo)率達(dá)不到國(guó)標(biāo)要求，存在著安全隱患。為確保300 MW機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水電導(dǎo)率不大于2μS／cm和pH值長(zhǎng)期穩(wěn)定在7.0～8.0之間的國(guó)標(biāo)要求，節(jié)約排補(bǔ)時(shí)浪費(fèi)的大量除鹽水，建議對(duì)內(nèi)冷水系統(tǒng)采用內(nèi)冷水超凈化處理技術(shù)進(jìn)行改造，在發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)中加裝超凈化處理裝置，以截流內(nèi)冷水循環(huán)總量約8%的內(nèi)冷水進(jìn)行去離子處理，取代目前的排補(bǔ)方式，取消補(bǔ)水系統(tǒng)中原有的陽(yáng)離子交換器。即：

a）在發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水循環(huán)系統(tǒng)中加裝超凈化處理裝置，裝置進(jìn)出口樹(shù)脂捕捉器；

b）水箱加裝CO2吸收組件；

c）發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水入口安裝在線電導(dǎo)率和在線pH測(cè)量?jī)x，超凈化處理裝置出口安裝在線電導(dǎo)率測(cè)量表；

d）采用國(guó)產(chǎn)特制的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂取代普通國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂，以達(dá)到凈化內(nèi)冷水水質(zhì)，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，節(jié)約運(yùn)行成本的目的；

e）采用未加氨的除鹽水作內(nèi)冷水補(bǔ)充水源。

進(jìn)行該處理方法時(shí)的內(nèi)冷水水質(zhì)數(shù)據(jù)如表1：

表1

6 結(jié)論

該超凈化處理裝置采用的是特種均粒樹(shù)脂，使用前進(jìn)行了深度再生和特殊處理，不僅樹(shù)脂的使用周期延長(zhǎng)到1～2年，且可使內(nèi)冷水的pH值達(dá)到7.0以上，從根本上減緩和抑制了對(duì)銅導(dǎo)線的腐蝕。