各种发电机内冷却水处理方式经济技术比较难点.doc

中国电厂化学网2010年各种发电机内冷却水处理方式技术经济比较孙本达（西安热工研究院有限公司，陕西 西安 710032)【摘 要】 本文分析了各种发电机内冷却水处理方式的特点、可达到的技术指标以及运行的经济性和安全性。通过比较得出智能净化法的处理方式初投资与运行成本最低，运行、检修工作量最小，技术指标最好，完全满足新标准的要求。【关键词】 定子内冷水 pH值 智能净化 铜腐蚀速率ABSTRACT：This paper analyzed characteristic of different water treatment mode for generator internal cooling water, attainability technique target and economy and security. Aptitude cleanse way is that first investment and run cost is low best of all, run and maintenance workload is least, technique guide line is best, entirely satisfy new standard request as know by compare. 1 前言发电机内冷却水系统的化学水处理方式直接影响发电机的安全经济运行。全国有很多因内冷水处理工艺不当引起发电机的安全事故12345）。对于超临界、超超临界机组，因发电机的结构和参数的变化，使得发电机的腐蚀、沉积现象更加明显6）。因此，对发电机内冷却水水质提出了更高的要求。2009年10月电气与化学标委会在珠海修订了DL/T 801-2001。即将颁布的标准对水中的含铜量、pH和溶解氧提出了更高的要求，旨在保证电气安全的同时，降低发电机线棒的腐蚀和腐蚀产物的沉积。新的标准以预防腐蚀为主，从控制pH值和溶解氧等指标最大限度的降低腐蚀，而不是对线棒产生腐蚀后进行处理。目前的内冷水处理方法有，普通小混床法、钠型小混床法（微碱法）、加碱法、缓蚀剂法和智能净化法等。这些方法在实际运行过程中，大多增加运行的烦琐性，增加运行成本，更重要的是有些方法不能有效的控制铜的腐蚀。主要表现在，一方面水对铜导线发生腐蚀，另一方面对铜的腐蚀产物进行旁路处理，使腐蚀产物的含量降到标准规定的值以下。实际上水对铜的腐蚀依然存在，有时腐蚀速度还是比较高。有的电厂发电机内冷却水的含铜量并不高，能够控制在标准规定的范围内，但是铜线棒的接头却发生了腐蚀损坏，见照片1。这说明两个问题，一是有些方法不能有效的抑制铜的腐蚀；二是电厂发电机内冷却水的含铜量标准定的过于宽松，特别是对超超临界的发电机组，由于线槽结构和电压等级的原因使得铜的腐蚀产物更容易沉积2、6），见照片2。照片2某电厂1000MW发电机出水端发生腐蚀产物沉积照片1发电机内冷却水系统并头套腐蚀当以上方法用于双水内冷发电机系统时，问题就更多，例如小混床运行周期短、加药后引起二氧化碳迅速溶解导致电导率升高，并增加小混床的负担，不但给运行、检修增加了工作量，也增加了运行成本，更重要的是腐蚀速度仍然很高，影响机组的安全运行。针对以上问题，需要对各种内冷水处理方式进行技术经济分析评价 ，从而找出运行操作简便、经济、实用的方法。2 各种处理方法的特点2.1 H-OH小混床法该方法是电力设计院或发电机生产厂家配套的典型设计。小混床中装有H型阳树脂和OH阴树脂。处理的流量一般为内冷水流量的5%10%，混床出水的pH一般在7.0以下。这时水对铜的腐蚀非常严重，见图3。图 3铜的腐蚀速率与溶解氧含量的关系由于普通小混床以每小时处理两遍系统水（约4m3），但含铜量仍然可达到20g/L左右。新的电力行业标准规定，在没有除氧的条件下内冷水的pH应达到8.09.0，期望值8.5，普通的小混床法肯定满足不了新标准的要求。内冷水的pH控制在期望值附近，铜的腐蚀速率最低，见图4。因此不论那种方法，能使pH稳定在8.5为佳。图4 电导率、pH对发电机内冷却水的含铜量的影响2.2 钠型小混床法将小混床中的部分氢型树脂改为钠型树脂，对出水的pH略有提高，一般最高不超过7.8，运行不长时间就会下降到7.0左右。其缺点是pH值较低，铜线棒的腐蚀速率大。通常小混床以每小时处理两遍系统水（约4m3），含铜量仍然可达到20g/L左右。新的电力行业标准规定，在没有除氧的条件下内冷水的pH应控制在8.09.0，期望值8.5，钠型小混床也满足不了新标准的要求。2.3 加缓蚀剂法用一套加缓蚀剂装置向系统中加药以降低水对铜的腐蚀。缓蚀剂主要有BTA和MBT 。由于这两种药剂的水溶性很差，颗粒状的药剂会在尺寸不大的铜铜线槽堵塞，引起温升。自从华能岳阳电厂加缓蚀剂引起发电机烧毁事故后，加缓蚀剂的方法的使用越来越慎重，华能系统已停止使用该方法。采用添加缓蚀剂和小混床并用的方式有以下缺点。1）缓蚀剂被混床过滤除去，降低了有效含量，影响缓蚀效果。2）缓蚀剂被逐渐截留在混床上部影响了通水流量和离子交换。3）原来加缓蚀剂排污或混床处理(相当于部分排污) 的作用均得不到有效发挥。这时若系统中出现某些变化，如系统漏氢破坏了缓蚀剂，或因停用保护不当，大量的空气进入系统，生成了氧化铜，系统中因缓蚀剂引起的沉积和因腐蚀产物引起的沉积都比较多，可能堵塞中空铜线棒。因此，在新标准DL/T801中的3.2条规定，“不推荐对内冷水添加缓蚀剂调控水质”。2.4 加碱+小混床法：用一套加碱装置向系统中加NaOH以提高内冷水的pH值，小混床（H+OH型）仍然投运。这种方法可以满足新标准对水质的要求，但是需要维护加碱系统，需要配药，需要定期更换小混床的树脂。由于运行中pH有波动性，pH难以稳定在最佳值8.5附近。2.5 智能净化法采用发电机内冷却水智能净化装置的原理是，将凝结水精处理出水加氨点前后的各引一路水，经过电脑智能配比之后连续补水，使内冷却水处于最佳的防腐工况，即pH达到8.5，同时将补入的水回收。对铜的腐蚀速率仅为普通小混床处理的1/100；为加碱+小混床法的1/20。智能净化装置的发明专利号为200810018365.1，其特点是：不使用小混床，不加药处理，不排污，pH任意可调（最佳8.5），电导率保证不大于2.0S/cm。FNC-型产品适用于定子冷却水，保证含铜量小于5g/L；FNC-型产品适用于双水内冷发电机，保证含铜量小于20g/L。电机内冷却水净化装置智能化是指，根据发电机内冷却水的pH值自动控制补水的pH及电导率，当补水水质不合格，自动关闭补水系统，待补水水质合格后自动开启。经过国内多台机组长期运行，内冷却水的平均含铜量为2g/L左右，pH为8.5左右，电导率为0.8-1.5S/cm，完全满足新标准的规定。3 各种处理方式技术比较各种发电机处理方式技术指标的比较见表1。表1 各种发电机处理方式技术指标比较处理方式含铜量1）g/L处理水量2）t/h腐蚀总量3）mg/h相对腐蚀率4）备注1H-OH小混床法10-3010100-300200系统内自循环，pH不合格。2钠型小混床法1010100100系统内自循环，pH不合格。3加缓蚀剂法1010100100系统内自循环，pH不合格。有加药堵塞的危险！4加碱+小混床法2102020加碱被小混床吃掉，pH降低，再加碱。5智能净化法20.511补水0.5t/h，全部回收，所有的指标均合格。说明：1）内冷水铜含量来自部分电厂报表统计。2）小混床处理水量以600MW发电机为例。3）腐蚀总量=内冷却水铜的含量小混床处理水的流量。4）相对腐蚀率，以智能净化法为基准1，其他腐蚀速率与基准的比值。4 各种处理方式费用比较在计算各种处理方法的费用中，包括初投资费用和运行费用。初投资主要包括各种处理装置的设备费、安装费、调试费。运行费用包括更换树脂费用和加药费用，不包括运行人员人工费用和设备维护费用。由于H-OH小混床法不能保证内冷水的pH合格，不能达到技术指标的要求，因此，不进行经济比较。在新标准DL/T801中不不推荐对内冷水添加缓蚀剂调控水质，因此加缓蚀剂的方法不进行经济比较。各种发电机处理方式经济指标的比较见表2。表2 各种发电机处理方式经济指标比较 万元处理方式初投资1）10年运行费用10年总费用备注钠型小混床法2）202040每年更换1次树脂，每次2万元。加碱+小混床法3）231035每年更换1次树脂，每次1万元。智能净化法4）30131说明： 1） 设备初投资：根据“国华某电厂定子冷却水处理招标报价”。2） 钠型小混床法，树脂体积130L-200L，树脂为一次性，更换一次需要1.3-2万元不等。钠型小混床树脂的更换周期最短为3个月（国华神木电厂），最长为1.5年，但运行后期不能提高内冷水的pH。3） 加碱+小混床法，需要配制碱液以及更换树脂。由于运行的波动性，即加碱，pH升高，停加后pH慢慢下降到一定值后再加碱。十年加碱的费用按2万元计算。4） 智能净化法，无专门的加药系统，无小混床系统。所有机组内冷却水的补水采用母管制，机组在启动期间采用临机补水。所有的补水产生的溢流水全部回收至凝汽器。5 结论1、从内冷水对铜的腐蚀比较，智能净化法腐蚀速率最小，只有钠型小混床法（微减法）的1/100，加碱法的1/20。2、从内冷水的含铜量比较，智能净化法与加碱处理法相当，约为钠型小混床法的1/5。3、从水质对新标准的符合性比较，智能净化法完全符合新标准的要求；加碱法pH波动性稍大，一般也能满足新标准的要求。钠型小混床法不能长期满足新标准pH8.09.0的要求。4、从操作的工作量比较，智能净化装置无人职守，不需人工操作；加药处理需要配药，启动加药等操作。钠型小混床不需操作。5、从检修工作量比较，智能净化法无加药系统，不投运小混床，检修工作量很少。加药需要检修加药泵等设备，以及更换小混床的树脂。钠型小混床需要更换树脂。6、从初投资与运行成本比较，智能净化法10年的费用为26万元；加碱法为35万，钠型小混床为40万元。综合结论：智能净化法初投资与运行成本最低，运行、检修工作量最小，技术指标最好，完全满足新标准的要求。参考文献：1 河北国华定