双水内冷发电机内冷水铜离子超标解决方法浅析

双水内冷发电机内冷水铜离子超标解决方法浅析

孙宝东

酒钢集团宏晟电热公司  甘肃 嘉峪关  735100

摘要：本文结合某厂双水内冷发电机内冷水铜离子超标的实际情况，通过对发电机内冷水处理方法进行探讨，找到了最佳的解决方法。使内冷水水质达到了国家标准，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀，防止了因发电机的定子、转子及线圈腐蚀事故发生，保证了发电机的安全稳定运行。

关键词：双水内冷发电机；铜离子超标；解决方法

1 概述

某厂#1、2机发电机采用双水内冷方式进行冷却，补水水源为除盐水经过加氨后进入内冷水箱。在运行过程中受氨离子影响，导电度偏高，为保证内冷水电导率＜5.0µs/cm,对内冷水进行离子交换树脂处理后，PH又出现低于7.0-9.0的情况，导致发电机的定子、转子及线圈腐蚀，铜离子含量达到200µg/L以上，严重超标，影响发电机安全稳定运行。因内冷水铜离子长期超标，导致2018年7月27日发生#1发电机泄露跳闸事故。

结合#1机大修对内冷水系统进行了改造，将内冷水补水水源由加氨的除盐水改为凝结水。从改造后运行情况来看，虽然内冷水电导率、PH可以控制在标准范围内，但是铜离子含量仍然无法达到标准（GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》对双水内冷发电机的内冷水质量标准：PH 7.0～9.0，电导率(25℃)＜5.0µs/cm，Cu2+≤40µg/L）。

2 发电机内冷水处理常用方法探讨

2.1 加铜缓蚀剂法

向内冷水中加入定量的铜缓蚀剂，如MBT、BTA、TTA等，其作用是与水中铜离子络合生成一种坚固的粘附性强的保护膜覆盖在铜表面，形成暂时保护膜以减缓铜基体的腐蚀。

向内冷水中加入缓蚀剂虽然可以减轻铜腐蚀但存在许多问题：

（1）铜缓蚀剂在铜表面形成的保护膜层薄、易破损、防护性差，因此必须连续保持水中有一定量的缓蚀剂，否则水中铜离子含量会很快升高。

（2）缓蚀剂加入后水的电导率会升高，易造成电导率超标问题。

（3）缓蚀效果欠佳。

（4）无论加何种缓蚀剂均难使电导率、pH和Cu2+指标同时合格，运行控制难度极大。

基于以上多种原因，加缓蚀剂的方法技术上尚不成熟。

2.2 小混床处理法

小混床内装有阴阳两种离子交换树脂，分别用来除去水中的阴离子和阳离子，达到净化水质的目的。小混床运行中存在的主要问题有：

（1）小混床本身结构设计不合理，存在一些缺陷，例如存在偏流、漏树脂、运行周期不稳定等问题，出水水质不理想。

（2）小混床内装普通型树脂，树脂中常泄漏大量低分子聚合物，对系统存在污染并使小混床出水pH偏低，系统pH常≤6.5，加速铜表面的腐蚀。

（3）普通树脂交换容量小，运行周期短，需每隔3～6个月抽出树脂一次进行体外再生，不仅费时费力，而且偶尔一次再生不理想就会造成投运失败后水质严重不合格，需重新再生。

由于小混床系统存在上述多种不完善和技术问题，国内大多数电厂未投运小混床。

2.3 氢型+钠型双套小混床处理法

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（7.0～8.0）的范围。

运行时，交替投运钠型和氢型小混床。当PH低时，投运钠型小混床，此时电导率会随着Na+的泄漏逐渐升高；当电导率升到较高时，关闭钠型小混床，投运氢型小混床，内冷水的PH值会降低；当PH低到一定值时，再投运钠型小混床，如此反复操作以使内冷水各项指标合格。双套小混床处理法对提高内冷水PH值、降低铜腐蚀的效果较好，但它也有不足之处：

（1）在钠型小混床运行状态，如果补充水水质不良，将会有大量Na+短时泄漏，导致内冷水电导率快速上升，这样会使泄漏电流和损耗增加，严重时还会发生电气闪络，破坏内冷水的正常循环，甚至损坏设备。

（2）树脂运行周期较短，一般为3～6个月，更换树脂及运行中调节操作和控制较为频繁，容易发生事故，安全性不高。

2.4 向内冷水中补加凝结水法

向内冷水中补加凝结水相当于向内冷水中加入微量的氨，从而提高PH值，达到防腐的目的。采用该方法存在的问题是：

（1）敞开式内冷水系统容易使氨气挥发、二氧化碳溶解，使内冷水PH值降低。

（2）由于凝结水电导率不稳定，易使系统安全性更差。再者凝结水中含有的氨离子易引起铜管发生氨蚀。

2.5 小混床＋NaOH处理法

此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，降低水中的离子含量，同时向系统连续加入NaOH稀溶液，使内冷水pH值保持在8～9，以减轻内冷水对铜导线的腐蚀。采用该方法存在的问题是：

（1）该方法与“小混床处理法”采用的小混床相同，同样存在“小混床处理法”的缺点。

（2）此系统采用密闭式循环冷却，对设备的可靠性能要求较高。

（3）该方法处理后，铜导线腐蚀速率降低，水质好转，换水周期延长。但考虑到内冷水运行时间较长后，水中铜离子和钠离子的积累，每月至少需换水一次。

（4）此系统设计为密封系统，但仍受空气中氧和二氧化碳的影响，碱化处理后的内冷水PH值运行中呈缓慢下降趋势，运行中的氧腐蚀依然存在。故必须采用溶解氧含量较低的凝结水混床出水作为内冷水的补充水，或者在内冷水箱加装充氮气密封措施。

2.6 超净化处理法

该系统由超净化装置、特种树脂、树脂捕捉器、在线监测仪表、加碱装置等部分组成，并配备相应的仪表、仪表柜和自动控制系统。该装置通过连续旁路循环处理，提高定冷水的PH值，可有效的控制发电机定子铜导线的腐蚀，同时除去内冷水中的腐蚀产物。

由于该装置采用的是特种均粒树脂，使用前进行了深度再生和特殊处理，不仅树脂的使用周期延长到1～2年，且可使内冷水的pH值达到8.0以上，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀。该装置已在多台发电机组的内冷水系统中应用，效果理想。

3 某厂发电机内冷水铜离子超标解决方法

某厂采用电去离子微碱系统进行内冷水处理，系统配置包括离子交换器及树脂、保安过滤器、EDI组件、自动调节微碱装置、在线检测仪表、树脂捕捉器、流量计、阀门、压力表、管道等。本系统设计全部采用不锈钢材料，不会在运行过程中产生腐蚀产物，并且法兰之间采用四氟垫圈密封，长期运行不会老化脱落。

电去离子微碱系统图

系统改造后，电去离子微碱系统出水水质达到：PH 8.0～9.0，电导率(25℃)＜4.0µs/cm，Cu2+≤10µg/L；投运后内冷水系统水质达到：PH 7.0～9.0，电导率(25℃)＜3.0µs/cm，Cu2+≤20µg/L，符合GB/T12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》对双水内冷发电机的内冷水质量标准。

内冷水电去离子微碱系统出水pH的提高，彻底解决因水质不合格引起的腐蚀产物在空心导线中沉积、线棒超温等问题。

内冷水电去离子微碱系统是原系统的旁路处理系统，与原系统的隔离简便。即使在该系统出现故障或更换树脂时，可方便与原系统解列，以便维护。同时解列后，内冷水系统可通过换水或以原运行方式运行，维持水质在合格范围内。

4 结语

内冷水电去离子微碱系统彻底解决了某厂#1、2发电机内冷水铜离子超标问题，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀，防止了因发电机的定子、转子及线圈腐蚀再次发生事故，保证了发电机的安全稳定运行。

参考文献

[1]吕军文,谢学军,楼台芳.发电机内冷水的处理方法.热力发电,2004,(03):58—60．

[2]范圣平,王宝明，傅强.发电机内冷水处理技术的研究现状[J].广东电力,2006,19(5):11—14．

[3]付安祥,聂虎.一种发电机双冷水电去离子微碱系统[实用新型].2014,CN203922906U．

作者简介：孙宝东（1989- ），男，汉族，甘肃庆阳人，工程师，2011年毕业于兰州理工大学应用化学专业，现主要从事电厂水处理技术工作。