引言

嵩嶼電廠4#汽輪發(fā)電機為雙水內冷發(fā)電機,機組運行期間 ,發(fā)電機轉子冷卻水銅離子含量長期超標。由于發(fā)電機轉子冷卻水系統(tǒng)沒有設置凈化裝置,一直依靠補充除鹽水的方式來調節(jié)轉子冷卻水水質,正常運行時保持一定量溢流,但轉子冷卻水中含銅(Cu2+）量超標,長期在200 μg/L左右,無法達到國家標準要求。

1發(fā)電機銅導線腐蝕影響因素分析

1.1 轉冷水pH值、含氧量影響

發(fā)電機空心銅導線容易受到轉冷水pH值影響而腐蝕,水質酸堿度將對銅導線的保護膜產生腐蝕作用,只有當轉冷水水質處于弱堿性時,對銅保護膜的腐蝕影響最小,基本處于穩(wěn)定保護狀態(tài)。研究資料表明:當水質pH值高于7.9 ,水中含氧量小于30μg/L時,銅導線被腐蝕的速度將大幅降低。但又不能一味大幅提高水質pH值,否則將使得轉冷水的電導率逐漸增加。

1.2水中二氧化碳含量影響

二氧化碳主要來源于轉冷水箱的呼吸口及補充水,其溶入轉冷水系統(tǒng)后生成重碳酸離子HC03- 。轉冷水系統(tǒng)大多是以除鹽水作為補充水,部分電廠也有使用原設計的凝結水作為補充水 ,并對轉冷水進行pH值調節(jié)。當除鹽水中溶入大量二氧化碳時,水質偏酸性,銅表面的氧化膜容易遭受破壞,加劇銅的腐蝕。

1.3影響銅導線腐蝕速率的其他因素

轉冷水溫度雖然對銅的溶解度有較小的影響,但是由于其沒有實際的控制意義,因此可以忽略不計。

綜上所述,為降低發(fā)電機空心銅導線持續(xù)腐蝕造成的影響,確保轉冷水具備可靠的絕緣性以及散熱性能,需要著重注意以下幾點:

（1）降低轉冷水中氧氣（O₂）及二氧化碳（CO₂）含量:

（2）在電導率控制在合適值,確保轉冷水處于可靠的絕緣范圍內的前提下,應盡可能提高水質pH值:

（3）盡可能減少轉冷水中的雜質性離子,以確保水質電導率得到有效降低。

2減緩發(fā)電機銅導線腐蝕的常用方法

對國內主流的轉冷水處理技術進行調研得知,降低銅導線腐蝕速率常用的方法分為四類:緩蝕劑校正處理法、凝結水置換調節(jié)法、小混床離子交換法、微堿化處理法。

2. 1 緩蝕劑校正處理法

通過添加銅緩蝕劑與轉冷水中銅離子產生化學反應,生成覆蓋于銅導線表面的保護膜。但是當緩蝕劑添加過多時易在線棒內產生沉積物,不利于空心銅導線內水的正常流通,而且該方法難以使水中pH值及電導率同步達到要求。

2.2凝結水置換調節(jié)法

采用加氨調節(jié)后的凝結水對轉冷水箱進行補水置換,但當凝汽器汽側出現泄漏時,容易造成轉冷水水質惡化。同時,凝結水中為提高給水pH值會添加稀氨水,同樣會與銅導線發(fā)生破壞性反應。

2.3小混床離子交換法

使用氫型樹脂和氫氧型樹脂的旁路小混床對轉冷水進行旁路凈化處理,由于混床出水為高純水,其緩沖性較差,當系統(tǒng)溶入CO₂和O₂時,水質呈酸性,樹脂將過早地吸附飽和,加速銅線棒的腐蝕。

2.4微堿化處理法

通過向轉冷水中添加堿化劑,從而達到提升水質pH值的目的。

2.4.1直接加堿法

采用裝有氫型和氫氧型樹脂的小混床加堿法,降低轉冷水中的雜質性離子,再加入適當濃度的NaOH,確保pH值和電導率協調同步達標。小混床加堿堿化法,需確保在線儀表及調節(jié)系統(tǒng)具有較好的可靠性,防止水質電導率大幅上升。

2.4.2離子交換微堿化法

在混床（或分床）中填裝鈉型強酸陽樹脂及氫氧型強堿陰樹脂,當水中金屬陽離子及非金屬陰離子分別與鈉型樹脂中的鈉離子、強堿陰樹脂中的氫氧根離子產生置換反應時 ,即可將氫氧化鈉（NaOH）緩慢釋放出來,有效避免直接加堿液出現的問題:但這個方法也存在樹脂失效快、pH值升幅不夠、系統(tǒng)復雜等缺點。

3 4#發(fā)電機轉冷水凈化裝置改造的基本工藝及技術

由于發(fā)電機轉冷水系統(tǒng)密封性不佳,空氣容易進入,使轉冷水變成空氣的過飽和溶液,同時我廠通過補充除鹽水的方式來調節(jié)水質,除鹽水pH值約為6.5,所以僅通過離子交換樹脂處理方法,很難將轉冷水pH值提升至7.2以上,無法確保轉冷水處于微堿性工況下運行,也很難減緩銅導線的腐蝕。

經過對上述幾種處理方法的優(yōu)缺點進行綜合比較,并對其他電廠進行實地探討與交流,我廠最終選用"離子交換一加堿堿化"法,即增加一套混床離子交換器和自動加堿設備構成的凈化系統(tǒng),如圖1所示。凈化處理裝置出水和轉冷水的水質通過PLC智能控制,通過調整加堿量來調節(jié)水質pH值,再加上回水管加裝脫氣器,實現了發(fā)電機轉冷水水質的優(yōu)化。

為防止因加堿液過量造成轉冷水電導率突升,凈化裝置進出口各采用兩塊電導率表進行冗余保護,同時自動加堿調節(jié)設備配備了多重安全保護功能。一旦轉冷水系統(tǒng)或凈化裝置出水電導率超出保護設定值,加堿計量泵會及時聯鎖保護停泵:當進口或出口兩塊電導率表采樣數據的偏差值超過設定值時,控制系統(tǒng)同樣會自動切斷加堿計量泵電源或控制電流值為4mA,停止往轉冷水系統(tǒng)加堿液。

凈化裝置采用電磁計量泵往轉冷水加入適當濃度的氫氧化鈉(NaoH)溶液,配置周期根據實際消耗量決定。裝置經氫型和氫氧型樹脂混合離子交換器調節(jié)電導率,合理設定電導率控制范圍 ,有效保證pH值運行范圍在7.2～8.0,控制銅離子(Cu²⁺)含量在40μg/L以內。根據發(fā)電機轉子冷卻水系統(tǒng)密閉性較差的結構特點,在轉子冷卻回水管道上加裝了脫氣器(內設鮑爾環(huán)填料),以脫除水中部分溶解氣體,實現電導率和pH指標的有效控制。

4應用效果

目前我廠4#發(fā)電機轉冷水旁路凈化裝置已運行4個多月 ,如表1所示,轉冷水的pH值、電導率、銅離子含量基本穩(wěn)定,轉冷水完全無須采用換水補排手段,水質指標全部符合國家及行業(yè)標準。

查詢4#機轉冷水凈化裝置歷史數據可知,轉冷水進口pH值穩(wěn)定在7 .36左右 ,進口電導率在3 .71 μs/cm左右,如圖2所示。

通過對凈化裝置PLC控制參數的設定,可以自動控制加堿計量泵的工作時間和頻率,自動調節(jié)轉冷水的pH值和電導率,也可以采用人工調節(jié)方式進行加堿計量泵的啟停和工作頻率的控制。

目前,我廠為防止轉冷水凈化裝置加堿過量導致電導率超標,采取表2所示控制措施對加堿計量泵進行多重管控。

5 結語

本文簡要介紹了當前減緩發(fā)電機銅導線腐蝕的常用方法,突破傳統(tǒng)內冷水處理單一技術方法,綜合應用多種手段,徹底解決了困擾我廠多年的安全生產隱患,在保證轉冷水電導率合格的前提下,將水質pH值升至一個理想值,為降低發(fā)電機轉冷水銅離子含量提供了借鑒和參考。