SVANTA—4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置原理及應用

洪現(xiàn)海

摘 要：SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置是發(fā)電機定冷水系統(tǒng)的專用水質(zhì)處理裝置，該裝置采用特殊的離子交換樹脂，通過特殊的離子交換工藝處理，使發(fā)電機內(nèi)冷水經(jīng)過處理含有氫氧化鈉，水質(zhì)因此得到調(diào)節(jié)，提高定冷水的PH 值，降低定冷水的電導率和銅離子濃度，使發(fā)電機定冷水各項水質(zhì)指標優(yōu)于國家標準。減緩了發(fā)電機銅線棒的腐蝕。給發(fā)電機安全運行提供保障。

關鍵詞：銅腐蝕原理；離子交換；Cu- H2O體系電位-pH 銅腐蝕與pH值關系

一、應用背景

SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置在我廠二三期應前，我廠的發(fā)電機內(nèi)冷水處理方式采用傳統(tǒng)的處理工藝是隨發(fā)電機配套過來的小混床處理裝置。其原理是取出內(nèi)冷水循環(huán)水量的8%通過小混床旁路處理，除去內(nèi)冷水中的銅離子和其他雜質(zhì)離子，降低內(nèi)冷水的電導率和銅離子濃度，維持發(fā)電機內(nèi)冷水的電導率和銅離子濃度達到標準要求，內(nèi)冷水水質(zhì)基本能滿足《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術要求（DL/T801-2002）》中內(nèi)冷水pH值大于7.0，銅離子小于40μg/L，但2011年5月實施的《大型發(fā)電機內(nèi)冷卻水質(zhì)及系統(tǒng)技術要求（DL/T801-2010）》要求，內(nèi)冷水pH值在不除氧的情況下由原來的7.0～9.0提高到8.0～9.0，銅離子由原來的不大于40μg/L提高到不大于20μg/L。

為提高內(nèi)冷水水質(zhì)，達到標準要求，減緩發(fā)電機銅線棒腐蝕，決定采用新的處理工藝，因此SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置在我廠得到應，而且運行良好。

二、銅導線腐蝕的影響及提高內(nèi)冷水pH的原因

1、影響銅在冷卻水（內(nèi)冷水）中均勻溶解腐蝕的因素主要有水的pH值、溶解氧以及溶解二氧化碳的含量，此外在腐蝕過程中生成的二價銅離子對銅的腐蝕有加速作用。這一腐蝕過程的反應如下：

⑴.電化學腐蝕反應：

Cu+ 1/2 O2= CuO

2Cu+ 1/2 O2= Cu2O

Cu+ Cu2+ = 2Cu+

⑵.二氧化碳的溶解和銅氧化物的溶解：

CO2+ H2O= H2CO3

H2CO3= H++HCO3-

CuO+ 2H+= Cu2++H2O

Cu2O+ 2H+= 2Cu++H2O

⑶.一價銅離子進一步氧化：

2Cu+ +1/2 O2 +H2O= 2Cu2+ +OH-

2Cu+ +1/2 O2 = CuO+ Cu2+

⑷.二次腐蝕產(chǎn)物的生成： Cu2+ +2OH-= CuO+ H2O

上述反應交替進行，從而導致銅的腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的沉積。

2、Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件與防腐機理

（1）在Cu- H2O體系電位-pH平衡圖上，溶液中的含Cu物質(zhì)以金屬銅離子（Cu+、Cu2+ 、Cu3+ ）含Cu水合物（Cu2O3·nH2O）和銅的酸根（HCuO2-、CuO22-、CuO2-）形態(tài)穩(wěn)定存在的區(qū)域，是Cu的理論上的腐蝕電位-pH條件區(qū)域；金屬Cu以單質(zhì)Cu形勢穩(wěn)定存在的區(qū)域，則是Cu的理論上的免蝕條件區(qū)域。根據(jù)理論分析計算和判斷，Cu- H2O體系Cu腐蝕-鈍化-免蝕的理論條件區(qū)域如圖中幾條曲線劃分的區(qū)域所示。

Cu- H2O體系電位-pH平衡圖

由圖可知，金屬銅的熱力學免蝕區(qū)與H2O的熱力學穩(wěn)定區(qū)部分重疊，這一現(xiàn)象表明，在pH≥7.80和有氧化劑（溶解氧）存在時，金屬銅表面形成的氧化物具有穩(wěn)定性，能對金屬銅基體起到保護作用。

（2）水的pH值對銅腐蝕的影響

有的資料介紹，當內(nèi)冷水的電導率≤1.0μS/cm；pH值從6～6.5提高到8.0～8.5，對銅的腐蝕速度能降低100倍。這也是我們內(nèi)冷水水質(zhì)控制在8 ～9的理論所在。從水的純度、pH值對銅溶解圖也可以看出。

水的純度、pH值對銅溶解圖

三、SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置工作原理

SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置采用當今先進的離子交換技術和國內(nèi)首創(chuàng)pH、電導可調(diào)節(jié)技術，裝置利用樹脂吸附水中的陰陽離子，同時在電場的作用下水和樹脂反應生成微量的堿性物質(zhì)，化學反應原理如下：

除離子：

Cu2+ + 2H-R = Cu2+-2R + 2H+

HCO3-+ OH-R = HCO3-R +OH-

H+ +OH- =H2O

微堿化：

H2O+Na-R=（電場作用下）H-R+NaOH

這樣，控制發(fā)電機內(nèi)冷水的pH在8.00～9.00電導率在<1.0μS/cm.。同時達到凈化水質(zhì)并抑制腐蝕作用，但pH值不宜高于9， 如果大于9 水對銅的腐蝕速度同樣會加快。

四、SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置運行注意事項

1、裝置的初次投運或更換樹脂后，均需要對裝置進行沖洗，才能運行。投運前，首先確保SVANTA-4型發(fā)電機內(nèi)冷水調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部所有閥門為關閉狀態(tài)，包括裝置進水一次閥SV1以及裝置出水一次閥SV2。

2、正常運行 閥門狀態(tài)為V03、V05、V06、V07全開，調(diào)節(jié)V01開度使FI3流量為1000L/H，V04微開（使流量計FI2的流量為50L/H）。

3、當設備正常運行時控制在pH值 微高于8 電導率略<1.0μS/cm，最好減少水換水。

4、定期檢查是否有樹脂泄漏現(xiàn)象發(fā)生，儀表工作是否正常，為了確保工作的可靠性，該設備應由專人負責定期檢查和維護。

總之，發(fā)電機微堿性處理技術（調(diào)節(jié)裝置）選用特殊的離子交換樹脂，并采用獨特的樹脂床層結(jié)構，使內(nèi)冷水經(jīng)過處理后含有微弱的氫氧化鈉，水質(zhì)因此得以調(diào)節(jié)，內(nèi)冷水銅含量一般低于10μg/L；該技術應用減緩了發(fā)電機銅線棒的腐蝕。目前該技術已在我廠2臺300MW和2臺330MW發(fā)電機內(nèi)冷水系統(tǒng)得到成功應用。

參考文獻：

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[2]肖作善 王蒙聚編著《熱力發(fā)電場水處理 》

[3]李本高 主編《現(xiàn)代工業(yè)水處理技術》

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