引言

嵩嶼電廠4#汽輪發(fā)電機為雙水內(nèi)冷發(fā)電機,機組運行期間 ,發(fā)電機轉(zhuǎn)子冷卻水銅離子含量長期超標。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子冷卻水水質(zhì),正常運行時保持一定量溢流,但轉(zhuǎn)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(zhuǎn)冷水pH值、含氧量影響

發(fā)電機空心銅導線容易受到轉(zhuǎn)冷水pH值影響而腐蝕,水質(zhì)酸堿度將對銅導線的保護膜產(chǎn)生腐蝕作用,只有當轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)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(zhì)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(zhì)pH值,否則將使得轉(zhuǎn)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(zhuǎn)冷水箱的呼吸口及補充水,其溶入轉(zhuǎn)冷水系統(tǒng)后生成重碳酸離子HC03- 。轉(zhuǎn)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(jié)水作為補充水 ,并對轉(zhuǎn)冷水進行pH值調(diào)節(jié)。當除鹽水中溶入大量二氧化碳時,水質(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)冷水處于可靠的絕緣范圍內(nèi)的前提下,應盡可能提高水質(zhì)pH值:

（3）盡可能減少轉(zhuǎn)冷水中的雜質(zhì)性離子,以確保水質(zhì)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(nèi)主流的轉(zhuǎn)冷水處理技術進行調(diào)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(jié)水置換調(diào)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(zhuǎn)冷水中銅離子產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生沉積物,不利于空心銅導線內(nèi)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(jié)水置換調(diào)節(jié)法

采用加氨調(diào)節(jié)后的凝結(jié)水對轉(zhuǎn)冷水箱進行補水置換,但當凝汽器汽側(cè)出現(xiàn)泄漏時,容易造成轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)惡化。同時,凝結(jié)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)冷水中添加堿化劑,從而達到提升水質(zhì)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(zhuǎn)冷水中的雜質(zhì)性離子,再加入適當濃度的NaOH,確保pH值和電導率協(xié)調(diào)同步達標。小混床加堿堿化法,需確保在線儀表及調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有較好的可靠性,防止水質(zhì)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(chǎn)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(xiàn)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(zhuǎn)冷水凈化裝置改造的基本工藝及技術

由于發(fā)電機轉(zhuǎn)冷水系統(tǒng)密封性不佳,空氣容易進入,使轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)水質(zhì),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(zhuǎn)冷水pH值提升至7.2以上,無法確保轉(zhuǎn)冷水處于微堿性工況下運行,也很難減緩銅導線的腐蝕。

經(jīng)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(gòu)成的凈化系統(tǒng),如圖1所示。凈化處理裝置出水和轉(zhuǎn)冷水的水質(zhì)通過PLC智能控制,通過調(diào)整加堿量來調(diào)節(jié)水質(zhì)pH值,再加上回水管加裝脫氣器,實現(xiàn)了發(fā)電機轉(zhuǎn)冷水水質(zhì)的優(yōu)化。

為防止因加堿液過量造成轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)設備配備了多重安全保護功能。一旦轉(zhuǎn)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(lián)鎖保護停泵:當進口或出口兩塊電導率表采樣數(shù)據(jù)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(zhuǎn)冷水系統(tǒng)加堿液。

凈化裝置采用電磁計量泵往轉(zhuǎn)冷水加入適當濃度的氫氧化鈉(NaoH)溶液,配置周期根據(jù)實際消耗量決定。裝置經(jīng)氫型和氫氧型樹脂混合離子交換器調(diào)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(nèi)。根據(jù)發(fā)電機轉(zhuǎn)子冷卻水系統(tǒng)密閉性較差的結(jié)構(gòu)特點,在轉(zhuǎn)子冷卻回水管道上加裝了脫氣器(內(nèi)設鮑爾環(huán)填料),以脫除水中部分溶解氣體,實現(xiàn)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(zhuǎn)冷水旁路凈化裝置已運行4個多月 ,如表1所示,轉(zhuǎn)冷水的pH值、電導率、銅離子含量基本穩(wěn)定,轉(zhuǎn)冷水完全無須采用換水補排手段,水質(zhì)指標全部符合國家及行業(yè)標準。

查詢4#機轉(zhuǎn)冷水凈化裝置歷史數(shù)據(jù)可知,轉(zhuǎn)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(shù)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(diào)節(jié)轉(zhuǎn)冷水的pH值和電導率,也可以采用人工調(diào)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(zhuǎn)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(jié)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(nèi)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(chǎn)隱患,在保證轉(zhuǎn)冷水電導率合格的前提下,將水質(zhì)pH值升至一個理想值,為降低發(fā)電機轉(zhuǎn)冷水銅離子含量提供了借鑒和參考。