發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷水含銅量超標(biāo)分析

呂長(zhǎng)春

摘要：大型火力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)通常采用水一氫一氫冷卻方式，即定子水內(nèi)冷方式，定子表面及轉(zhuǎn)子采用氫氣冷卻。對(duì)發(fā)電機(jī)定子內(nèi)冷水水質(zhì)要求較高，內(nèi)冷水含銅量超標(biāo)，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，需對(duì)內(nèi)冷水系統(tǒng)及水源水質(zhì)進(jìn)行全面檢查，分析發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水銅離子超標(biāo)的原因，并采取措施，保證發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷水水質(zhì)合格，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)組;內(nèi)冷水含銅量;超標(biāo)分析

隨著大容量發(fā)電機(jī)組的投入運(yùn)行，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)較多，冷卻水質(zhì)對(duì)發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行是非常重要的，其中內(nèi)冷水中銅離子含量是衡量定冷水水質(zhì)指標(biāo)最重要的指標(biāo)。某熱電350MW機(jī)組采用哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-350-2型汽輪發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)組定子線圈空心銅導(dǎo)線采用除鹽水做為冷卻介質(zhì)。2013年1月，化驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水銅含量由15wg/L升漲至100wg/L，超出規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)銅離子≤20ug/L的標(biāo)準(zhǔn)，于是對(duì)銅離子超標(biāo)原因進(jìn)行查找分析。

一、發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水水質(zhì)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

（一）水質(zhì)要求

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。

（二）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及要求

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》（DLT801-2002）的規(guī)定，發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：內(nèi)冷水土要水質(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)定子銅線棒腐蝕。內(nèi)冷水pH值較低，一般在6.0～6.8之間，使發(fā)電機(jī)定子線棒處于熱力學(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[1]銅、鐵在pH=8左右為腐蝕的鈍化區(qū)。當(dāng)pH>6.8時(shí)，銅處于鈍化區(qū)，腐蝕速度大大降低;電導(dǎo)率對(duì)銅腐蝕速率有一定影響，其制定依據(jù)主要是滿足發(fā)電機(jī)的絕緣要求。由于內(nèi)冷水的pH低，使水中含銅量及電導(dǎo)率均在高限，導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物在定子線棒的通流部分沉積，引起局部過熱，影響發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

二、銅離子超標(biāo)原因分析

（一）離子交換樹脂失效

1.樹脂污染原因如下

（1）水中存在有機(jī)物。水中的有機(jī)物指腐殖酸、相對(duì)分子量為500～5000的高分子化合物和多元有機(jī)羧酸等，在水中帶有負(fù)電，會(huì)污染陰離子樹脂。

（2）水中混有油脂。水中混有油脂，呈膜狀的油脂，會(huì)堵塞、包裹樹脂的微孔，使微孔中的活性基團(tuán)失離子交換能力。

（3）水中的膠體物質(zhì)。水中通常含有膠體顆粒負(fù)離子，會(huì)導(dǎo)致陰離子樹脂不純。其中含有的膠體硅對(duì)樹脂影響較大，樹脂的面包裹膠體硅后會(huì)失去交換能力。

（4）水中的高價(jià)金屬離子。水中存在高價(jià)金屬離子，如Fe+，Al+等，該種金屬離子交換勢(shì)能強(qiáng)，在陽離子樹脂交換過程中，極易與固定離子SO穩(wěn)定結(jié)合成Fe（SO）、Al（SO），導(dǎo)致固定離子失去效用[2]。

（5）再生劑純度低。再生劑中的Na2CO、NaCl、Fe+，是影響陰離子樹脂交換的重要原因。

2.污染分析與鑒別

（1）樹脂外觀查看。外觀上陽離子樹脂顏色通常為黃色透明，陰離子樹脂為乳白色，被污染后顏色變深或變成黑色。

（2）化學(xué)化驗(yàn)?；?yàn)其pH值呈下降趨勢(shì)，陰床出水電導(dǎo)率呈上升趨勢(shì)。

（3）樹脂雜質(zhì)分析。鐵是樹脂雜質(zhì)中的主要元素較常見，樹脂中鐵含量正常為Fe<0.01，化驗(yàn)Fe>0.1%，說明樹脂中鐵污染嚴(yán)重。

（4）浸泡檢驗(yàn)。油類污染鑒別：將樹脂置于清水中，油類污染的樹脂呈“彩色”。

（二）交換器的經(jīng)水量少

化學(xué)混床水處理能力通常為定冷水水量的10～15%，滿足該水量情況下，定冷水的銅離子通常能夠達(dá)標(biāo)，當(dāng)混床處理水量無法達(dá)到上述比例時(shí)，樹脂交換中去除銅離子量少使水含銅量超標(biāo)。

（三）CO等對(duì)系統(tǒng)的腐蝕

內(nèi)冷水系統(tǒng)運(yùn)行存在不嚴(yán)密，空氣中CO溶入內(nèi)冷水，導(dǎo)致水呈現(xiàn)微酸性，在此種環(huán)境下微酸腐蝕空心銅導(dǎo)線造成銅離子超標(biāo)。

（四）內(nèi)冷水箱加熱裝置損壞

發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷水箱內(nèi)設(shè)計(jì)有加熱裝置，加熱管外套白鋼，內(nèi)置銅加熱絲，若白鋼套管損壞會(huì)導(dǎo)致內(nèi)冷水銅離子超標(biāo)。

三、采取措施

（一）更換離子交換器失效樹脂

切除離子交換器運(yùn)行，更換離子交換器樹脂，樹脂更換后，檢測(cè)離子交換器出水電導(dǎo)率為0.1us/cm，銅離子含量為零，但測(cè)定定冷水銅離子含量仍超標(biāo)。

（二）調(diào)整離子交換器過水量

離子交換器樹脂更換后，運(yùn)行人員采取將本機(jī)帶離子交換器通水量由1t/h調(diào)整至3t/h，水質(zhì)沒有明顯改善。

（三）通過技改調(diào)整內(nèi)冷水酸堿值

由于內(nèi)冷水PH值長(zhǎng)期處在6.5-6.8左右，處在弱酸狀態(tài)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)銅導(dǎo)線不同程度腐蝕，造成含銅量超標(biāo)。加裝HO-Na裝置，調(diào)整內(nèi)冷水酸堿度。

具體做法如下：

（1）更換新藥品;（2）用凝結(jié)水代替除鹽水;（3）封閉除鹽水箱及內(nèi)冷水系統(tǒng)，使其與空氣隔絕;（4）用凝結(jié)水和除鹽水適當(dāng)配比。首先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室成膜試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)效果不理想。在水中BTA剩余量為4mg/L，銅離子仍然有上升趨勢(shì)，說明腐蝕現(xiàn)象依然存在[3]。嘗試用凝結(jié)水代替除鹽水，使PH值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但凝結(jié)水氨根離子（一般在0.5-0.8mg/L之間）與銅易發(fā)生氨蝕，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕。試驗(yàn)分析：用凝結(jié)水和除鹽水適當(dāng)配比，調(diào)整水質(zhì)至標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，將水箱孔洞進(jìn)行密封，溢流管改為倒U型管，使水與空氣隔絕，必要時(shí)系統(tǒng)水以適當(dāng)流量通過現(xiàn)場(chǎng)的混合離子交換柱進(jìn)行離子交換，降低含氨量和電導(dǎo)率。

（四）檢查內(nèi)冷水箱加熱裝置

對(duì)內(nèi)冷水箱加熱裝置解體檢查，發(fā)現(xiàn)加熱套管損壞，將其拆除，機(jī)組運(yùn)行后內(nèi)冷水含銅量恢復(fù)至正常值。

（五）內(nèi)冷水冷卻器查漏

利用機(jī)組檢修對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水冷卻器進(jìn)行查漏，未見漏點(diǎn)。

四、結(jié)束語

發(fā)電機(jī)組內(nèi)冷水加熱裝置是2008年機(jī)組投產(chǎn)時(shí)配置，運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，且部分時(shí)段存在低水位運(yùn)行造成加熱裝置損壞是內(nèi)冷水銅離子超標(biāo)的主要原因。

參考文獻(xiàn)：

[1]王光峰，秦曉麗，張黎明.發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水銅離子超標(biāo)問題解決[J].通訊世界，2015（1）：147-148.

[2]王欣宇.發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)銅含量超標(biāo)的處理與分析[J].工業(yè)水處理， 2018，38（3）：103-106.

[3]劉龍龍.內(nèi)冷水銅離子超標(biāo)的處理措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（25）：112.