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1、300MW机组发电机转子冷却水处理方式探讨张涛 （华电新疆发电有限公司乌鲁木齐热电厂 ，新疆 乌鲁木齐 830017）摘要：乌鲁木齐热电厂2009年底实现双投后，发电机转子冷却水一直无合理的处理方式，转子冷却水存在铜离子含量超标无法有效控制在国标要求的40ug/L以下的情况，经过对周边电厂进行调研，结合乌鲁木齐热电厂设备情况提出合理可行的解决方案，对同为双水内冷机组的电厂具有一定的借鉴意义。关键词：铜离子；转子；pH；内冷水；电导率一、前言针对乌鲁木齐热电厂目前存在的发电机转子冷却水铜超标问题，对新疆区域内多家电厂进行调研咨询，调研情况如下：乌鲁木齐热电厂330MW发电机定转子冷却方式均为水冷
2、，目前在国内此冷却方式较少，经与发电机微碱化装置厂家了解南方前期330MW及以上机组均采用水氢氢冷却方式，目前在仅在新疆区域内有玛电、昌热三期、乌苏中电投、乌鲁木齐热电厂为此冷却方式，其他330MW机组发电机转子冷却水一般均采用氢冷方式。 二、周边电厂发电机内冷水处理情况序号电厂装机容量发电机定转子冷却方式发电机定子水处理方式发电机转子水处理方式1红二电4200MW定子水冷，转子氢冷小混床氢冷2国电红雁池2330MW定子水冷，转子氢冷小混床氢冷3玛纳斯电厂2300MW定转子均为水冷小混床微碱化装置4昌吉三期2330MW定转子均为水冷小混床无水处理装置5米东神华电厂2330MW定子水冷，转子氢冷
3、小混床氢冷6乌苏中电投2330MW定转子均为水冷小混床无水处理装置7乌热电2330MW定转子均为水冷小混床微碱化装置目前在疆内仅有乌鲁木齐热电厂、玛纳斯、昌热三期、电厂转子为水冷方式，且转子在安装初期均无水处理设备，乌鲁木齐热电厂和玛纳斯电厂所安装的微碱化装置同一厂家，均为后期加装。在不加装微碱化装置的情况下，运行期间内冷水铜离子均难于达到国标要求铜含量控制在在40ug/L以下要求。经了解部分电厂与发电机厂家进行沟通了解发电机内冷水处理处理方式，发电机厂家均以只提供设备及运行参数，不提供运行办法为由，拒绝答复。因发电机转子系统在运行过程中难于做到系统密封，运行过程中有大量的二氧化碳、氧气进行系
4、统，导致混床运行周期比定子内冷水运行周期短的多，实际在运行过程中，乌鲁木齐热电厂定子内冷水可连续运行一年半以上不失效，但转子内冷水在树脂填装量为定子的3倍的情况下，运行周期仅有定子的一半。经与玛纳斯电厂了解同样存在运行周期偏短，转子内冷水树脂失效过快的问题，其他两家昌吉三期和乌苏中电投两家电厂转子冷却水均未进行处理，指标维持主要通过补换水的方式进行，目前都在考虑增加内冷水处理装置。三、目前国内内冷水主要处理方式。主要的方式有：溢流排水法、添加铜缓蚀剂处理法、小混床（氢型离子交换器）旁路处理法、氢型钠型双套小混床旁路处理法、小混床NaOH处理法。1. 溢流排水法发电机内冷水箱采取连续大量补入除盐
5、水或凝结水，并保持溢流排水的运行方式，来控制内冷水导电率2.0S /cm。该处理方法简单易行，无须处理设备的投资和维护，也能够满足发电机内冷水水质的要求，但存在着不可改变的弊端：a通过连续的补水，使得内冷水质指标达到合格范围内，但由于补水和系统中水质的pH值较低，因此并未真正抑制铜导线的腐蚀，只是将腐蚀过程转化为连续稀释过程。b水资源浪费严重连续大量的排水，造成除盐水、凝结水的浪费。c系统安全性差除盐水、凝结水一旦受到污染，发电机内冷水水质也随之遭受冲击污染，危及设备的安全运行。特别是采用凝结水作为补水时，当凝汽器突然泄漏时，会殃及内冷水系统，严重时将导致停机事故的发生。2.添加铜缓蚀剂处理法
6、向内冷水中投加一定量的铜缓蚀剂，如MBT、BTA、TTA等，其作用是铜缓蚀剂与水中铜离子络合生成难溶沉淀，覆盖在铜表面，形成暂时保护膜，以减缓铜基体的腐蚀，这种方法简单，实施方便，价格低廉。可以减轻和抑制内冷水对铜导线的腐蚀，但同时存在以下不足：a铜缓蚀剂在铜表面形成的保护膜为单分子膜，膜层薄，易破损，防护性差必须连续保持水中一定量的铜缓蚀剂，否则水中铜离子含量会很快升高。b加入铜缓蚀剂后，水的电导率会升高，易造成电导率超标缓蚀效果与补水水质、发电机铜导线表面状况及药品的加入方式和加入量有很大关系，最佳剂量和控制标准及药品浓度的现场检测较为困难。c安全性能差在内冷水水流较缓慢的区域发现铜缓蚀剂
7、的析出或形成粘泥，这些粘泥和腐蚀产物易在空心铜导线中沉积形成污垢，严重时堵塞水流，使线棒超温，最终烧毁线棒。1998年，华能岳阳发电厂1台362 MW机组曾因发电机内冷水加BTA铜缓蚀剂后，各项指标难以控制而最终导致发电机烧毁事故发生。3.小混床（氢型离子交换器）旁路处理法让部分内冷水通过装有阴、阳离子交换树脂的混合离子交换器，以除去水中各种阴、阳离子，达到净化水质的处理方法。系统示意见图3。当内冷水经过氢型离子交换器时，水中的阳离子Ca2、Mg2、Cu2与树脂中的交换基团H进行交换，反应式如下：该处理方法能够达到净化内冷水质的目的，使内冷水导电率维持在合格范围内。缺点是：内冷水经小混床离子交
8、换后，水中H含量增多，使水质pH值进一步降低，有时低至5.0左右，更加剧了对铜导线的腐蚀。目前该处理方式应用较为广泛。但这种“治标不治本”的处理方式是其致命缺陷。鉴于此，目前一些新建机组一般都不采用这种处理方式。4.氢型钠型双套小混床旁路处理为提高小混床出水pH值，降低系统铜腐蚀，将原小混床处理工艺改为双套小混床处理法，即在氢型小混床系统的基础上增设1台钠型小混床，2台混床并联运行，对内冷水进行微碱性处理。钠型混床阳、阴树脂按一定的比例混合，树脂采用NaOH再生，再生后阳树脂为钠型，阴树脂为氢氧型，这就相当于在运行中向内冷水中加入微量的NaOH，可使内冷水的pH值保持在微碱性（7.08.0）的
9、范围。运行中用pH值分析仪、电导仪作为内冷水的监测仪表，根据内冷水的pH值和电导率的变化来控制2台混床进、出口门的开度，从而稳定机冷水pH值在一定范围内。该处理方法性能稳定、运行可靠，能够满足发电机内冷水水质的要求。处理后的内冷水pH70，电导率和铜含量都能达到标准要求，可有效减缓和抑制对发电机铜导线的腐蚀。设备的一次性投资也较少。该方式的不足之处在于：树脂失效周期较短，一般为数月，更换树脂及运行中调节操作和控制较为频繁。5.小混床NaOH处理法现在有些新建发电厂对内冷水系统进行小混床处理的同时，加入NaOH来达到控制内冷水水质的目的。系统采用密闭式循环冷却，部分发电机内冷水经过小混床处理，降
10、低水中的离子含量，同时向系统连续加入NaOH稀释溶液，使内冷水pH值保持在89，以减轻内冷水对铜导线的腐蚀。在经小混床、碱化加药后（支路）和直接进入发电机内冷水流路（主流路）上分别安装1台导电率仪，以监测内冷水导电率，同时控制加药泵的运行。发电机内冷水加药控制指标如下：1.0Scm主流路导电率2.2Scm，0.2Scm支路导电率2.8Scm加药箱内NaOH浓度控制在1020 gL，保证内冷水自动加药装置的稳定运行。在加药箱上方通风口处加入固体NaOH和Ca（OH）2的混合物，以防止空气中的CO2进入加药箱与溶液形成碳酸盐。该系统运行稳定、技术先进，使内冷水pH值提高到89，有效地抑制了内冷水对
11、发电机铜导线的腐蚀。缺点：由于该方式是直接加入强电解质NaOH，对运行指标的控制和设备可靠性的要求都极高，一旦某个环节出现问题，将会引起内冷水的电导急剧上升，直接威胁机组的安全运行，因此对设备的可靠性能要求较高，且价格也较昂贵。目前乌鲁木齐热电厂采用的发电机内冷水处理方式即为小混床NaOH处理法，此种方式目前主要问题运行费用偏高，树脂不可重复利用，平均每运行10个月就需要更换一次树脂，费用约为7万元左右。四、解决措施根据乌鲁木齐热电厂运行情况，因乌鲁木齐热电厂转子内冷水电导控制要求在5uS/cm以下。pH控制在7-9之间，铜控制在40ug/L以下，根据以上控制指标：建议一：使用溢流排水法，可保
12、证发电机内冷水电导率铜控制指标在合格范围，但将造成大量除盐水外排浪费。建议二：根据内冷水运行情况，两台机每年购买三套树脂进行更换，年运行费用约21万。建议三：乌鲁木齐热电厂的微碱化装置，实际上为小混床加加碱计量装置的一套设备，其中的小混床内树脂，更换一次约7万元，小混床内填装的为厂家进口专用树脂，工作交换容量较普通树脂高2-4倍。乌鲁木齐热电厂完全可以在牺牲运行时间的情况下，将失效树脂全部更换为精处理树脂进行使用，精处理树脂从运行温度、运行压力上均完全可满足内冷水运行工况要求。在运行过程中，如果发生失效即可将设备退出进行再生，再生后可继续使用，如果更换为精处理树脂，对于小混床运行周期还需要进一步实验观察，运行时间如果能够超过3个月，就可以将精处理树脂用做发电机内冷水树脂使用，为保证设备能够连续运行需要对失效的精处理树脂进行再生，再生可利用现有精处理设备进行再生，树脂再生后在进行重复利用，根据理论计算再生一次发生费用约1000元，远远低于使用微碱装置费用，建议实施。作者简介：张涛（1981），男，新疆人，工程师，从事电厂化学运行管理工作（E-mail:zhangzt324）
