优化发电机内冷却水防止铜腐蚀的方法和措施

1、优化发电机内冷却水防止铜腐蚀的方法和措施河南中孚电力公司王无限 何攀峰 2012.06.06简介简介 中孚电力有限公司装机容量为3300MW，发电机是东方电机厂生产的QFSN-300-2-20B三相同步发电机，发电机采用冷却方式为：水-氢-氢，其定子线圈采用定冷水进行冷却，为了保证发电机安全经济运行，内冷水应满足以下要求：1、有较低的电导率，防止发电机线圈的短路；2、对发电机的空心铜导线内冷水系统应无侵蚀性；3、不允许发电机冷却水中的杂质在空心导线内结垢，以免降低冷却效果和堵塞铜线棒等。国标DL/T8012002大型发电机内冷却水质及系统技术要求中详细地规定了内冷水质标准：pH值（25）7.0

2、9.0；电导率2.0us/cm，铜的质量浓度40ug/L，为了达到上述要求，设计时采取的是：用除盐水作为补充水。定冷水系统设一个冷却水箱，两台定子冷却水泵和两个定子冷却器，冷却器和冷却水泵一台运行，一台备用。在定冷水系统中设置有旁路小混床，达到净化水质的目的。此方法主要通过对内冷水进行旁路处理来降低内冷水的电导率，同时去除内冷水系统中结垢物质以及腐蚀下来的杂质，确保内冷水水质。 系统设置见图。 离子交换器定 冷 水 箱 顶 部 排 空 阀定 冷 水 箱凝 结 水 补 水 门除 盐 水 补 水 门定 冷 水 冷 却 系 统定 冷 水 主 滤 网定 冷 水 压 力 调 节 阀定 冷 水 泵定 冷

3、水 取 样图 ： 1存在的问题 在实际运行中，存在以下几个问题：1、pH值大于7的非常少；2、电导率经常出现超标；3、水中铜离子含量较高；（正常在30 g/L 左右）4、小混床运行时间较短，再生频繁。最长为3个月。5、置换水频繁。1周1次。（在和同行业交流中，大部分都存在类似问题）pH值偏低、电导率不合格的主要原因：1、由于混床使用的是强酸性树脂，在置换铜离子时，释放的是氢离子，导致pH值偏低；2、由于频繁的换水，使空气中的二氧化碳进入水中，水解后使水pH值降低，电导升高；3、系统密封不好，也会使空气中的二氧化碳进入水中。问题分析（一）问题分析（二）铜不合格的主要原因：1、 经过树脂交换后的出

4、水pH值一般在6.57.0之间，根据CuH2O体系的点位pH平衡图可知，当pH值小于6.95时，铜腐蚀速率急剧上升。 主要原理是pH值较低时，在定子线圈中形成的Cu2O保护膜会发生反应： Cu2O +2H+=2Cu2+H2O 形成铜离子溶解于水，破坏了保护层，加速了铜腐蚀。 2、由于频繁换水或系统不密封，空气中的二氧化碳气体不断漏入内冷水系统后pH值会更低，最终导致铜腐蚀速率增加。问题分析（三）涵盖的问题： 由于小混床运行周期短，水质经常不合格，为解决合格率问题，现场就采取大量换水，一周更换一次水，虽然使铜离子合格，但是频繁的换水隐藏并加速了内冷水不断对发电机定子线棒产生铜腐蚀的本质。使发电机

5、运行存在较大的安全隐患。结论：只要解决了水的PH值问题，就能从跟本上解决腐蚀的问题。方案的确定 在防止电力生产重大事故的25项重点要求中第11.3.1.5项中也对内冷水pH值提出了明确要求。pH值必须保证在7以上为合格。 提高内冷水pH值的方法较多，主要有：向内冷水补加凝结水法、加微量碱处理法和弱碱化处理法等。分析以上方法认为，弱碱化处理法涵盖其他技术，而且其运行成本低，也符合我们目前的需要。 在调研中，咨询走访的单位有河南中试所、大唐张家口电厂、华能国华电厂、洛阳首阳山电厂、洛阳热电厂等。针对发电规模和现场实际运行状况，洛阳首阳山电厂的旁路离子交换弱碱处理装置我们认为比较符合我们目前的需求。

6、 弱碱化处理工作原理 该系统由阳床和阴床组成，阳床又分为钠床和氢床，内冷水进入装置后分两路分别进入钠床和氢床后共同进入阴床后流入内冷水箱。通过调节氢床和钠床的流量来调节内冷水的pH值和电导率，达到抑制铜腐蚀的作用。交换反应如下： Cu2+2RH R2Cu +H+ （1） Cu2+2RNa R2Cu+Na+ （2） HCO2-+ROHRHCO3+OH- （3） 当pH值高时，开大氢床调节门，关小钠床调节门，氢床流量增大，即（1）交换量大于（2）交换量，内冷水中阳床置换出来的大量氢离子就会和阴床置换出来的氢氧根离子中和生成水，从而降低了内冷水的pH值；当pH值偏低时，调节刚好相反。方案的实施 利用

7、机组小修期间对机组内冷水系统进行改造。 2010年5月28日对#4机组开始安装， 5月30日结束后开始冲洗，6月2日正式投入运行。 系统设置见下图。? ? ? ? ? ? ?呼吸孔 去地沟 原有系统 新增系统 SZSY-1 内冷水处理装置 发电机内冷水水箱 内冷水泵 发电机 注： 粗实线表示新装管道； 所有连接管道均为 DN15 不锈钢管； 装置预留法兰接口。 冷却器 冷却水源 内部调节示意图内冷水入口门交换器A入口门交换器B入口门A下出口门交换器B出口门总出口门仪表入口门1仪表入口门2仪表出口门入口减压阀冲洗旁路门1冲洗旁路门4冲洗旁路门2冲洗旁路门3冲洗旁路门5冲洗旁路门6冲洗旁路门7入口

8、压力表过滤器入口压力表出口压力表入口采样门A中采样门A下采样门B采样门A下出口流量计出水流量计A上排空气门B排空气门过滤器排空气门A下排空气门上层装卸树脂口上层装卸树脂口下层装卸树脂口下层装卸树脂口B装卸树脂口B装卸树脂口 #4机改造前后pH值对比（2009年9月2011年4月） #4机改造前后电导率值对比（2009年9月2011年4月） #4机改造前后铜离子含量对比（2009年9月2011年4月） 通过几个多月的追踪观察，对改造后设备的运行非常满意， 2010年7月15日对#5机内冷水系统进行改造；2011年10月18日改造#6机内冷水系统，截止目前#4、5、6机内冷水水质始终没有出现异常，合格率均为100%。出现新的问题及分析 在运行的一年多时间里，三台机组的装置均出现钠床运行周期短的问题。（最短的为4个多月）最终经过咨询和现场查找发现：1、反洗时没有及时退出系统；2、机组检修时没有换好水后就投运了装置；3、出水pH值控制较高。结论 根据追踪观察和对数据统计，得出铜含量与pH值的对应关系： pH值（25）小于7时，铜含量在60ug/L以上； pH值（25）在7.2-7.5时，铜含量在10ug/L左右； pH值（25）大于8时，铜含量在5ug/L左右； 跟据以上结论，我们把pH运行控制在7.5左右时，可使净化装置运行时间在1012个月。把ph值控制到8.0以上时，铜含量下降不